分析化学》第五章习题答案(华中师范大学、东北师范大学、陕西师范大学、北京师范大学).doc

分析化学》第五章习题答案(华中师范大学、东北师范大学、陕西师范大学、北京师范大学).doc

《分析化学》第五章习题答案(华中师范大学、东北师范大学、陕西师范大学、北京师范大学).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分析化学》第五章习题答案(华中师范大学、东北师范大学、陕西师范大学、北京师范大学).doc（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第五章思考题与习题

1．写出下列各酸的共轭碱：

H2O，H2C2O4，H2PO4-，HCO3-，C6H5OH，C6H5NH3+，HS-，Fe（H2O）63+,R-NH+CH2COOH.

答：

H2O的共轭碱为OH-；H2C2O4的共轭碱为HC2O4-；

H2PO4-的共轭碱为HPO42-；HCO3-的共轭碱为CO32-；；

C6H5OH的共轭碱为C6H5O-；C6H5NH3+的共轭碱为C6H5NH2；

HS-的共轭碱为S2-；Fe（H2O）63+的共轭碱为Fe（H2O）5（OH）2+；

R-NH2+CH2COOH的共轭碱为R-NHCH2COOH。

2.写出下列各碱的共轭酸：

H2O,NO3-，HSO4-，S2-，C6H5O-，Cu（H2O）2（OH）2，（CH2）6N4，

R—NHCH2COO-，。

答：

H2O的共轭酸为H+；NO3-的共轭酸为HNO3；

HSO4-的共轭酸为H2SO4；S2的共轭酸为HS-；

C6H5O-的共轭酸为C6H5OHCu（H2O）2（OH）2的共轭酸为Cu（H2O）3（OH）+；

（CH2）6N4的共轭酸为（CH2）4N4H+；R—NHCH2COO-的共轭酸为R—NHCHCOOH，

的共轭酸为

3．根据物料平衡和电荷平衡写出

（1）（NH4）2CO3，

（2）NH4HCO3溶液的PBE，浓度为c（mol·L-1）。

答：

（1）MBE：

[NH4+]+[NH3]=2c;[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]=c

CBE：

[NH4+]+[H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]

PBE：

[H+]+2[H2CO3]+[HCO3-]=[NH3]+[OH-]

（2）MBE：

[NH4+]+[NH3]=c;[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]=c

CBE：

[NH4+]+[H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]

PBE：

[H+]+[H2CO3]=[NH3]+[OH-]+[CO32-]

4．写出下列酸碱组分的MBE、CEB和PBE（设定质子参考水准直接写出），浓度为c（mol·L-1）。

（1）KHP

（2）NaNH4HPO4（3）NH4H2PO4（4）NH4CN

答：

（1）MBE：

[K+]=c

[H2P]+[HP-]+[P2-]=c

CBE：

[K+]+[H+]=2[P2-]+[OH-]+[HP-]

PBE：

[H+]+[H2P]=[P2-]+[OH-]

（2）MBE：

[Na+]=[NH4+]=c

[H2PO4-]+[H3PO4]+[HPO42-]+[PO43-]=c

CBE：

[Na+]+[NH4+]+[H+]=[OH-]+[H2PO4-]+2[HPO42-]+3[PO43-]

PBE：

[H+]+[H2PO4-]+2[H3PO4]=[OH-]+[NH3]+[PO43-]

（3）MBE：

[NH4+]=c

[H3PO4]+[H2PO4-]+[HPO42-]+[PO43-]=c

CBE：

[NH4+]+[H+]=[H2PO4]+2[HPO42-]+3[PO43-]+[OH-]

PBE：

[H+]+[H3PO4]=[OH-]+[NH3]+[HPO42-]+2[PO43-]

（4）MBE：

[NH4+]=c[CN-]+[HCN]=c

CBE：

[NH4+]+[H+]=[OH-]+[CN-]PBE：

[HCN]+[H+]=[NH3]+[OH-]

5.

（1）讨论两种一元弱酸混合溶液的酸碱平衡问题，推导其H+浓度计算公式。

（2）0.10mol·L-1NH4Cl和0.10mol·L-1H3BO3混合液的pH值。

答：

（1）设HB1和HB2分别为两种一元弱酸，浓度分别为CHB1和CHB2mol·L-1。

两种酸的混合液的PBE为:

[H+]=[OH-]+[B1-]+[B2-]

混合液是酸性，忽略水的电离，即[OH-]项可忽略，并代入有关平衡常数式得如下近似式

（1）

当两种都较弱，可忽略其离解的影响，[HB1]≈CHB1，[HB2]≈CHB2。

式

（1）简化为

（2）

若两种酸都不太弱，先由式

（2）近似求得[H+]，对式

（1）进行逐步逼近求解。

（2）

根据公式得：

pH=lg1.07×10-5=4.97

6．根据图5—3说明NaH2PO4—Na2HPO4缓冲溶液适用的pH范围。

答：

范围为7.2±1。

7．若要配制

（1）pH=3.0，

（2）pH=4.0的缓冲溶液，现有下列物质，问应该选那种缓冲体系？

有关常数见附录一之表1。

（1）

（2）HCOOH（3）CH2ClCOOH（4）NH3+CH2COOH（氨基乙酸盐）

答：

（1）pKa1=2.95pKa2=5.41故pH=（pKa1+pKa2）/2=（2.95+5.41）/2=4.18

（2）pKa=3.74（3）pKa=2.86

（4）pKa1=2.35pKa2=9.60故pH=（pKa1+pKa2）/2=（2.35+9.60）/2=5.98

所以配制pH=3.0的溶液须选

（2），（3）；配制pH=4.0须选

（1），

（2）。

8．下列酸碱溶液浓度均为0.10mol·L-1，能否采用等浓度的滴定剂直接准确进行滴定？

（1）HF

（2）KHP（3）NH3+CH2COONa（4）NaHS（5）NaHCO3

（6）（CH2）6N4（7）（CH2）6N4·HCl（8）CH3NH2

答：

（1）Ka=7.2×10-4,CspKa=0.1×7.2×10-4=7.2×10-5>10-8

（2）Ka2=3.9×10-6,CspKa2=0.1×3.9×10-6=3.9×10-7>10-8

（3）Ka2=2.5×10-10,CspKa2=0.1×2.5×10-10=2.5×10-11<10-8

（4）Ka1=5.7×10-8,Kb2=Kw/Ka1=1.0×10-14/5.7×10-8=1.8×10-7,

CspKb2=0.1×1.8×10-7=1.8×10-8>10-8

（5）Ka2=5.6×10-11,Kb1=Kw/Ka2=1.0×10-14/5.6×10-11=1.8×10-4,

CspKb1=0.1×1.8×10-4=1.8×10-5>10-8

（6）Kb=1.4×10-9,CspKb=0.1×1.4×10-9=1.4×10-10<10-8

（7）Kb=1.4×10-9,Ka=Kw/Kb=1.0×10-14/1.4×10-9=1.7×10-6,

CspKa=0.1×1.7×10-6=1.7×10-7>10-8

（8）Kb=4.2×10-4,CspKb=0.1×4.2×10-4=4.2×10-5>10-8

根据CspKa≥10-8可直接滴定，查表计算只（3）、（6）不能直接准确滴定，其余可直接滴定。

9．强碱（酸）滴定一元弱酸（碱），cspKa（Kb）≥10-8就可以直接准确滴定。

如果用Kt表示滴定反应的形成常数，那么该反应的cspKt应为多少？

解：

因为CspKa≥10-8，Ka=Kt•Kw，故：

CspKt≥106

10．为什么一般都用强酸（碱）溶液作酸（碱）标准溶液？

为什么酸（碱）标准溶液的浓度不宜太浓或太稀？

答：

用强酸或强碱作滴定剂时，其滴定反应为：

H++OH-=H2O

Kt===1.0×1014（25℃）

此类滴定反应的平衡常数Kt相当大，反应进行的十分完全。

但酸（碱）标准溶液的浓度太浓时，滴定终点时过量的体积一定，因而误差增大；若太稀，终点时指示剂变色不明显，故滴定的体积也会增大，致使误差增大。

故酸（碱）标准溶液的浓度均不宜太浓或太稀。

11．下列多元酸（碱）、混合酸（碱）溶液中每种酸（碱）的分析浓度均为0.10mol·L-1（标明的除外），能否用等浓度的滴定剂准确进行分布滴定或分别滴定？

如能直接滴定（包括滴总量），根据计算的pHsp选择适宜的指示剂。

（1）H3AsO4

（2）H2C2O4

（3）0.40mol·L-1乙二胺（4）NaOH+（CH2）6N4

（5）邻苯二甲酸（6）联氨

（7）H2SO4+H3PO4（8）乙胺+吡啶

答：

根据CspKa（Kb）≥10-8，pCsp+pKa（Kb）≥8及Ka1/Ka2>105,pKa1-pKa2>5可直接计算得知是否可进行滴定。

（1）H3AsO4Ka1=6.3×10-3,pKa1=2.20;Ka2=1.0×10-7,pKa2=7.00;Ka3=3.2×10-12,pKa3=11.50.

故可直接滴定一级和二级，三级不能滴定。

pHsp=（pKa1+pKa2）=4.60溴甲酚绿；

pHsp=（pKa2+pKa3）=9.25酚酞。

（2）H2C2O4pKa1=1.22;pKa2=4.19

pHsp=14-pcKb1/2=14+（lg0.1/3-14+4.19）=8.36Ka1/Ka2<10-5

故可直接滴定一、二级氢，酚酞，由无色变为红色；

（3）0.40mol·L-1乙二胺pKb1=4.07;pKb2=7.15

cKb2=0.4×7.1×10-8>10-8

pHsp=pcKa1/2=（lg0.4/3+14-7.15）/2=2.99

故可同时滴定一、二级，甲基黄，由黄色变为红色；

（4）NaOH+（CH2）6N4pKb=8.85

pHsp=14-pcKb/2=14+（lg0.1/2-8.85）/2=8.92

故可直接滴定NaOH，酚酞，有无色变为红色；

（5）邻苯二甲酸 pKa1=2.95;pKa2=5.41

pHsp=pKW-pcKb1/2=14+[lg0.05-（14-5.41）]/2=8.90

故可直接滴定一、二级氢，酚酞，由无色变为红色；

（6）联氨 pKb1=5.52;pKb2=14.12

pHsp=pcKa2/2=（-lg0.1/2+14-5.52）/2=6.22

故可直接滴定一级，甲基红，由黄色变为红色；

（7）H2SO4+H3PO4 pHsp=[（pcKa1Ka2/（c+Ka1）]/2=4.70

甲基红，由黄色变为红色

pHsp=[（p（Ka2（cKa3+Kaw）/c]/2=9.66

故可直接滴定到磷酸二氢盐、磷酸一氢盐，酚酞，由无色变为红色； （8）乙胺+吡啶 pKb1=3.25 pKb2=8.77

pHsp=pcKa/2=（-lg0.1/2+14-3.25）/2=6.03

故可直接滴定乙胺，甲基红，由红色变为黄色。

12．HCl与HAc的混合溶液（浓度均为0.10mol·L-1），能否以甲基橙为指示剂？

用0.1000mol·L-1NaOH溶液直接滴定其中的HCl，此时有多少H