第四章 缓冲溶液 首 页 难题解析 学生自测题 学生自测答案 章后习题解答 难题解析 [TOP]
例4-1 计算pH=5.00，总浓度为0.20 mol·L -1的C 2H 5COOH(丙酸,用HPr 表示)- C 2H 5COONa 缓冲溶液中，C 2H 5COOH 和C 2H 5COONa 的物质的量浓度。若向1 L 该缓冲溶液中加入0.010 mol HCl ，溶液的pH 等于多少？
分析 ⑴ 用Henderson —Hasselbalch 方程式直接计算丙酸和丙酸钠的浓度。
⑵ 加入HCl 后，C 2H 5COOH 浓度增加, C 2H 5COONa 浓度减小。
解 ⑴ 查表4-1，C 2H 5COOH 的p K a = 4.87，设c (HPr) = x mol·L -1。则c (NaPr) =（0.20-x ）mol·L -1
pH ＝p K a +lg Pr)
(H )Pr (-c c =4.87+lg 1-1L m ol L m ol )20.0(??--x x =5.00 解得 x = 0.085 即c (HPr) = 0.085 mol·L -1
c (NaPr) = (0.20 - 0.085) mol·L -1 = 0.12 mol·L -1
⑵ 加入0.050 mol HCl 后：
pH ＝p K a +lg )HPr ()Pr (-n n =4.87+lg 0.010)m ol
(0.0850.010)m ol (0.12+-=4.91 例4-2 柠檬酸（缩写H 3Cit ）常用于配制供培养细菌的缓冲溶液。现有500 mL 的0.200 mol·L -1柠檬酸溶液，要配制pH 为5.00的缓冲溶液，需加入0.400 mol·L -1的NaOH 溶液多少毫升？
分析 配制pH 为5.00的缓冲溶液，应选NaH 2Cit-Na 2HCit 缓冲系， NaOH 先与H 3Cit 完全反应生成NaH 2Cit ，再与NaH 2Cit 部分反应生成Na 2HCit 。
解 查表4-1,柠檬酸的p Ka 2= 4.77，设H 3Cit 全部转化为NaH 2Cit 需NaOH 溶液V 1 mL
⑴ H 3Cit(aq) + NaOH(aq)NaH 2Cit(aq) + H 2O(l)
0.400 mol·L -1 × V 1 mL = 0.200 mol·L -1 × 500 mL
V 1 = 250
即将H 3Cit 完全中和生成NaH 2Cit ，需0.400 mol·L -1NaOH 溶液250 mL ，生成NaH 2Cit 0.200 mol·L -1 ×500 mL=100 mmol
设NaH 2Cit 部分转化为Na 2HCit 需NaOH 溶液V 2 mL ，
⑵ NaH 2Cit(aq) + NaOH(aq) Na 2Hcit(aq) + H 2O(l)
则n (Na 2HCit ) = 0.400V 2 mmol ， n (NaH 2CitB) = (100 - 0.400V 2) mmol ，
pH = p Ka 2 + lg )
Cit H ()HCit (-2-2n n = 4.77＋lg )mmol 0.400-(100mmol 400.022V V = 5.00 V 2 = 157
共需加入NaOH 溶液的体积为
V 1 mL + V 2 mL = (250 + 157) mL = 407 mL
例4-3 已知巴比妥酸 (C 4H 4N 2O 3)的p K a = 4.01。今有500 mL 总浓度0.200 mol·L -1、pH 为3.70的巴比妥酸－巴比妥酸钠缓冲溶液，欲将溶液的pH 调整到4.20，需加入NaOH 多少克？调整前后缓冲溶液的缓冲容量各为多少？
分析 用Henderson —Hasselbalch 方程式分别求出加入NaOH 前后缓冲系中巴比妥酸及巴比妥酸钠的浓度，再求缓冲容量。
解 ⑴ 在pH 为3.70的缓冲溶液中
3.70 =
4.01 + lg )
O N H (C )O N H (C L 0.200mol 32443244-1c c -? 解得 c （C 4H 4N 2O 3）= 0.134 mol·L -1
c （NaC 4H 3N 2O 3）= (0.200 - 0.134) mol·L -1 = 0.066 mol·L -1
β =1--1
-1L
0.066)mol (0.134L 0.066mol L 0.134mol 2.303?+????=0.10 mol·L -1
⑵ 设将pH 调整为4.20需加入固体NaOH x g ： 4.20 = 4.01 + lg 1-1-1-1-mol 40g g 0.50L L 4mol 13.0mol 40g g
L 50.0L 66mol 0.0?-???+
??x x 解得： m = 1.1
c （C 4H 4N 2O 3）= 0.134 mol·L -1 –
L
50.0m ol g 401g .11-??= 0.079 mol·L -1 c （NaC 4H 3N 2O 3）= 0.066 mol·L -1 + L 50.0mol g 40 1.1g 1-??= 0.12 mol·L -1 β =1--1-1L
0.12)mol (0.079L 0.12mol L 0.079mol 2.303?+????= 0.11 mol·L -1 例4-4 用0.025 mol·L -1的H 2C 8H 4O 4(邻苯二甲酸)溶液和0.10 mol·L -1
的NaOH 溶液，配制pH 为5.60
的缓冲溶液100 mL ，求所需H 2C 8H 4O 4溶液和NaOH 溶液的体积比。
分析 NaOH 与H 2C 8H 4O 4完全反应生成NaHC 8H 4O 4，再与NaHC 8H 4O 4部分反应生成Na 2C 8H 4O 4。
解 缓冲系为-4
48O H HC —-2
448O H C ,查表4-1，p K a2=5.41。设需H 2C 8H 4O 4溶液V 1 mL ，需NaOH 溶液的总体积为V 2 mL ，依题意第一步反应需NaOH 溶液的体积亦为V 1 mL 。对于较复杂的平衡体系，可用列表法找出平衡时各物质的量。
⑴ H 2C 8H 4O 4(aq) + NaOH(aq)
-448O H HC (aq) + H 2O(l) 起始量mmol + 0.025V 1 +0.025V 1
变化量mmol -0.025 V 1 -0.025V 1 +0.025V 1
平衡量mmol 0 0 +0.025V 1
⑵ -4
48O H HC (aq) + NaOH(aq) -2448O H C (aq) + H 2O(l)
起始量mmol +0.025V 1 +(0.10V 2-0.025V 1)
变化量mmol -(0.10V 2-0.025V 1) -(0.10V 2-0.025V 1) +(0.10V 2-0.025V 1)
平衡量mmol [0.025V 1- (0.10V 2-0.025V 1)] 0 (0.10V 2-0.025V 1)
= (0.050V 1-0.10V 2)
pH = p K a2 + lg )O H HC ()O H C (-448-2448n n = 5.41 + lg mmol )10.0050.0(mmol )025.010.0(2112V V V V --= 5.60 解得 5.221=V V 学生自测题 [TOP] 判断题 选择题 填空题 问答题 计算题
一、判断题（对的打√，错的打×）
1. 缓冲溶液就是能抵抗外来酸碱影响，保持溶液pH 绝对不变的溶液。（ ）
2、在一定范围内稀释缓冲溶液后，由于[共轭碱]与[共轭酸]的比值不变，故缓冲溶液的pH 和缓冲容量均不变。（ ）
3、可采用在某一元弱酸HB 中，加入适量NaOH 的方法来配制缓冲溶液。（ ）
4、总浓度越大，缓冲容量越大，缓冲溶液的缓冲能力越强。（ ）
5、正常人体血浆中，碳酸缓冲系的缓冲比为20：1，所以该缓冲系无缓冲作用。 （ ）
二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出） [TOP]
1、下列混合溶液中，具有缓冲作用的是 （ ）
A ．50 mL c （KH 2PO 4）= 0.10 mol·L -1的溶液+50 mL c （NaOH ）= 0.10 mol·L -1的溶液。
B ．50 mL c （HAc ）= 0.10 mol·L -1的溶液+25 mL c （NaOH ）= 0.10 mol·L -1的溶液。
C ．50 mL c （NH 3）= 0.10 mol·L -1的溶液+25 mL c （HCl ）= 0.20 mol·L -1的溶液。
D ．500 mL c （NaHCO 3）= 0.10 mol·L -1的溶液+5 mL CO 2饱和水溶液（常温下CO 2的摩尔溶解度为0.04 mol·L -1）。
E ．l 升纯水中加入c （HAC ）= 0.01 mol·L -1和c （NaAc ）= 0.01 mol·L -1的溶液各1滴。
2、由相同浓度的HB 溶液与B - 溶液等体积混合组成的缓冲溶液，若B -的K b =1.0×10-10，则此缓冲溶液的pH 为（ ）
A ．4.0
B ．5.0
C ．7.0 D. 10.0 E ．14.0
3、用相同浓度的HCl 溶液和NH 3·H 2O 溶液（p K b ＝4.76）配制pH = 9.24的缓冲溶液，HCl 溶液和NH 3·H 2O 溶液的体积比应为（ ）
A ．1∶1
B ．1∶2
C ．2∶1
D ．3∶1
E ．1∶3
4、配制pH=9.30的缓冲溶液，下列缓冲对中最合适的是（ ）
A ．NaHCO 3-Na 2CO 3（H 2CO 3的p K a2 = 10.33）
B ．HAc - NaAc （HAc 的p K a = 4.756）
C ．NH 4Cl – NH 3·H 2O （NH 3·H 2O 的p K b = 4.75）
D ．Na 2HPO 4 – Na 3PO 4（H 3PO 4的p K a3 = 12.32）
E ．C 2H 5COOH –C 2H 5COONa （C 2H 5COOH 的p K a = 4.87）
5、已知常温下H 3PO 4的p K a1=2.16，p K a2=7.21, p K a3=12.32。下列缓冲对中，最适合于配制pH 为2.0的缓冲溶液的是（ ）
A. H 3PO 4 ?-42PO H
B.-42PO H ?-24HPO
C.-24HPO ?-34
PO D. H 3PO 4 ?-34
PO E. H 3PO 4 ?-24HPO
三、填空题 [TOP]
1、缓冲容量的影响因素中，缓冲比对缓冲容量的影响是：对同一缓冲溶液，当总浓度相同时，缓冲比越接近于 （1） ，缓冲容量越 （2） 。
2、NaHCO 3和Na 2CO 3组成的缓冲溶液，抗酸成分是 （3） ，抗碱成分是（4） ，计算该缓冲溶液pH 的公式为 （5） 。该缓冲系的有效缓冲范围是 （6） 。（已知：H 2CO 3的p K a1=6.35，p K a2=10.33）
3、影响缓冲容量的两个重要因素是（7） 和 （8） 。
四、问答题 [TOP]
1、什么是缓冲溶液？ 试以血液中的H 2CO 3--
3HCO 缓冲系为例，说明缓冲作用的原理及其在医学上的重要意义。
2、影响缓冲溶液的pH 的因素有哪些？为什么说共轭酸的p K a 是主要因素？
五、计算题 [TOP]
1.临床检验得知患者甲、乙、丙三人血浆中-3HCO 和溶解态CO 2(aq)的浓度如下：
甲 [-3HCO ] = 24.0 mmol·L -1，[CO 2(aq)] = 1.20 mmol·L -1
甲 [-3HCO ] = 21.6 mmol·L -1，[CO 2(aq)] = 1.35 mmol·L -1
甲 [-3HCO ] = 56.0 mmol·L -1，[CO 2(aq)] = 1.40 mmol·L -1 已知在血浆中校正后的1p a
K '（H 2CO 3）=6.10，试分别计算三位患者血浆的pH 。并判断谁为酸中毒，谁为碱中毒，谁为正常？
2．现有(1)0.10 mol·L -1 HCl 溶液，(2)0.10 mol·L -1 HAc 溶液，(3)0.10 mol·L -1 NaH 2PO 4 溶液各50 mL ，欲配制pH = 7.00的溶液，问需分别加入0.10 mol·L -1 NaOH 溶液多少毫升？配成的三种溶液有无缓冲作用？哪一种缓冲能力最好？ 学生自测答案 [TOP]
一、判断题
1. ×
2.×
3. √
4.×
5. ×
二、选择题
1. B
2. A
3. B
4. C
5. A
三、填空题
1．（1）1；（2）大
2．（3）Na 2CO 3 （4）NaHCO 3 （5） ]
[NaHCO ]CO [Na lg
p pH 332a2+=K （6）pH = 9.33 ~ 11.33 3. （7）总浓度 （8）缓冲比
四、简答题
1. 能抵抗少量外来强酸、强碱而保持溶液pH 基本不变的溶液称为缓冲溶液。
H 2CO 3 --3HCO 是血浆中最重要的缓冲系，二者之间存在如下质子转移平衡：
H 2CO 3 + H 2
O -3
HCO + H 3O + 当体内酸性物质增加时，血液中大量存在的抗酸成分-3
HCO 与H 3O +结合，上述平衡向左移动，使[H 3O +]不发生明显地改变。同理，当体内碱性物质增加时，H 3O +将质子传递给OH -，生成H 2O ，上述平衡向右移动，使大量存在的抗碱成分H 2CO 3离解，以补充被消耗的H 3O +，达到新的平衡时，[H 3O +]也不发生明显地改变。虽然其缓冲比为20∶1，已超出体外缓冲溶液有效缓冲比（即10∶1 ~ 1∶10 ）的范围 ，但碳酸缓冲系仍然是血液中的一个重要缓冲系。这是因为在体外的实验系统中，当缓冲作用发生后，因对
抗H 3O +或OH -而消耗了的-3HCO 或H 2CO 3的浓度得不到补充和调节，抗酸或抗碱成分会被耗尽。而体内
是一个“敞开系统”，当缓冲作用发生后，-3HCO 或H 2CO 3浓度的改变可由肺的呼吸作用和肾的生理功能
获得补充和调节，使得血液中的-3HCO 和H 2CO 3的浓度保持相对稳定。 总之，由于血液中多种缓冲系
的缓冲作用和肺、肾的调节作用，使正常人血液的pH 维持在7.35 ~ 7.45的狭小范围内。
2. 影响缓冲溶液的pH 的因素有共轭酸的p K a 和缓冲比，由于缓冲比处在对数项中，对pH 值的影响较小，故不是主要因素，所以，共轭酸的p K a 是决定缓冲溶液pH 的主要因素。
五、计算题
1.解 患者甲血浆的pH 为：
40.7L
mmol 20.1L mmol 0.24lg 10.6(aq)][CO ][HCO lg p pH 11
2-31=??+=+'=--a K 患者乙血浆的pH 为：
30.7L
mmol 35.1L mmol 6.21lg 10.6pH 11
=??+=-- 患者丙血浆的pH 为：
70.7L mmol 40.1L mmol 0.56lg 10.6pH 1
1
=??+=-- 血浆的正常pH 为7.35~7.45，当pH ＜7.35时属于酸中毒，当pH ＞7.45时属于碱中毒。因此患者甲属于正常，患者乙属于酸中毒，患者丙属于碱中毒。
2.解 （1）当加入50 mL 0.10 mol·L -1 NaOH 溶液时，NaOH 和HCl 刚好完全反应生成0.050 mol·L -1 的NaCl 溶液，pH=7.00，此时溶液无缓冲作用。
（2）设在HAc 中需加入x L NaOH ，才能形成HAc – Ac -缓冲系，有
)
HAc ()Ac (lg p pH -a n n K +=
L L 0.10m ol 0.050L L 0.10m ol L L 0.10m ol lg 756.400.7111x x ??-????+=--- (mL)7.49L)(0497.0==x 此时，缓冲比为166，溶液的缓冲能力很小。 （3）依题意，选择-42PO H --24HPO 为缓冲对，需加入y L NaOH ，则 )PO H ()HPO (lg 21.700.7-42-24n n += L L 0.10mol 0.050L L 0.10mol L L 0.10mol lg 21.700.7111y y ??-????+=--- y = 0.0191(L) = 19.1（mL ） 此时，缓冲比为0.62，溶液的缓冲能力较强。 章后习题解答 [TOP]
习题
1. 什么是缓冲溶液？ 试以血液中的H 2CO 3--3HCO 缓冲系为例，说明缓冲作用的原理及其在医学上
的重要意义。
答 能抵抗少量外来强酸、强碱而保持其pH 基本不变的溶液称为缓冲溶液。血液中溶解的CO 2与-3
HCO 组成缓冲系。正常人体[-3HCO ]/[CO 2(aq)]为20/1，pH=7.40。若pH<7.35，发生酸中毒，pH>7.45，发生碱中毒。当酸性代谢产物增加时，抗酸成分-3HCO 与H 3O +
结合，增加的H 2CO 3可通过加快呼吸以CO 2的形式呼出；消耗的-3HCO 则由肾减少对其的排泄而得以补充；当碱性代谢产物增加时，[OH -]与H 3O +
生成H 2O ，促使抗碱成分H 2CO 3离解以补充消耗的H 3O +
。同理，减少的H 2CO 3及增加的-3HCO 可通过肺和肾来调控。血液中的H 2CO 3–-3HCO 缓冲系与其他缓冲系共同作用，维持pH 为7.35~7.45的正常范围。
2. 什么是缓冲容量？影响缓冲溶量的主要因素有哪些?总浓度均为0.10mol·L -1的 HAc-NaAc 和
H 2CO 3--3HCO 缓冲系的缓冲容量相同吗？
解 缓冲容量是衡量缓冲溶液缓冲能力大小的尺度，表示单位体积缓冲溶液pH 发生一定变化时，所能抵抗的外加一元强酸或一元强碱的物质的量。影响缓冲容量的主要因素是缓冲系的总浓度和缓冲比：缓冲比一定时，总浓度越大缓冲容量越大；总浓度一定时，缓冲比越接近于1缓冲容量越大。总浓度及
缓冲比相同的HAc-NaAc 和H 2CO 3--3HCO 缓冲系的缓冲容量相同。
3. 下列化学组合中，哪些可用来配制缓冲溶液？
(1) HCl + NH 3·H 2O (2) HCl + Tris (3)HCl + NaOH
(4) Na 2HPO 4 + Na 3PO 4 (5) H 3PO 4 + NaOH (6)NaCl + NaAc
解 可用来配制缓冲溶液的是：(1) HCl + NH 3·H 2O 、(2) HCl + Tris 、(4) Na 2HPO 4 + Na 3PO 4和(5) H 3PO 4 + NaOH
4. 将0.30 mol·L -1吡啶(C 5H 5N ，p K b =8.77)和0.10 mol·L -1
HCl 溶液等体积混合,混合液是否为缓冲溶液？求此混合溶液的pH 。
解 C 5H 5N 与HCl 反应生成C 5H 5NH +Cl -(吡啶盐酸盐)，混合溶液为0.10 mol·L -1 C 5H 5N 和0.050 mol·L -1 C 5H 5NH +Cl -缓冲溶液，p K a = 14.00 - 8.77 = 5.23
33.505.010.0lg 23.5)NH H c(C N)
H c(C lg p pH 5555a =+=+=+K
5. 将10.0 gNa 2CO 3和10.0 gNaHCO 3溶于水制备250 mL 缓冲溶液，求溶液的pH 。
解 0.119m ol m ol
84.0g 10.0g )HCO (13=?=--n 0.094m ol m ol
106g 10.0g )(CO 123=?=--n 10.230.119mol 0.094mol lg
3310)(HCO )
(CO lg p pH 323a =+?=+=--n n K 6. 求pH=3.90，总浓度为0.400 mol·L -1的HCOOH (甲酸)–HCOONa(甲酸钠)缓冲溶液中，甲酸和甲
酸钠的物质的量浓度(HCOOH 的p K a =3.75)
解 设c (HCOONa) = x mol·L -1, 则c (HCOOH) = 0.400 mol·L -1 – x mol·L -1
90.3L
mol )(0.400L mol lg 3.75pH 11
=?-?+=--x x 解得 c (HCOO -) = x mol·L -1 = 0.234 mol·L -1
c (HCOOH)=(0.400 - 0.234) mol·L -1=0.166 mol·L -1
7. 向100mL 某缓冲溶液中加入0.20 g NaOH 固体，所得缓冲溶液的pH 为5.60.。已知原缓冲溶液共轭酸HB 的p K a =5.30，c (HB)=0.25mol·L -1
，求原缓冲溶液的pH 。 解 n (NaOH) =1L
1000mL 100mL mol 0.20g/40g 1??-= 0.050 mol·L -1 加入NaOH 后，
60.5L
0.050)mol -(0.25L 0.050mol ][B lg 5.30pH 1--1
=??++=-
解得 [B -] = 0.35 mol·L -1
原溶液 45.5L mol 25.0L mol 35.0lg 30.5pH 1
1=??+=-- 8. 阿司匹林(乙酰水杨酸、以HAsp 表示)以游离酸(未解离的)形式从胃中吸收，若病人服用解酸药，调整胃容物的pH 为2.95，然后口服阿司匹林0.65 g 。假设阿司匹林立即溶解，且胃容物的pH 不变，问病人可以从胃中立即吸收的阿司匹林为多少克 (乙酰水杨酸的Mr=180.2、p K a =3.48) ？
解 95.2(HAsp)
)(Asp lg 48.3(HAsp))(Asp lg p pH a =+=+=--n n n n K 295.0(HAsp)
)(Asp =-n n 依题意 0.0036mol mol 180g 0.65g n(HAsp))n(Asp 1
-=?=+- 解得 n (HAsp) = 0.0028 mol
可吸收阿司匹林的质量 = 0.0028 mol × 180.2 g·mol -1
= 0.50 g
9. 在500 mL 0.20 mol·L -1 C 2H 5COOH （丙酸，用HPr 表示）溶液中加入NaOH1.8 g ，求所得溶液的近似pH 和校正后的精确pH 。已知C 2H 5COOH 的p K a =4.87，忽略加入NaOH 引起的体积变化。
解 ⑴ 求近似pH pH = p K a 4.78mol
1.8g/40g L 0.20mol 0.500L mol 1.8g/40g lg 4.87(HPr))(Pr lg 1-1--1
-=?-???+=+n n ⑵ 求精确pH ，丙酸钠是强电解质
I =21∑c i z i 2 = 21(0.500L 0.045mol ×12+0.500L
0.045mol ×12) = 0.09 mol·L -1 ≈ 0.1 mol·L -1 当Z = 0，I = 0.10时，校正因数 11.0)
HB ()B (lg -=-γγ pH = p K a 67.4)11.0(78.4Pr)
H ()(Pr lg Pr)H ()(Pr lg =-+=++--γγn n
10. 某医学研究中，制作动物组织切片时需pH 约为7.0的磷酸盐缓冲液作为固定液。该固定液的配方是：将29 g Na 2HPO 4·12H 2O 和 2.6 g NaH 2PO 4·2H 2O 分别溶解后稀释至 1 L 。若校正因数lg )
PO H ()HPO (-4224γγ-=-0.53，计算该缓冲溶液的精确pH 。 解 c (Na 2HPO 4) =1L
mol 358.0g 29g 1??-= 0.081 mol·L -1
c (NaH 2PO 4) =1L
mol 156g 2.6g 1??-= 0.017 mol·L -1 pH=p K a2 + )PO H ()HPO (-4224γγ-+lg )
PO H ()(HPO 4224--c c = 7.21 +(-.0.53) + lg 11L 0.017m ol L 0.081m ol --??= 7.36 11. 将0.10 mol·L -1HAc 溶液和0.10 mol·L -1
NaOH 溶液以3:1的体积比混合，求此缓冲溶液的pH 及缓冲容量。
解 HAc 溶液和NaOH 溶液的体积分别为3V 和V ， c (HAc) = (0.10×3V - 0.10 × V ) mol·L -1 / (3V + V ) = 0.050 mol·L -1
c (Ac -) = 0.10 mol·L -1 × V / (3V + V ) = 0.025 mol·L -1
4.45L
0.050mol L 0.025mol lg 4.75pH 1--1
=??+= 11--1
-1L mol 038.0L
0.025)mol (0.050L 0.025mol L 0.050mol 303.2-?=?+????=β 12. 某生物化学实验中需用巴比妥缓冲溶液，巴比妥(C 8H 12N 2O 3)为二元有机酸（用H 2Bar 表示，p K a1＝7.43)。今称取巴比妥18.4 g ，先加蒸馏水配成100 mL 溶液，在pH 计监控下，加入6.00 mol·L -1
NaOH 溶液4.17 mL ，并使溶液最后体积为1000 mL 。求此缓冲溶液的pH 和缓冲容量。（已知巴比妥的Mr=184 g·mol -1）
解 H 2Bar 与NaOH 的反应为
H 2Bar(aq) + NaOH(aq)＝NaHBar(aq) +H 2O(l)
反应生成的NaHBar 的物质的量n (NaHBar) ＝c (NaOH)V (NaOH)＝6.0 mol·L -1×4.17 mL＝25 mmol ，剩余H 2Bar 的物质的量为 n 余(H 2Bar)＝n (H 2Bar) - n (NaOH)＝1-mol
1844.18?g g ×1000 - 25 mmol ＝75 mmol pH ＝p K a +lg Bar)(H )(HBar 2n n -＝7.43+lg 75mmol
mmol 25＝6.95 β＝2.303×00mL)
25)mmol/10(7500mL)(25mmol/1000mL)(75mmol/10+?＝0.043 mol·L -1 13. 分别加NaOH 溶液或HCl 溶液于柠檬酸氢钠（缩写Na 2HCit ）溶液中。写出可能配制的缓冲溶液的抗酸成分、抗碱成分和各缓冲系的理论有效缓冲范围。如果上述三种溶液的物质的量浓度相同，它们以何种体积比混合，才能使所配制的缓冲溶液有最大缓冲容量?（已知H 3Cit 的p K a1=3.13、p K a2=4.76、p K a3=6.40）`
解.
溶液组成 缓 冲 系
抗酸成分 抗碱成分 有效缓冲
范围 β最大时体积比 Na 2HCit+HCl H 2Cit --HCit 2- HCit 2- H 2Cit - 3.76~5.76 2:1
Na 2HCit+HCl H 3Cit-H 2Cit - H 2Cit - H 3Cit 2.13~4.13 2:3
Na 2HCit+NaOH HCit 2--Cit 3- Cit 3- HCit 2- 5.40~7.40 2:1
14. 现有(1)0.10 mol·L -1NaOH 溶液，(2)0.10 mol·L -1NH 3溶液，(3)0.10 mol·L -1Na 2HPO 4 溶液各
50 mL ，欲配制pH=7.00的溶液，问需分别加入0.10 mol·L -1
HCl 溶液多少mL ？配成的三种溶液有无缓冲作用？哪一种缓冲能力最好？
解 ⑴ HCl 与NaOH 完全反应需HCl 溶液50 mL 。
⑵ HCl(aq) + NH 3·H 2O(aq) = NH 4Cl(aq) + H 2O(l)
NH 4+的p K a = 14.00-4.75= 9.25， (HCl)
L .10mol 0(HCl)L .10mol 00mL 5L .10mol 0lg 25.900.7111V V ????-??+=--- 解得 V (HCl) = 50 mL
⑶ HCl(aq) + Na 2HPO 4(aq) = NaH 2PO 4(aq) + NaCl(aq)
H 3PO 4的p K a2=7.21，
(HCl)
L .10mol 0(HCl)L .10mol 00mL 5L .10mol 0lg 21.700.7111V V ????-??+=--- 解得 V (HCl) = 31 mL
第一种混合溶液无缓冲作用；第二种pH
15. 用固体NH 4Cl 和NaOH 溶液来配制1 L 总浓度为0.125 mol·L -1
，pH=9.00的缓冲溶液，问需NH 4Cl 多少克？求需1.00 mol·L -1的NaOH 溶液的体积（mL ）。
解 设需NH 4Cl 的质量为 x g
p K a (NH 4+) = 14.00 - 4.75 = 9.25 (NaOH)
L mol 00.1mol /53.5g (NaOH)L mol 00.1lg 25.900.911-1V x V ??-???+=-- 得 1.00 mol·L -1 × V (NaOH) = 0.562[x /53.5 g·mol -1 - 1.00 mol·L -1
× V (NaOH)]
又 [1.00 mol·L -1 × V NaOH) + 0.562 (x / 53.5g·mol -1 - 1.00 mol·L -1 × V (NaOH))] / 1L
=0.125 mol·L -1
解得 x = 6.69, V (NaOH) = 0.045 L
即：需NH 4Cl 6.69 g ，NaOH 溶液0.045 L 。
16. 用0.020 mol·L -1H 3PO 4溶液和0.020 mol·L -1NaOH 溶液配制100 mL pH=7.40的生理缓冲溶液，
求需H 3PO 4溶液和NaOH 溶液的体积（mL ）。
解 设第一步反应需H 3PO 4和NaOH 溶液体积各为x mL
⑴ H 3PO 4(aq)+ NaOH(aq)= NaH 2PO 4(aq) + H 2O(l)
x mLH 3PO 4与x mLNaOH 完全反应，生成NaH 2PO 4 0.020 mol·L -1 × x mL = 0.020 x mmol
⑵ 第二步反应：设生成的NaH 2PO 4再部分与NaOH y mL 反应，生成Na 2HPO 4，其与剩余NaH 2PO 4组成缓冲溶液
NaH 2PO 4(aq) + NaOH(aq) = Na 2HPO 4(aq) + H 2O(l)
起始量mmol +0.020x +0.020y
变化量mmol -0.020y -0.020y +0.020y
平衡量mmol 0.020(x -y) 0 +0.020y
mmol
)(.0200mmol .0200lg 21.740.7y x y -+= y
x y -=1.55 依题意又有 2x + y = 100
解得 x = 38.4，y = 23.2
即需H 3PO 4溶液38.4 mL ，NaOH 溶液(38.4 + 23.2) mL = 61.6 mL 。
17. 今欲配制37℃时，近似pH 为7.40的生理缓冲溶液，计算在Tris 和Tris·HCl 浓度均为0.050 mol·L -1的溶液l00 mL 中，需加入0.050 mol·L -1
HCl 溶液的体积（mL ）。在此溶液中需加入固体NaCl 多少克，才能配成与血浆等渗的溶液？（已知Tris·HCl 在37℃时的p K a ＝7.85，忽略离子强度的影响。）
解 ⑴ )HCl (L 0.0500mol 100mL L mol 0500.0)HCl (L 0.0500mol -100mL L mol 0500.0lg
85.7HCl) (Tris (Tris)lg
7.857.401-1-1-1-V V n n ??+??????+=?+= )
HCl (100)HCl (100355.0V V +-= V (HCl) = 47.6 mL
⑵ 设加入NaCl x g ，血浆渗透浓度为300 mmol ·L -1
m L
6.147m L 6.47L m ol 050.0m L 100L m ol 050.0)Tris (11??-??=--c =0.018 mol·L -1 m L
6.147m L 6.47L m ol 050.0m L 100L m ol 050.0)HCl Tris (11??+??=?--c =0.050 mol·L -1 （0.018 + 2×0.050）mol·L -1 + =????--mL 6.147mol g 5.58L mL 1000g 211x 0.300 mol·L -1 x = 0.79，即需加入NaCl 0.79 g
18. 正常人体血浆中，[-3HCO ]＝24.0 mmol·L -1、[CO 2(aq)]＝1.20 mmol·L -1
。若某人因腹泻使血浆中[-3HCO ]减少到为原来的90%，试求此人血浆的pH ，并判断是否会引起酸中毒。已知H 2CO 3的p K a1ˊ=6.10。
解 pH= p K a1′7.36L
1.2mmol 0.90L 24mmol lg 6.10(aq)][CO ][HCO lg 1123=???+=+--- pH 虽接近7.35，但由于血液中还有其他缓冲系的协同作用，不会引起酸中毒。
Exercises
1. How do the acid and base components of a buffer function? Why are they typically a conjugate acid-base pair?
Solution A buffer solution consists of a conjugate acid-base pair. The conjugate base can consume the added strong acid, and the conjugate acid can consume the added strong base, to maintain pH 。The conjugate acid-base pairs of weak electrolytes present in the same solution at equilibrium.
2. When H 3O + is added to a buffer ，does the pH remain constant or does it change slightly ？Explain. Solution The pH of a buffer depends on the p K a of the conjugate acid and the buffer component ratio. When H 3O + is added to a buffer ， the buffer component ratio changes slightly ，so the pH changes slightly.
3. A certain solution contains dissolved HCl and NaCl. Why can’t this solution act as a buffer?
Solution This solution can’t act as a buffer. HCl is not present in so lution in molecular form. Therefore, there is no reservoir of molecules that can react with added OH - ions.Likewise the Cl - does not exhibit base behavior in water, so it cannot react with any H 3O + added to the solution.
4. What is the relationship between buffer range and buffer-component ratio?
Solution The pH of a buffer depends on the buffer component ratio. When [B -]/[HB]=1, pH = p K a , the buffer is most effective. The further the buffer-component ratio is from 1，the less effective the buffering action is. Practically, if the [B -]/[HB] ratio is greater than 10 or less than 0.1, the buffer is poor. The buffer has a effective range of pH = p K a ±1.
5. Choose specific acid-base conjugate pairs of suitable for prepare the following beffers （Use Table 4-1 for K a of acid or K b of base ）：
（a ）pH≈4.0；（b ）pH≈7.0；（c ）[H 3O +]≈1.0×10-9 mol·L -1；
Solution （a ）HAc and Ac - （b ）-42PO H and -24HPO （c ）+4
NH and NH 3 6. Choose the factors that determine the capacity of a buffer from among the following and explain your choices.
(a) Conjugate acid-base pair (b) pH of the buffer (c) Buffer ranger
(d) Concentration of buffer-component reservoirs
(e) Buffer-component ratio (f) p K a of the acid component
Solution Choose (d) and (e). Buffer capacity depends on both the concentration of the reservoirs and the buffer-component ratio. The more concentrated the components of a buffer, the greater the buffer capacity. When the component ratio is close to one, a buffer is most effective.
7. Would the pH increase or decrease, and would it do so to a larger or small extent, in each of the following cases:
(a) Add 5 drops of 0.1 mol·L -1 NaOH to 100 mL of 0.5 mol·L -1 acetate buffer
(b) Add 5 drops of 0.1 mol·L -1 HCl to 100 mL of 0.5 mol·L -1 acetate buffer
(c) Add 5 drops of 0.1 mol·L -1 NaOH to 100 mL of 0.5 mol·L -1 HCl
(d) Add 5 drops of 0.1 mol·L -1 NaOH to distilled water
Solution （a ）The pH increases to a small extent;（b ）The pH decreases to a small extent;（c ）The pH increases to a small extent;（d ）The pH increases to a larger extent.
8. Which of the following solutions will show buffer properties?
(a) 100 mL of 0.25 mol·L -1 NaC 3H 5O 3 + 150 mL of 0.25 mol·L -1 HCl
(b) 100 mL of 0.25 mol·L -1 NaC 3H 5O 3 + 50 mL of 0.25 mol·L -1 HCl
(c) 100 mL of 0.25 mol·L -1 NaC 3H 5O 3+ 50 mL of 0.25 mol·L -1 NaOH
(d) 100 mL of 0.25 mol·L -1 C 3H 5O 3H + 50 mL of 0.25 mol·L -1 NaOH
Solution (b) and (d)
9. A chemist needs a pH 10.5 buffer. Should she use CH 3NH 2 and HCl or NH 3 and HCl to prepare it? Why? What is the disadvantage of choosing the other base?
Solution The p K a of CH 3NH 2·HCl is 10.65. The p K a of +4
NH is 9.25. The p K a of the former is more close
to 10.5. A buffer is more effective when the pH is close to p K a . She should choose CH 3NH 2. The other is not a good choice.
10. An artificial fruit contains 11.0 g of tartaric acid H 2C 4H 4O 6，and 20.0 g its salt ， potassium hydrogen tartrate ，per liter. What is the pH of the beverage ？K a 1=1.0×10-3
Solution 16.345.1lg .00.3mol g 1.15011.0g mol g 2.18820.0g
lg 00.3)O H C (H )O H (KHC lg p pH 1
16442644a 1=+=??+=+=--n n K 11. What are the [H 3O +] and the pH of a benzoate buffer that consists of 0.33 mol·L -1 C 6H 5COOH and 0.28 mol·L -1 C 6H 5COONa ？K a of benzoic acid=6.3×10-5。
Solution 13.485.0lg 20.4L
0.33mol L 0.28mol lg 20.4COOH)H (C )COO H (C lg p pH 1--15656a =+=??+=+=-c c K [H +]=7.41×10-5 mol·L -1
12. What mass of sodium acetate (NaC 2H 3O 2·3H 2O,Mr=136.1g·mol -1) and what volume of concentrated acetic acid (17.45mol·L -1) should be used to prepare 500 mL of a buffer solution at pH=5.00 that is 0.150 mol·L -1 overall?
Solution c (CH 3COO -) + c (CH 3COOH)=0.150 mol·L -1
n (CH 3COO -) + n (CH 3COOH) = 0.150 mol·L -1 × 500 mL ×
10-3 L·mL -1 = 0.0750 mol
)
COOH CH ()COO CH (lg 75.400.533n n -+= 78.1)
COOH CH ()COO CH (33=-n n n (CH 3COOH) = 0.0270 mol, n (CH 3COO -) = 0.0480 mol
Mass of sodium acetate = 0.0480 mol × 136.1 g·mol -1 = 6.53 g
m L 55.1L
m ol 45.17L m l 10m ol 0270.0)COOH CH (11
33=???=--V 13. Normal arterial blood has an average pH of 7.40. Phosphate ions form one of the key buffering systems in the blood. Find the buffer-component ratio of a KH 2PO 4/Na 2HPO 4 solution with this pH p K a2ˊof -4
2PO H = 6.80
Solution ]
PO H []HPO [lg 80.640.74224-
-+=
00.498.3]
PO [H ][HPO 422
4≈=--
缓冲包装与结构设计课程设计说明书题目：志高空调的缓冲包装与结构设计 学生姓名： 学号： 院（系）：轻工与能源学院 专业：包装工程 指导教师：
目录 1.课程设计目的与任务 (1) 1.1课程设计的目的 (1) 1.2 课程设计的任务 (1) 2.产品介绍 (1) 3.流通环境 (2) 3.1流通的基本环节 (2) 3.2确定跌落高度H (3) 3.3 流通环境的频率谱 (3) 4 选择合适的缓冲材料 (4) 4.1可选缓冲材料的静态压缩特性曲线(C?σm)； (4) 4.2可选缓冲材料的动态压缩特性曲线（Gm?σst）。 (5) 5.确定产品的脆值 (5) 6.缓冲包装设计 (5) 6.1.初步设计 (5) 6.2衬垫校核 (6) 6.3缓冲衬垫结构设计 (7) 7.外包装箱设计 (7) 7.1 箱型的选择 (7) 7.2 尺寸设计 (8) 7.3抗压强度计算 (10) 7.4确定瓦楞纸箱封箱、钉箱要求 (12) 7.5瓦楞纸箱外包装装潢设计 (12) 8.小结 (13) 参考资料 (14)
1.课程设计目的与任务 1.1课程设计的目的 (1)通过缓冲包装与结构设计课程设计，使同学们对指定产品的缓冲包装设计过程和设计方法有一个全面的了解，熟练掌握缓冲包装设计六步法； (2)对于产品的缓冲衬垫和外包装箱的结构进行设计，掌握各种箱型结构设计的方法。为毕业设计和以后走向工作岗位打下良好的基础。 1.2 课程设计的任务 为GHIGO/志高KFR-51LW/CBP50+N2A空调设计出合理缓冲衬垫以及外包装箱。要适合国内运输环境的要求，存贮时间为30——100天。 2.产品介绍 图 2-1志高“天之骄子”型空调外形图 空调品牌: GHIGO/志高 格力空调型号: KFR-51LW/CBP50+N2A 价格:7450元 产地：广东 销售范围：产地到全国各地 室内机净质量（kg): 52kg
目录 一、陶瓷缓冲包装的意义 (2) 二、陶瓷制品的物性分析 (2) 三、针对瓷器花瓶的缓冲包装设计 (3) （一）产品所处环境条件的分析 (4) <1>运输方式 (4) <2>装卸与搬运 (4) <3>贮存环节 (4) <4>流通环境的气象条件 (4) （二）确定产品的脆值 (5) （三）缓冲材料的选择 (5) （四）设计原型包装结构 (6) <1>缓冲衬垫的计算 (6) <2>缓冲衬垫的校核 (7) <3>缓冲衬垫效果图和结构图 (7) （五）产品设计评价 (8)
瓷瓶缓冲包装设计 一、陶瓷缓冲包装的意义 陶瓷制品是我国传统文化的杰出产物，是我国古代劳动人民智慧的结晶，从古至今陶瓷在我们的生活中一直扮演着重要的角色，作为盛装物品的器皿或作为观赏的工艺品。陶瓷文化深深的影响着我们的生活，一些优秀的陶瓷制品是我国传统文化记忆符号，一直流传下来且价值连城。我国陶瓷的发展因地理位置和资源分布的不均存在不同的发展水平，为了满足广大消费者的需要就需要对陶瓷进行长途和大规模的运输，但是大部分陶瓷由于它自身的一些物性和外界环境的因素在长途大规模的运输方面存在着很多不确定的因素，容易造成破损，所以就需要对陶瓷的运输进行缓冲包装设计。通过包装的技术提高来确保运输的安全性从而减少破损。 二、陶瓷制品的物性分析 陶瓷制品的品种繁多，它们之间的化学成分．矿物组成，物理性质，以及制造方法，常常互相接近交错，无明显的界限，而在应用上却有很大的区别。因此很难硬性地归纳为几个系统，详细的分类法各家说法不一，到现在国际上还没有一个统一的分类方法。按用途的不同分类： 1．日用陶瓷：如餐具、茶具、缸，坛、盆、罐、盘、碟、碗等。2．艺术{工艺}陶瓷：如花瓶、雕塑品．园林陶瓷器皿设品等。3．工
Q/WHX XX.XXX－20XX 缓冲包装设计规范（初稿） 武汉虹信通信技术有限责任公司发布 Q/WHX XX.XXX—20XX 目次 目次 ............................................................................... I 前 言 ............................................................................. III 缓冲包装设计规范 (1) 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 定义和缩略语 (1) 3.1 定义 (1) 3.2 宿略语 (1) 4 一般要求 (2) 4.1 缓冲包装设计目的 (2) 4.2 缓冲包装设计应考虑的基本因素 (2) 5 详细设计 (2) 5.1 缓冲设计的基本依据 (2) 5.1.1 冲击和振动 (2) 5.1.1.1 冲击 (2) 5.1.1.1.1 冲击强度 (3) 5.1.1.1.2 冲击谱 (4) 5.1.1.2 振动 (5) 5.1.1.2.1 火车 (5) 5.1.1.2.2 卡车 (5) 5.1.1.2.3 飞机 (5) 5.1.1.2.4 轮船 (5) 5.1.2 产品的脆值 (6) 5.1.2.1 脆值评定 (6)
5.1.2.2 部分产品脆值参考 (6) 5.1.3 不规则结构 (7) 5.1.4 缓冲系统 (7) 5.1.4.1 缓冲 (7) 5.1.4.2 减振 (8) 5.2 缓冲设计程序 (8) 5.3 产品的特点 ....................................................... 错误！未定义书签。 5.4 流通环境 ......................................................... 错误！未定义书签。 5.4.1 冲击 ........................................................... 错误！未定义书签。 5.4.2 振动 ........................................................... 错误！未定义书签。 5.4.3 产品跌落高度 ................................................... 错误！未定义书签。 5.5 缓冲材料厚度、面积计算 ........................................... 错误！未定义书签。 6 缓冲衬垫结构设计 (8) 6.1 缓冲衬垫的宽度和高度设计 (9) 6.2 缓冲衬垫与设备配合面的设计 (9) I Q/WHX XX.XXX—20XX 6.3 缓冲衬垫与设备配合楞、角的设计 (9) 6.4 减轻孔的设计 (10) 7 附录A：机柜产品运输包装缓冲设计案例 (11) 7.1 设计基本条件（假定数值） (11) 7.1.1 产品基本属性 (12) 7.1.2 包装发运要求 (12) 7.2 缓冲设计 (12) 7.2.1 缓冲材料厚度选择 (12) 7.2.2 详细设计 ........................................................................ 15 II Q/WHX XX.XXX—20XX 前言 本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。 标准结构的说明，标准代替的全部或部分其他文件的说明，与国际文件、国外文件关系的说明，有关专利的说明。 本标准由武汉虹信通信技术有限责任公司科研管理部提出并归口。 本标准主要起草和解释部门: 武汉虹信通信技术有限责任公司科技发展部。 本标准主要起草人: 彭长伟、汤翼、李雪峰。 III
1.课程设计目的与任务 1.1 课程设计的目的 （1）通过缓冲包装与结构设计课程设计，使同学们对指定产品的缓冲包装设计过程和设 计方法有一个全面的了解，熟练掌握缓冲包装设计六步法； （2）对于产品的缓冲衬垫和外包装箱的结构进行设计，掌握各种箱型结构设计的方法。 为毕业设计和以后走向工作岗位打下良好的基础。 1.2课程设计的任务 为格力空调KFR-72LW设计出合理缓冲衬垫以及外包装箱。要适合国内运输环境的要求，存贮时间为30——100天。 2.产品介绍 产品名称：格力空调 型号：KFR-72LW 室内机竟重：40kg 产地：深圳珠海 价格:5999元 销售范围：全国各地 尺寸：宽*高*深mm（500*1720*300）图2-1 格力空调的外形图 产品机械性能: 3. 流通环境 a.外观工艺、检查：机柜表面喷涂均匀、无破损； b.操作及维修安全、方便,标牌、标记：应平整清晰。 c.部件排列合理、整齐；，布放平整；接插件牢固； 进出线符合工程需要；具备抗震措施。 3.1流通的基本环节 包装件在运输流通中所经历的一切外部因素统称为流通环境条件。包装技术就是要确
保产品由一地向另一地运送时不受经济上和功能上的意外损失。对产品可能遭遇的条件作考察与评价，是运输包装设计中的重要内容。流通过程的基本环节有：装卸搬运环节、运输环节、贮存环节。 (1)装卸搬运环节 在装卸搬运环节中，由于格力KFR-72LW空调销售遍及全国乃至全球任何地方，其销售范围非常的广泛，所以既可能有短流程运输也可能包括较长流程的运输。如果流程越长，中转环节越多，装卸搬运次数就越多，所以对此商品的包装件造成的损害就越大。装卸作业中既可能有人工装卸也有机械装卸，所以要中和考虑到抛掷、堆垛倒塌、起吊脱落、装卸机的突然启动和过急的升降都会造成产品的跌落损害。 (2) 运输环节 产品的主要运输方式铁路和公路运输。由于产品销往全国各地，既有长途运输又有短途运输。一般产品从出厂到发货火车站使用汽车运输，从发货站到全国各地的代理商使用火车运输，而从各地代理商到零售商和从零售商到消费者手中多使用汽车运输。汽车运输的冲击，主要取决于路面状况，车辆的启动和制动，货物重量及装载稳定性。汽车运输振动加速度的大小也与路面状况、行驶速度、车型和载重量有关，但主要因素为公路的起伏和不平。汽车运输是包装件的共振频率一般小于25HZ，实验测得，汽车运输发生二次共振时其基频为8.2～8.5HZ，二次共振频率范围为17.3～18HZ，共振加速度增大为外界激励的18倍。汽车运输的随机振动加速度垂直方向最大，汽车运输振动能量绝大部分分布在0～200HZ，其中能量最集中处于0～50HZ频带内。汽车运输随机振动功率谱密度在2HZ和10HZ 左右各有一个较大峰值。通常2HZ出的峰值为全频带内最大值，所以公路运输包装件的固有频率应避开这两个频率值。铁路运输时产生的冲击有两种。一种是车轮滚过钢轨接逢时的垂直冲击，在普通路轨上为80～120次/分，加速度最高为1g；另一种是火车在挂钩撞合时产生的水平冲击，加速度可达2～4g。若速度为14.5km/h时作溜放挂钩，车体撞合瞬间可能产生18g的冲击加速度。火车驶过钢轨时受到冲击，以正常速度70km/h驶过钢轨时，垂直方向加速度峰值为5～8g。 (3) 贮存环节 在贮存环节中，贮存是商品流通链中重要的一环。贮存方法、堆码重量、堆码高度、贮存周期、贮存地点、贮存环境等，会直接影响产品的流通安全性。在贮存时，为节省占地面积、常需将货物堆高，堆码后底部货物包装件将承受上部货物的重压。这种重载压力会导致包装容器变形，影响包装外观及其动态保护性能。一般情况下,空调的堆码层数为一层.存贮时间为30——100天。 3.2确定跌落高度H (1)图表法:
缓冲包装设计说明书
联想Y460笔记本电脑缓冲包装设计 目录 一、设计说明说的英文摘要和英文摘要 (2) 二、课程设计任务书 (3) 三、正文 (4) 1．设计内容整体概述 (4) 2．设计方案的确定方法 (4) （1）确定流通环境 (4) （2）产品特性分析 (6) （3）缓冲包装材料的选择 (7) （4）缓冲包装方法的确定 (8) 3．缓冲设计计算与校核 (8) （1）缓冲衬垫基本尺寸计算 (8) （2）缓冲衬垫校核 (8) （3）缓冲衬垫的结构设计 (9) （4）笔记本其他配件的包装 (10) 4．外包装容器设计计算 (11) （1）运输包装的设计 (11) （2）集合包装的选择 (17) 5．引用的测试标准与方法 (18) 四、结论 (27) 五、参考文献 (28)
摘要 通过分析联想Y460笔记本电脑的外部流通环境和产品本身特性，选择了合适的缓冲包装材料EPE，进行了缓冲衬垫的尺寸计算和结构设计，并进行相应的各种数据的校核，完成了缓冲包装设计。运输包装设计选用了0201型瓦楞纸箱进行尺寸和结构设计，并计算了该纸箱运输过程中需要满足的强度要求。集合包装设计进行了托盘和集装箱的选用和排列方式的分析。最后针对本次课程设计做出概括性的总结。 关键词：流通环境；EPE；缓冲包装；瓦楞纸箱；集合包装； ABSTRACT Through the analysis of the Y460 laptop lenovo external circulation environment and the product itself characteristics, select the appropriate cushion packaging material EPE, the cushioning pad size calculation and structure design, and carries on the corresponding to all kinds of data of checking, completed the cushion packaging design. The package design choose the type 0201 corrugated carton for size and structure design, and calculate the carton transportation process of need to meet the required strength. Set the tray and packaging design the selection and arrangement of the container of the analysis. Finally, according to the course design make general summary. Keywords: circulation environment; EPE; Cushion packaging; Corrugated carton; Set packing;
厨电产品缓冲包装优化设计及其应用研究传统厨电包装一直以来采用的是缓冲衬垫加纸箱的包装形式。而全球范围内木材价格上涨,原纸价格不断提高;同时薄膜包装飞速发展,具有较高的耐穿刺性能、抗撕裂性和良好的收缩性的热收缩膜越来越受到人们的青睐。 目前已有学者探讨薄膜包装在家电产品上的应用,本文设计了燃气灶产品的无纸箱的热收缩包装方案,通过有限元分析评价该方案的可靠性,并对下衬垫结构进行了多目标优化设计。无纸箱的小家电产品的热收缩包装不仅解决了原纸资源的紧缺,还解决了纸箱易受潮鼓包等问题,使产品可视化,是一条值得大胆探索的新道路。 首先,本文根据灶具产品特点设计了无纸箱的热收缩包装方案,用Creo3.0 完成产品建模,导入ANSYS Workbench完成了“一角三棱六面”十个工况的跌落仿真。分析和观察速度-时间曲线、玻璃面板的最大加速度、关键零部件的等效应力云图、等效应变云图等,完成对该包装方案的可靠性评价。 结果得到了十个工况玻璃面板的最大加速度;分析了关键零部件的最大应力和最大应变云图,找出了下衬垫的结构薄弱部位,为后续优化设计提出改进依据。其次,对下衬垫结构尺寸进行了多目标优化。 通过响应曲面优化模块,根据结构特点确定3个尺寸设计变量,根据优化目的确定约束条件和目标函数,完成对该包装方案下衬垫的优化分析,得出目标条件下衬垫尺寸最优解,并再次进行跌落仿真分析。通过对比优化前后的包装方案仿真结果,发现优化后的方案质量减轻了4%,玻璃面板受到的最大等效应力在“棱1”“面5”“面4”的跌落工况下分别降低了39.3%,42.0%,42.5%,总体缓冲性能显著提高,实现了的预期优化目标。
专业整理分享 缓冲包装设计规范
目次 目次............................................................................... I 前言............................................................... 错误!未定义书签。缓冲包装设计规范...................................................................... I 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 定义和缩略语 (1) 3.1 定义 (1) 3.2 宿略语 (1) 4 一般要求 (2) 4.1 缓冲包装设计目的 (2) 4.2 缓冲包装设计应考虑的基本因素 (2) 5 详细设计 (2) 5.1 缓冲设计的基本依据 (2) 5.1.1 冲击和振动 (2) 5.1.1.1 冲击 (2) 5.1.1.1.1 冲击强度 (3) 5.1.1.1.2 冲击谱 (4) 5.1.1.2 振动 (5) 5.1.1.2.1 火车 (5) 5.1.1.2.2 卡车 (5) 5.1.1.2.3 飞机 (5) 5.1.1.2.4 轮船 (5) 5.1.2 产品的脆值 (5) 5.1.2.1 脆值评定 (6) 5.1.2.2 部分产品脆值参考 (6) 5.1.3 不规则结构 (7) 5.1.4 缓冲系统 (7) 5.1.4.1 缓冲 (7) 5.1.4.2 减振 (7) 5.2 缓冲设计程序 (8) 5.3 产品的特点........................................................ 错误!未定义书签。 5.4 流通环境.......................................................... 错误!未定义书签。 5.4.1 冲击............................................................ 错误!未定义书签。 5.4.2 振动............................................................ 错误!未定义书签。 5.4.3 产品跌落高度.................................................... 错误!未定义书签。 5.5 缓冲材料厚度、面积计算............................................ 错误!未定义书签。 6 缓冲衬垫结构设计 (8) 6.1 缓冲衬垫的宽度和高度设计 (8) 6.2 缓冲衬垫与设备配合面的设计 (9) 6.3 缓冲衬垫与设备配合楞、角的设计 (9) 6.4 减轻孔的设计 (10) 7 附录A：机柜产品运输包装缓冲设计案例 (11)
家用电器缓冲包装设计 【摘要】现家用电器已进入千家万户，方便了家庭的生活。但是在家用电器进行运输和装卸时却经常因为缓冲设计的问题而导致电器遭到损坏，不仅造成了企业的损失，而且也损害了消费者的利益。因此必须认真做好家用电器的缓冲包装设计。文章以电饭锅为例利用蜂窝纸板作为缓冲包装材料，分析了其缓冲性能，并对其缓冲包装的设计进行了研究，最终证实了其缓冲效果。 【关键词】蜂窝纸板；电饭锅；缓冲设计 0.引言 随着经济的发展及科学技术水平的不断提高，现家用电器的类型越来越多，人们购买家用电器的方式也越来越丰富，尤其是电子商务的发展，现很多人都选择在网上购买家用电器，这在很大程度上也增加了家用电器的运输及装卸，为保证家用电器在运输及装卸过程中不被损坏，通常会采取很多缓冲包装。传统的包装材料主要有泡沫塑料，但是随着科学技术的发展，人们发现泡沫塑料不仅占用的空间较大，而且其不易回收和降解，造成了很大的环境污染。因此人们不断研究新的缓冲包装材料来代替泡沫塑料。 1.蜂窝纸板的缓冲性能分析 蜂窝纸板是一种将纸基作为原料而研发出来的新型复合材料，其主要是利用强度较高的牛皮纸以及蜂窝纸芯共同制成的[1]，其结构为新型夹层，是一种正慢慢被广泛使用的新型环保节能的缓冲包装材料。蜂窝纸板，顾名思义，其主要是根据蜂窝的结构来进行制作的，其具有较高的强度且弹性较大，另外从其主要是利用牛皮纸和蜂窝纸芯共同制成，因此其抗压、防震、防潮及隔热等性能相对来说都比较好。通过与几种泡沫塑料的σ-ε曲线进行比较可知：泡沫塑料是一种柔软但韧性较强的缓冲包装材料，而蜂窝纸板则是一种刚硬而具强韧性的缓冲包装材料[2]。通过与其他泡沫塑料的σ-ε曲线进行比较可知：蜂窝纸板具有较大范围的线弹性，只有给予其较高的应力其才会屈服，也就是说，因蜂窝纸板具有较大的刚度，只有在受到较大外力的情况下，蜂窝纸板才可能发挥其缓冲作用。但是因其为纸制品，其回收较容易且可进行降解，是一种新型的环境绿色包装材料，与泡沫塑料相比，其必然会有更广阔的发展空间。 2.以电饭锅为例分析其缓冲包装设计 给家用电器进行缓冲包装主要是为在运输或是装卸时若有振动或是冲击等外力发生作用时能够保护家用电器的性能及形态，以使家用电器不会遭到破坏。一般来说，缓冲包装设计要起到保护家用电器的作用，其应做到以下几点：第一，尽可能减少外力作用，传递到产品上的外力越少越好；第二，针对作用于产品上的外力要尽量分散；第三，尽量保护产品的表面，若产品有凸出部分，要注意特别保护；第四，避免包装内的产品会出现相互接触现象；第五，避免产品在包装内出现移动的现象。本文以电饭锅为例，利用蜂窝纸板作为缓冲包装材料来进行产品的包装其主要包括结构设计、尺寸设计、缓冲衬垫的校核以及防振设计[3]。 2.1结构设计 缓冲包装的方法取决于产品的形状及特性。通常我们所使用的缓冲包装的方法主要有以下几种：全面缓冲、局部缓冲及悬浮式缓冲，而缓冲衬垫通常有以下结构形式：平垫、角垫及棱垫。根据电饭锅的开关及特性，我们选择的缓冲包装方法为局部缓冲，缓冲衬垫则选择棱垫结构。其缓冲衬垫结构图可见图1。 图1 电饭锅的缓冲衬垫结构图 由图可知，此结构的内部采取的是一个中空的圆柱，而其外部则采取的下八棱柱结构，并且有两个对称的开槽。中间的空心圆柱是用来放电饭锅的，主要是为了避免电饭锅在缓冲垫内会产生移动，这样不仅简单而且大大节约了包装材料。外部的正八棱柱所起的作用主要有以下两个：一个是进行定位以避免缓冲垫在包装内产生移动；另一个是为了美观、简便且节约用材。另外两边的开机主要是用来放电饭锅某些凸出部件的，其也可起到避免电饭锅产生移动的作用。 另外，因蜂窝纸板容易受潮、发霉，因此在蜂窝纸板的衬垫外还需要套上塑料袋以起到防尘、防潮的作用。除此之外，为防止电饭锅表面受到划伤，可在蜂窝纸板与电饭锅之间垫上海绵。