Вычисление изменения рн буферных растворов, вызванных добавлением кислоты или щелочи

Задача №2. Для экспериментального определения содержания ионов  в образце консервированной крови методом комплексонометрии, необходимо приготовить аммиачный буфер с рН 8-10. Однако данное значение не должно быть выше 10,т.к. в этом случае выпадает осадок гидроксида металла. Вычислите рН аммиачной буферной системы, содержащей по 0,5 М гидроксида аммония и хлорида аммония . Как изменится рН при добавлении к 1 л этой смеси 0,1 М  и при добавлении к 1 л этой смеси 0,1 М  и при разбавлении раствора водой в 10 раз, если ?Правильно ли приготовлен буферный раствор?

Решение.

1. рН исходной смеси растворов и  вычислить по формуле: . Следовательно, .

2. При добавлении к буферному раствору 0,1 М уменьшится на 0,1 М и станет равной 0,4 М, а С() возрастет до 0,6 М. Следовательно, .

3. При добавлении же 0,1 М  к 1 л смеси увеличится до 0,6 М, а  уменьшится до 0,4 М, в результате этого получим: .

4. При разбавлении буферного раствора водой в 10 раз будем иметь: .

Ответ. 1) (исходной смеси); 2)  (при добавлении ); 3) (при добавлении ); 4)  (при разбавлении водой). Буферный раствор приготовлен удовлетворительно, т.к. оптимальная величина рН для определения  (или ) около 9.

Вычисление соотношения объемов компонентов буферной системы с определенным рН

Задача №3. Вычислите объем раствора натрий формиата с 0,1 моль/л и объем муравьиной кислоты =0,1 моль/л, которые необходимы для приготовления 2 л формиатного буфера с рН=3,15 ().

Решение.

8. Из формулы расчета рН:  следует: .

9. С учетом того, что =0,60, получаем: =0,60.

10. . Следовательно, необходимо 4 части раствора кислоты и одну часть раствора соли для приготовления буферной системы с рН=3,15.

11. Находим нужный объем кислоты и соли:  мл, мл.

Ответ. мл; мл.

Вычисление буферной ёмкости

Задача №4. К 100 мл к ротовой жидкости для изменения рН от 7,8 до 7,4 надо добавить 3,6 мл HCl , какова буферная ёмкость  этой жидкости?

Решение.

8. Буферную ёмкость вычисляем по формуле:

= = моль/л.

Ответ.  моль/л.

1.2. Ситуационные задачи (№№ с 5 по 14) для закрепления материала (выполнить в протокольной тетради).

Задача №5. Раствор формальдегида способен придавать тканям упругость и поэтому его применяют для консервации анатомических и биологических препаратов. Но при длительном хранении этого раствора происходит окислительно-восстановительная реакция, в результате чего образуются молекулы метилового спирта и муравьиной кислоты. Для нейтрализации кислоты используется фосфатный буферный раствор. Рассчитайте значение рН буферной смеси, содержащей в 1 л раствора 0,10 моль  и 0,30 моль . Константа диссоциации ортофосфорной кислоты Н₃РО₄ по второй ступени равна ; .

Задача №6. Каков рН буферного раствора, приготовленного смешением 20 мл 0,2М раствора и 50 мл 0,5 М раствора ? . рК_а (СН₃СООН)=4,74.

Задача №7. Вычислить рН раствора, полученного путем смешивания 20 мл 0,05 М раствора азотистой кислоты  и 30 мл 1,5 М раствора нитрита натрия .

Задача № 8. Определите рН буферного раствора, содержащего в 1 л 0,4 моль муравьиной кислоты и 1,0 моль формиата натрия, до разбавления и после разбавления в 50 раз, если ⁼ 3,75.

Задача №9. Гидрокарбонатная буферная система обеспечивает 80% буферных свойств слюны, а повышенные потери , ограничение выведения и ведут к развитию метаболического ацидоза. Каково соотношение бикарбоната натрия и угольной кислоты в ротовой жидкости, рН которой=7,4, если суммарный  в слюне 6,11?

Задача № 10. рН ротовой жидкости в норме 5,8-7,5, а при нарушениях кислотно-щелочного равновесия может изменяться в пределах 4,5-8,3. При каких соотношениях количеств   и рН ротовой жидкости становится равным: а) 4,5; б) 8,3.

Задача №11. Буферный раствор приготовлен из 50 мл 0,3 М раствора  / / и 40 мл 0,5 М раствора . а) Определите рН этого буферного раствора. б) Как изменится рН, если к этому раствору прибавить 10 мл 0,2 М ? в) Рассчитайте буферную емкость по кислоте.

Задача № 12. К 100 мл ротовой жидкости для изменения рН на единицу надо добавить 1,8 мл 0,2 М раствора HCl. Какова буферная ёмкость ротовой жидкости по кислоте?

Задача №13. Сколько щелочи нужно добавить к 1 мл десневой жидкости, чтобы изменить их рН от 7,9 до 8,3, если буферная ёмкость белкового буфера 0,034 моль/л?

Задача №14. Буферная ёмкость раствора по основанию равна 45 ммоль/л. Вычислите, какой объем раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией 0,1 моль/л можно добавить к 250 мл этого раствора, чтобы сместить рН не более чем на 0,3 единицы?

Контрольные вопросы и задачи

9. Что выполняет роль слабой кислоты в фосфатном буфере: гидрофосфат или дигидрофосфат?

10. Почему при выводе формул рН буферных растворов равновесную концентрацию слабых электролитов можно принять за исходную?

11. Докажите, что небольшое разбавление практически не влияет на рН буферных систем.

12. Почему максимальная буферная ёмкость наблюдается при соотношении компонентов 1:1?

13. Почему буферная ёмкость по кислоте и по щелочи не всегда совпадает?

14. Какая буферная система вносит максимальный вклад в буферную ёмкость ротовой жидкости и крови?

15. Как используется уравнение Гендерсона–Гассельбаха при оказании помощи пациентам с отравлениями?

16. При введении в раствор формиата аммония: ионов а)  и б)  протекают следующие процессы: а) ; б) . Будет ли раствор  проявлять буферные свойства?

17. Какое соотношение  и  опасно для жизни и зачем в организме создается резерв ?

18. При подъеме в горы наблюдается гипервентиляция легких. Какое нарушение кислотно-основного гомеостаза при этом возможно?

19. Что такое алкалоз и ацидоз и как изменяется рН при выдохе?

20. Какова должна быть концентрация ацетата натрия в 0,01 М растворе уксусной кислоты, чтобы концентрация ионов  в растворе была равна  моль/л?

21. Какую из кислот: , , лучше выбрать для приготовления буферного раствора с наибольшей буферной ёмкостью и с рН= 7,45? Как приготовить 100 мл такого раствора из 1 М растворов компонентов?

22. Для приготовления трех буферных растворов использовали 1,0 М растворы гидрофосфата и дигидрофосфата натрия, смешав их в соотношениях: а) 8:2; б)5:5; в) 3:7. У какого раствора будет максимальная буферная ёмкость и наибольшее значение рН?

23.   Рассчитайте величину буферной ёмкости фосфатного буферного раствора, если после добавления 10 мл =0,5 моль/л к 20 мл этого раствора рН последнего увеличивается с 7,2 до 8,0.

24. Во сколько раз концентрация водородных ионов в крови (рН=7,36) больше, чем в спинномозговой жидкости (7,53)?

Экспериментальная часть

Лабораторная работа. Определение буферной ёмкости