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基础化学习题04
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医学基础化学习题及课后习题解答
导读：10.某医学研究中，12.某生物化学实验中需用巴比妥缓冲溶液，解得n(HAsp)=0.0028mol可吸收阿司匹林的质量=0.0028mol×180.2g?mol=0.50g9.在500mL0.20mol?LC2H5COOH（丙酸，用HPr表示）溶液中加入NaOH1.8g，求所得溶液的近似pH和校正后的精确pH。已知C2H5COOH的pKa=4.87，忽略加入NaOH引起的体积变化。解⑴求近似
n(HAsp) = 0.0028 mol
可吸收阿司匹林的质量 = 0.0028 mol × 180.2 g?mol = 0.50 g
9. 在500 mL 0.20 mol?L C2H5COOH（丙酸，用HPr表示）溶液中加入NaOH1.8 g，求所得溶液的近似pH和校正后的精确pH。已知C2H5COOH的pKa=4.87，忽略加入NaOH引起的体积变化。
解 ⑴ 求近似pH
n(Pr-)1.8g/40g?mol-1
pH = pKa?lg?4.87?lg?4.78 -1-1
n(HPr)0.500L?0.20mol?L?1.8g/40g?mol
⑵ 求精确pH，丙酸钠是强电解质
110.045mol2
20.045mol2-1-1
∑cizi= (×1+×1) = 0.09 mol?L ≈ 0.1 mol?L220.500L0.500L
?(B)当Z = 0，I = 0.10时，校正因数 lg??0.11 ?(HB)
pH = pKa?lgn(Pr)?lg?(Pr)?4.78?(?0.11)?4.67
n(HPr)?(HPr)
10. 某医学研究中，制作动物组织切片时需pH约为7.0的磷酸盐缓冲液作为固定液。该固定液的配方是：将
?(HPO2)429 g Na2HPO4?12H2O和2.6 g NaH2PO4?2H2O分别溶解后稀释至1 L。若校正因数lg=-0.53，计算该缓冲-?(H2PO4)
溶液的精确pH。
解 c(Na2HPO4) =
-129g= 0.081 mol?L ?1
358.0g?mol?1L
-12.6gc(NaH2PO4) == 0.017 mol?L
156g?mol?1?1L
c(HPO2?(HPO2)0.081mol?L?14)4pH=pKa2 + +lg = 7.21 +(-.0.53) + lg= 7.36 ?1-?
0.017mol?L?(H2PO4)c(H2PO4)
11. 将0.10 mol?LHAc溶液和0.10 mol?LNaOH溶液以3:1的体积比混合，求此缓冲溶液的pH及缓冲容量。 解 HAc溶液和NaOH溶液的体积分别为3V和V，
c(HAc) = (0.10×3V - 0.10 × V) mol?L-1 / (3V + V) = 0.050 mol?L-1
c(Ac-) = 0.10 mol?L-1 × V / (3V + V ) = 0.025 mol?L-1
0.025mol?L-1
pH?4.75?lg?4.45 -1
0.050mol?L
0.050mol?L-1?0.025mol?L-1?1
??2.303??0.038mol?L-1
(0.050?0.025)mol?L
12. 某生物化学实验中需用巴比妥缓冲溶液，巴比妥(C8H12N2O3)为二元有机酸（用H2Bar表示，pKa1＝7.43)。今称取巴比妥18.4 g，先加蒸馏水配成100 mL溶液，在pH计监控下，加入6.00 mol?LNaOH溶液4.17 mL，并使溶液最后体积为1000 mL。求此缓冲溶液的pH和缓冲容量。（已知巴比妥的Mr=184 g?mol）
解 H2Bar与NaOH的反应为
H2Bar(aq) + NaOH(aq)＝NaHBar(aq) +H2O(l)
反应生成的NaHBar的物质的量n(NaHBar) ＝c(NaOH)V(NaOH)＝6.0 mol?L×4.17 mL＝25 mmol，剩余H2Bar的物质的量为
n余(H2Bar)＝n(H2Bar) - n(NaOH)＝
18.4g×1000 - 25 mmol＝75 mmol 184g?mol-1
pH＝pKa+lg＝7.43+lg25mmol＝6.95
75mmoln(H2Bar)
β＝2.303×
(75mmol/1000mL)?(25mmol/1000mL)＝0.043 mol?L-1
(75?25)mmol/1000mL)
13. 分别加NaOH溶液或HCl溶液于柠檬酸氢钠（缩写Na2HCit）溶液中。写出可能配制的缓冲溶液的抗酸成分、抗碱成分和各缓冲系的理论有效缓冲范围。如果上述三种溶液的物质的量浓度相同，它们以何种体积比混合，才能使所配制的缓冲溶液有最大缓冲容量?（已知H3Cit的pKa1=3.13、pKa2=4.76、pKa3=6.40）`
积比 2:1 2:3 2:1
Na2HCit+HCl Na2HCit+HCl Na2HCit+NaOH
H2Cit-HCit H3Cit-H2Cit HCit-Cit
HCitH2Cit3.76~5.76 2.13~4.13 5.40~7.40
H3Cit HCit
14. 现有(1)0.10 mol?LNaOH溶液，(2)0.10 mol?LNH3溶液，(3)0.10 mol?LNa2HPO4 溶液各50 mL，欲配制pH=7.00的溶液，问需分别加入0.10 mol?L HCl溶液多少mL？配成的三种溶液有无缓冲作用？哪一种缓冲能力最好？
解 ⑴ HCl与NaOH完全反应需HCl溶液50 mL。 ⑵ HCl(aq) + NH3?H2O(aq) = NH4Cl(aq) + H2O(l) NH4的pKa = 14.00-4.75= 9.25，
0.10mol?L?1?50mL?0.10mol?L?1?V(HCl)
7.00?9.25?lg
0.10mol?L?1?V(HCl)
V(HCl) = 50 mL
HCl(aq) + Na2HPO4(aq) = NaH2PO4(aq)
+ NaCl(aq) H3PO4的pKa2=7.21，
0.10mol?L?1?50mL?0.10mol?L?1?V(HCl)
7.00?7.21?lg
0.10mol?L?1?V(HCl)
V (HCl) = 31 mL
第一种混合溶液无缓冲作用；第二种pH&pKa -1，无缓冲能力；第三种缓冲作用较强。
15. 用固体NH4Cl和NaOH溶液来配制1 L总浓度为0.125 mol?L，pH=9.00的缓冲溶液，问需NH4Cl多少克？求需1.00 mol?L的NaOH溶液的体积（mL）。
解 设需NH4Cl 的质量为 xg
pKa(NH4) = 14.00 - 4.75 = 9.25
1.00mol?L?1?V(NaOH)
9.00?9.25?lg
x/53.5g?mol-1?1.00mol?L?1?V(NaOH)
1.00 mol?L × V(NaOH) = 0.562[x/53.5 g?mol- 1.00 mol?L× V(NaOH)] 又
[1.00 mol?L× VNaOH) + 0.562 (x / 53.5g?mol - 1.00 mol?L × V(NaOH))] / 1L
=0.125 mol?L
V(NaOH) = 0.045 L 即：需NH4Cl 6.69 g，NaOH溶液0.045 L。
16. 用0.020 mol?LH3PO4溶液和0.020 mol?LNaOH溶液配制100 mL pH=7.40的生理缓冲溶液，求需H3PO4
溶液和NaOH溶液的体积（mL）。
解 设第一步反应需H3PO4和NaOH溶液体积各为x mL
H3PO4(aq)+ NaOH(aq)= NaH2PO4(aq) + H2O(l)
x mLH3PO4与x mLNaOH完全反应，生成NaH2PO4 0.020 mol?L-1 × x mL = 0.020 x mmol
⑵ 第二步反应：设生成的NaH2PO4再部分与NaOH y mL反应，生成Na2HPO4，其与剩余NaH2PO4组成缓冲溶液
NaH2PO4(aq)
NaOH(aq) = Na2HPO4(aq)
+ H2O(l) 起始量mmol
变化量mmol
平衡量mmol
0.020(x-y)
7.40?7.21?lg
0.020ymmol
0.020(x?y)mmol
依题意又有
2x + y = 100 解得
x = 38.4，y = 23.2
即需H3PO4溶液38.4 mL，NaOH溶液(38.4 + 23.2) mL = 61.6 mL。
17. 今欲配制37℃时，近似pH为7.40的生理缓冲溶液，计算在Tris和Tris?HCl浓度均为0.050 mol?L
的溶液l00 mL中，需加入0.050 mol?LHCl溶液的体积（mL）。在此溶液中需加入固体NaCl多少克，才能配成与血浆等渗的溶液？（已知Tris?HCl在37℃时的pKa＝7.85，忽略离子强度的影响。）
7.40?7.85?lg
n(Tris)n(Tris ?HCl)
0.355?100?V(HCl)
100?V(HCl)0.0500mol?L-1?100mL-0.0500mol?L-1?V(HCl)
0.0500mol?L-1?100mL?0.0500mol?L-1?V(HCl)
V(HCl) = 47.6 mL
⑵ 设加入NaCl x g，血浆渗透浓度为300 mmol?L
0.050mol?L?1?100mL?0.050mol?L?1?47.6mL-1
=0.018 mol?L c(Tris)?
0.050mol?L?100mL?0.050mol?L?1?47.6mL-1
=0.050 mol?L c(Tris?HCl)?
147.6mL2xg?1000mL?L?1-1
（0.018 + 2×0.050）mol?L + 0.300 mol?L ?
58.5g?mol?1?147.6mL
x = 0.79，即需加入NaCl 0.79 g
18. 正常人体血浆中，[HCO3]＝24.0 mmol?L、[CO2(aq)]＝1.20 mmol?L。若某人因腹泻使血浆中[HCO3]
减少到为原来的90%，试求此人血浆的pH，并判断是否会引起酸中毒。已知H2CO3的pKa1@=6.10。
例5-1 为什么溶胶是热力学不稳定系统，同时溶胶又具有动力学稳定性？
溶胶是高度分散的多相分散系统，高度分散性使得溶胶的比表面大，所以表面能也大，它们有自动聚积成大颗粒而减少表面积的趋势，即聚结不稳定性。因而是热力学不稳定系统。另一方面，溶胶的胶粒存在剧烈的Brown运动，可使其本身不易发生沉降，是溶胶的一个稳定因素；同时带有相同电荷的胶粒间存在着静电斥力，而且胶团的水合双电层膜犹如一层弹性膜，阻碍胶粒相互碰撞合并变大。因此溶胶具有动力学稳定性。
硅酸溶胶的胶粒是由硅酸聚合而成。胶核为SiO2分子的聚集体，其表面的H2SiO3分子可以离解成SiO32-和H+。
H+离子扩散到介质中去。写出硅胶结构式，指出硅胶的双电层结构及胶粒的电性。 解
硅胶的结构式
[（SiO2）m?nSiO32-?2（n－x）H+] 2x?2xH+
胶核表面的SiO32-离子和部分H+离子组成带负电荷的吸附层，剩余的H+离子组成扩散层，由带负电荷的吸附层和带正电荷的H+离子组成的扩散层构成电性相反的扩散双电层。胶粒带负电荷。
什么是表面活性剂？试从其结构特点说明它能降低溶液表面张力的原因。
在水中加入某些溶质可使水的表面张力降低，这种使水的表面张力降低的物质叫做表面活性物质（表面活性剂）。这种物质大都有一个亲水基团（－Ｏ）和一个疏水基团（－R）组成，且疏水基团大于亲水基团。当溶于水溶液中时，由于表面活性剂的两亲性，它就有集中在溶液表面的倾向（或集中在不相混溶两种液体的界面，或集中在液体和固体的接触面），从而降低了表面张力。
将适量的高分子电解质（NaP）溶液和小分子电解质溶液分别放于半透膜的两侧，初始浓度如下图所示：
计算达到Donnan平衡后各离子在膜两则的浓度。
在半透膜的两侧，大离子P不能透过半透膜，小离子可以任意进出半透膜，达平衡时，依据Donnan膜平衡原理可进行计算。
设平衡时半透膜内侧Cl的浓度为χ mol?L-1，则平衡时各物质的浓度为：
c（Cl）内= χ mol?L-1
c（Na+）内=0.10mol?L1+ χ mol?L-1
c（Na+）外= c（Cl）外=0.50mol?L1－χ mol?L-1
c（P）内=0.10 mol?L-1
达到Donnan平衡时存在如下关系：
c（Na+）内?c（Cl）内 = c（Na+）外?c（Cl）外
将数据代入得：
χ?（0.10+χ）=（0.50－χ）（0.50－χ）
所以达到Donnan平衡后，半透膜两侧离子的浓度分别为：
c（P）内= 0.10 mol?L-1
c（Na+）内=0.10mol?L1+ 0.23 mol?L-1=0.33 mol?L-1
c（Cl）内= χ mol?L-1=0.23 mol?L-1
c（Na+）外= 0.50 mol?L1－χ mol?L-1=0.27 mol?L-1
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