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。
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