题目
现有1.0dm3由HF和F-组成的缓冲溶液。试计算：（1）当该缓冲溶液中含有0.10mol HF和0.30mol NaF时，其pH等于多少？（2）往（1）缓冲溶液中加入0.40gNaOH（s），并使其完全溶解（设溶解后溶液的总体积仍为1.0dm3），问该溶液的pH等于多少？（3）当缓冲溶液的pH=3.15时，ceq（HF）与ceq（F-）的比值为多少？
现有1.0dm3由HF和F-组成的缓冲溶液。试计算：
（1）当该缓冲溶液中含有0.10mol HF和0.30mol NaF时，其pH等于多少？
（2）往（1）缓冲溶液中加入0.40gNaOH（s），并使其完全溶解（设溶解后溶液的总体积仍为1.0dm3），问该溶液的pH等于多少？
（3）当缓冲溶液的pH=3.15时，ceq（HF）与ceq（F-）的比值为多少？
（1）当该缓冲溶液中含有0.10mol HF和0.30mol NaF时，其pH等于多少？
（2）往（1）缓冲溶液中加入0.40gNaOH（s），并使其完全溶解（设溶解后溶液的总体积仍为1.0dm3），问该溶液的pH等于多少？
（3）当缓冲溶液的pH=3.15时，ceq（HF）与ceq（F-）的比值为多少？
题目解答
答案
解：（1）该缓冲溶液中c（H+）=ka$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$=3.53×10-4×$\frac{0.10}{0.30}$mol•dm3=1.2×10-4mol•dm-3，pH=-lgc（H+）=-lg1.2×10-4=3.92。
答：其pH等于3.92；
（2）加入0.40gNaOH（s），n（NaOH）=$\frac{m}{M}$=$\frac{0.40g}{40g/mol}$=0.01mol，n（HF）=0.10mol，HF过量，NaOH与HF反应生成NaF和水，c（HF）≈（0.10-0.01）mol•dm-3=0.09mol•dm-3，c（F-）≈（0.30+0.01）mol•dm-3=0.31mol•dm-3，c（H+）=ka$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$=3.53×10-4×$\frac{0.09}{0.31}$mol•dm3═1.0×10-4mol•dm-3，pH=-lgc（H+）=-lg1.0×10-4=4。
答：该溶液的pH等于4；
（3）当缓冲溶液的pH=3.15时，pH=pKa-lg$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$，即3.15=3.45-lg$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$，则lg$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$=0.3，$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$≈0.2。
答：当缓冲溶液的pH=3.15时，ccq（HF）与ccq（F-）的比值为0.2。
答：其pH等于3.92；
（2）加入0.40gNaOH（s），n（NaOH）=$\frac{m}{M}$=$\frac{0.40g}{40g/mol}$=0.01mol，n（HF）=0.10mol，HF过量，NaOH与HF反应生成NaF和水，c（HF）≈（0.10-0.01）mol•dm-3=0.09mol•dm-3，c（F-）≈（0.30+0.01）mol•dm-3=0.31mol•dm-3，c（H+）=ka$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$=3.53×10-4×$\frac{0.09}{0.31}$mol•dm3═1.0×10-4mol•dm-3，pH=-lgc（H+）=-lg1.0×10-4=4。
答：该溶液的pH等于4；
（3）当缓冲溶液的pH=3.15时，pH=pKa-lg$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$，即3.15=3.45-lg$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$，则lg$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$=0.3，$\frac{{c}^{eq}（HF）}{{c}^{eq}（{F}^{-}）}$≈0.2。
答：当缓冲溶液的pH=3.15时，ccq（HF）与ccq（F-）的比值为0.2。
解析
步骤 1：计算初始缓冲溶液的pH
根据缓冲溶液的pH计算公式，pH = pKa + log([A-]/[HA])，其中[A-]是弱酸盐的浓度，[HA]是弱酸的浓度。对于HF和F^{-}组成的缓冲溶液，pKa = -log(Ka)，其中Ka是HF的酸解离常数。已知HF的Ka = 3.53×10^{-4}，则pKa = -log(3.53×10^{-4}) = 3.45。初始缓冲溶液中，[HF] = 0.10 mol/dm^{3}，[F^{-}] = 0.30 mol/dm^{3}，代入公式计算pH。
步骤 2：计算加入NaOH后的pH
加入NaOH后，NaOH与HF反应生成NaF和水，HF的浓度减少，NaF的浓度增加。计算反应后HF和F^{-}的浓度，然后代入缓冲溶液的pH计算公式计算pH。
步骤 3：计算pH=3.15时的c^{eq}（HF）与c^{eq}（F^{-}）的比值
根据缓冲溶液的pH计算公式，pH = pKa + log([A-]/[HA])，已知pH = 3.15，pKa = 3.45，代入公式计算[A-]/[HA]的比值。
根据缓冲溶液的pH计算公式，pH = pKa + log([A-]/[HA])，其中[A-]是弱酸盐的浓度，[HA]是弱酸的浓度。对于HF和F^{-}组成的缓冲溶液，pKa = -log(Ka)，其中Ka是HF的酸解离常数。已知HF的Ka = 3.53×10^{-4}，则pKa = -log(3.53×10^{-4}) = 3.45。初始缓冲溶液中，[HF] = 0.10 mol/dm^{3}，[F^{-}] = 0.30 mol/dm^{3}，代入公式计算pH。
步骤 2：计算加入NaOH后的pH
加入NaOH后，NaOH与HF反应生成NaF和水，HF的浓度减少，NaF的浓度增加。计算反应后HF和F^{-}的浓度，然后代入缓冲溶液的pH计算公式计算pH。
步骤 3：计算pH=3.15时的c^{eq}（HF）与c^{eq}（F^{-}）的比值
根据缓冲溶液的pH计算公式，pH = pKa + log([A-]/[HA])，已知pH = 3.15，pKa = 3.45，代入公式计算[A-]/[HA]的比值。