物理:缓冲

学习MCAT物理课程的概念、例题和解释

大学导师应用商店 大学导师安卓商店

例子问题

问题21:酸和碱

以下哪项作为缓冲最有用?

可能的答案:

氨和氯化铵的溶液

碳酸和氯化钠的溶液

氯化钠和氢氧化钠的溶液

氢氧化钾

正确答案:

氨和氯化铵的溶液

解释

缓冲液必须包含弱碱和它的盐,或者弱酸和它的盐。氨和氯化铵的混合物是第一个例子,因为氨,NH3.,是弱碱和氯化铵,NH4Cl含有盐。

虽然水的自电离会产生少量的H3.O+噢,-, H2哦,它们的数量如此之少,以至于任何缓冲作用都可以忽略不计。

例子问题1:缓冲区

碳酸酐酶是一氧化碳生成的重要酶2和H2O转化为H2有限公司3..除了允许CO2碳酸酐酶反应的产物H2有限公司3.以及相关化合物HCO3.-,还可控制血液的pH值,防止酸中毒或碱中毒。碳酸酐酶反应和酸碱反应如下。

有限公司2+ H2OH2有限公司3.

H2有限公司3.HCO3.-+ H+

HCO3.-可以被认为是a(n)__________

可能的答案:

第二信使

缓冲化合物

中间

正确答案:

缓冲化合物

解释

首先,我们需要从段落中提供的信息和化学方程中确定什么是HCO3.-在干什么。这段话告诉我们“HCO3.-还可以控制血液的pH值。”这就是缓冲区的定义。缓冲液能够通过去质子化或质子化来减少溶液中酸或碱的加入,在本例中是血液。例如,如果血液变得太酸,H+会与HCO重组吗3.-形成H2有限公司3.或者,如果pH值变得太碱性,H2有限公司3.会游离,释放H+到解决方案。

示例问题3:缓冲区

HCN根据以下反应解离:

K一个氰化氢是

2mol HCN与1mol NaCN混合,得到1L溶液。溶液的pH是多少?

可能的答案:

8.9

5.1

4.6

7.2

正确答案:

8.9

解释

只要溶液中最初存在共轭碱的浓度,我们就说溶液被缓冲了。NaCN会完全溶解在溶液中,这意味着会有1M的CN-溶液中初始的离子(1L溶液中1mol NaCN等于1M)。考虑到这一点,酸解离的新的平衡方程如下:

CN的初始浓度-和HCN在题目中分别为1M和2M。H的初始浓度+是零。当HCN开始游离时,H+和CN-每一个都会增加X,而HCN则减少X量。

因为1M和2M比for的值大得多X,X等式中这些数字旁边的值可以省略。

把这个值代入方程,我们确定溶液的pH为8.9。(请记住,X等于H+离子)。

这似乎是错误的,因为HCN是一种酸,而我们习惯的酸产生的溶液pH值小于7;然而,HCN是一种弱酸,其共轭碱浓度大时可形成碱性溶液。

例子问题1:缓冲区

缓冲溶液的pH值是.酸和共轭碱浓度的近似比值是多少酸的倒数是?

可能的答案:

正确答案:

解释

在缓冲溶液中,当酸和共轭碱的浓度相等时,我们知道

这是由Henderson-Hasselbalch方程推导出来的:

当浓度相等时,log,

在我们的问题中,pH大约比

正因为如此,我们知道两个浓度的对数一定等于1。

的日志因此共轭碱一定是酸的十倍;因此酸碱比近似

我们可以很快地将这个问题缩小到两个可能的答案,因为缓冲解决方案比因此,我们可以预期溶液中碱的浓度比酸的浓度大。

问题71:酸碱化学

酸和碱可以用三种主要的方式来描述。阿伦尼乌斯的定义是最具限制性的。它将酸和碱限制为分别在溶液中提供质子和氢氧根离子的种类。这类酸的例子包括HCl和HBr,而KOH和NaOH是碱的例子。在水溶液中,这些酸通过解离反应进入平衡态。

所有的基地都以类似的方式进行。

Brønsted-Lowry酸的定义是一个更广泛的方法。所有的阿伦尼乌斯酸碱也是Brønsted-Lowry酸碱,但反过来就不成立了。Brønsted-Lowry酸仍然通过与Arrhenius酸相同的解离反应达到平衡,但酸的性质由不同的参数定义。Brønsted-Lowry定义认为碱是氢氧根供体,就像Arrhenius定义一样,但也包括共轭碱,如A-在上面的反应中。在逆反应中,A-接受质子再生血凝素。Brønsted-Lowry定义将碱定义为质子受体,酸定义为质子供体。

一位科学家正在制作一种缓冲液,使溶液的pH值保持在6左右。下列哪项描述了解决方案的最佳组成?

可能的答案:

大量的酸,含有共轭碱,酸有pK反应一个4.9。

大量的酸,含有共轭碱,酸有pK反应一个6.9。

大约等量的酸和共轭碱,其中酸有pK一个5.9。

大量的酸,含有共轭碱,酸有pK反应一个5.9。

大约等量的酸和共轭碱,其中酸有pK一个6.9。

正确答案:

大约等量的酸和共轭碱,其中酸有pK一个5.9。

解释

缓冲液最好由等量的酸及其共轭碱组成。酸必须有pK一个尽可能接近所需的pH值。对于这个问题,理想的pH值是6。最好的选择是pK一个约为5.9。

加入比碱更多的酸会使平衡向有利于酸的方向倾斜,增加整体质子浓度,限制缓冲液吸收更多质子的能力而不显著改变pH值。

例子问题1:缓冲区

下面哪一个是很好的缓冲解决方案?

可能的答案:

正确答案:

解释

一个好的缓冲溶液由一个弱酸和它的共轭碱组成,或者一个弱酸和它的共轭酸。强酸或强碱永远都不是好的缓冲剂。我们将详细介绍每个选项。

硫酸是一种强酸,不能用作缓冲液。

氯化钠和氯化钙都不构成弱酸或弱碱。这两种都是简单的盐,不能形成缓冲溶液。

盐酸是一种强酸,不能用作缓冲剂。

在溶液中,这些盐会产生硫酸盐离子和硫酸氢离子。硫酸氢是一种弱酸,硫酸是它的共轭碱。这些离子会形成缓冲溶液。

例子问题1:缓冲区

下列哪一对不能构成缓冲系统?

可能的答案:

正确答案:

解释

缓冲系统由以下场景之一组成:

1.弱碱和它的共轭酸。

2.一种具有共轭碱的弱酸。

唯一不合格的是硝酸盐和亚硝酸盐对。一个氧的差不构成缓冲系统。

大学导师的学习工具