题目
欲配制pH=10的缓冲溶液,应选用( )缓冲对。A. HCOOH-HCOONa [pKa⊙(HCOOH) = 3.75]B. HAc-NaAc [pKa⊙(HAc) = 4.74]C. NaH2PO4- Na2HPO4 [pKa2⊙(H3 PO4) = 7.21]D. NH3-NH4Cl [pKb⊙(NH3) = 4.75]
欲配制pH=10的缓冲溶液,应选用( )缓冲对。
A. HCOOH-HCOONa [pKa⊙(HCOOH) = 3.75]
B. HAc-NaAc [pKa⊙(HAc) = 4.74]
C. NaH2PO4- Na2HPO4 [pKa2⊙(H3 PO4) = 7.21]
D. NH3-NH4Cl [pKb⊙(NH3) = 4.75]
题目解答
答案
D. NH3-NH4Cl [pKb⊙(NH3) = 4.75]
解析
考查要点:本题主要考查缓冲溶液的组成原理及缓冲对的选择依据,需结合酸碱平衡常数进行判断。
解题核心思路:
- 明确缓冲对类型:根据目标pH判断所需缓冲对的酸性或碱性。
- 计算有效pKa/pKb:将题目给出的pKa或pKb转化为同一基准(如pKa),并与目标pH对比。
- 选择最接近的pKa:缓冲溶液的pH应接近缓冲对的pKa,且可通过浓度比调节实现目标值。
破题关键点:
- 碱性条件优先选弱碱-共轭酸对:当目标pH > pKa时,需弱碱及其共轭酸的组合。
- 利用pKa与pKb的关系:若题目给出pKb,需先转化为pKa(pKa + pKb = 14)。
选项分析
选项D(NH₃-NH₄Cl)
- pKb(NH₃) = 4.75 → pKa = 14 - 4.75 = 9.25
- 目标pH = 10,满足 pH > pKa,说明溶液中碱性成分(NH₃)占主导。
- Henderson-Hasselbalch方程:
$\text{pH} = \text{pKa} + \log\left(\frac{[\text{NH₃}]}{[\text{NH₄⁺}]}\right)$
代入得:
$10 = 9.25 + \log\left(\frac{[\text{NH₃}]}{[\text{NH₄⁺}]}\right) \implies \frac{[\text{NH₃}]}{[\text{NH₄⁺}]} \approx 5.6$
可通过调整浓度比实现pH=10。
其他选项排除
- 选项A(HCOOH-HCOONa):pKa=3.75,远小于10,无法调节至碱性。
- 选项B(HAc-NaAc):pKa=4.74,同理无法达到pH=10。
- 选项C(NaH₂PO₄-Na₂HPO₄):pKa₂=7.21,仅能调节至弱碱性(pH≈7),无法达到10。