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例题精讲 · 第 00510 题 · pH 由浓度比决定,缓冲容量由总浓度决定,两件事别混

以自编示意 HA/A⁻ 缓冲体系为材料,用 Henderson 式算加酸前后 pH,与纯水加同量强酸对照,并说明稀释不改比值但降容量,配数值回代。

00510题号全 1000 篇 · 第 第85轮 / 第85册 轮
方向化学·电化学与工艺流程六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 化学电化学与工艺流程

一、考点定位与做题顺序

缓冲溶液有两个不同概念:pH 看 [A⁻]/[HA] 的比值,缓冲容量看两者的总浓度。加少量强酸时比值只小幅变动,pH 几乎不动;稀释时比值不变但总浓度变小,能「扛」的酸量同比缩水。

示意体系:1.00 L 含 HA 0.100 mol、A⁻ 0.100 mol,pKa=4.75;加入 0.010 mol HCl(体积变化忽略),再与纯水加同量 HCl 对照。以上浓度与常数均为自编示意,不代表任何真实缓冲配方。

二、逐题精讲

题1

题1 求加酸前 pH、加 0.010 mol HCl 后的 pH 与 pH 下降量;并求同量 HCl 加入纯水后的 pH 与「落差放大」倍数。

解析

加酸前 [A⁻]/[HA]=1,pH=pKa+lg1 = 4.75。

HCl 消耗 A⁻:HA 变 0.110 mol、A⁻ 变 0.090 mol,比值 = 0.090/0.110 = 0.8182,lg = -0.0872,故 pH = 4.75 + (-0.0872) = 4.6628,下降 0.0872 个单位。

纯水对照:0.010 mol HCl 入 1.00 L,[H⁺]=0.010 M,pH = 2.0;从 7.00 到 2.00 落差 5.0 个单位,是缓冲体系 0.0872 的约 57.4 倍。

回代核验:把 4.6628 代回比值式,10^(4.6628−4.75) = 0.8182,闭合;0.110+0.090=0.200 mol 与初始 0.200 mol 相等,物料守恒闭合。

答案 加酸前 4.75;加酸后 4.6628,下降 0.0872;纯水 pH=2.0,落差 5.0 个单位,约 57.4 倍

采分点 Henderson 式 2 分;加酸后物料变化 2 分;pH 与下降量 2 分;纯水对照与放大倍数 1 分

易错点 把加酸写成 [A⁻] 增加;忘记体积忽略条件;把 pH 下降量说成 5.00

题2

题2 把该缓冲液稀释 10.0 倍,(1) 理想模型下 pH 变不变?(2) 缓冲容量怎么变?(3) 若此时再加 0.010 mol HCl,pH 下降量约为原来的几倍?

解析

(1) 稀释 10.0 倍后 [HA]=0.0100 M、[A⁻]=0.0100 M,比值仍为 1,理想 Henderson 式给出 pH 仍为 4.75,不变。

(2) 总浓度由 0.200 M 降到 0.0200 M,能中和的强酸量同比降为 1/10.0,缓冲容量下降 10.0 倍。这正是「比值定 pH、总量定容量」的分界。

(3) 再加 0.010 mol HCl:此时 A⁻ 只有 0.0100 mol,会被耗尽,缓冲失效,pH 由弱酸/强酸混合决定,不再是 4.6628 附近的微降;若按线性近似硬套,下降量会被放大约 10.0 倍,但这个近似在 A⁻ 接近耗尽时不成立,须如实登记为「模型越界」,不能报一个看似整齐的数。

本讲口径:稀释不改 pH 只改容量;容量耗尽后 Henderson 式失效,结论强度必须收住。

答案 理想模型 pH 不变(4.75);缓冲容量降为 1/10.0;A⁻ 被耗尽后模型失效,不得硬套线性放大

采分点 比值不变 2 分;容量同比下降 2 分;模型越界登记 2 分;不硬报数 1 分

易错点 把「pH 不变」写成「缓冲能力不变」;在 A⁻ 耗尽后仍套 Henderson 式

三、规律小结与对照表

操作浓度比pH容量
加少量酸小幅变微降略降
稀释 10 倍不变不变降 10 倍
纯水加酸无缓冲直落 5无
A⁻ 耗尽模型越界不可套式失效

小结:比值管 pH,总量管容量。4.75→4.6628 只降 0.0872,纯水同量酸却落 5.0;稀释 10.0 倍 pH 不动、容量缩 10 倍。以上为自编示意体系。

四、自测清单

  • 能写出 Henderson 式并说明 lg 的是浓度比
  • 能算加酸后 HA/A⁻ 物料变化
  • 能与纯水加同量酸做落差对照
  • 能说明稀释不改 pH 但降容量
  • 能识别 A⁻ 耗尽后模型越界
  • 能回代物料守恒 0.110+0.090=0.200
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(化学):溶液平衡、沉淀滴定、电化学热力学、动力学与界面化学相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(化学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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