酸碱习题与答案.docx

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酸碱习题与答案

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-,Fe63+,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C6H5NH3；

HS-的共轭碱为S2-；

Fe63+的共轭碱为Fe52+；

R-NHCH2COOH的共轭碱为R-NHCH2COO。

2.写出下列各碱的共轭酸：

H2O,NO3-,HSO4-,S2-,C6H5O-,Cu22,6N4,

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C2H5OH

Cu22的共轭酸为Cu2+；

6N4的共轭酸为6NH+；

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〔12CO3,〔2NH4HCO3溶液的PBE,浓度为c〔mol·L-1。

答：

〔1MBE：

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

CBE：

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

PBE：

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

〔2MBE：

[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。

〔1KHP〔2NaNH4HPO4〔3NH4H2PO4〔4NH4CN

答：

〔1MBE：

[K+]=c

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

CBE：

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

PBE：

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

〔2MBE：

[Na+]=[NH4+]=c

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

CBE：

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

PBE：

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

〔3MBE：

[NH4+]=c

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

CBE：

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

PBE：

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

〔4MBE：

[NH4+]=c

[CN-]+[HCN]=c

CBE：

[NH4+]+[H+]=[OH-]+[CN-]+[HCN]

PBE：

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

5.〔1讨论两中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。

〔20.10mol·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〔1pH=3.0,〔2pH=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

〔2HCOOH〔3CH2ClCOOH〔4NH3+CH2COOH〔氨基乙酸盐

答：

<1>pKa1=2.95pKa2=5.41故pH=/2=<2.95+5.41>/2=4.18

<2>pKa=3.74

<3>pKa=2.86

<4>pKa1=2.35pKa2=9.60故pH=/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？

〔1HF〔2KHP〔3NH3+CH2COONa〔4NaHS〔5NaHCO3

〔66N4〔76N4·HCl〔8CH3NH2

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,

CspKb1=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

Kc=

=

=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。

〔1H3AsO4〔2H2C2O4

〔30.40mol·L-1乙二胺〔4NaOH+6N4

〔5邻苯二甲酸〔6联氨

〔7H2SO4+H3PO4〔8乙胺+吡啶

答：

根据CspKa≥10-8,pCsp+pKa105,pKa1-pKa2>5可直接计算得知是否可进行滴定。

〔1H3AsO4Ka1=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==4.60溴甲酚绿；

pHsp==9.25酚酞。

〔2H2C2O4pKa1=1.22;pKa2=4.19

pHsp=14-pcKb1/2>=14+=8.36pKa1-pKa2=2.03

故可直接滴定一、二级氢,酚酞,由无色变为红色；

〔30.40mol·L-1乙二胺pKb1=4.07;pKb2=7.15

cKb2=0.4×7.1×10-8>10-8

pHsp=pcKa1/2=/2=2.99

故可同时滴定一、二级,甲基黄,由红色变为黄色；

〔4NaOH+6N4pKb=8.85

pHsp=14-pcKb/2=14+/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；

〔7H2SO4+H3PO4pHsp=[]/2=4.70

甲基红,由黄色变为红色

pHsp=[/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pKb=3.25pKb=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HAc参与了反应？

解：

C1=0.10mol•L-1,Ka2=1.8×10-5,所以

〔1不能以甲基橙为指示剂准确滴定HCl

〔2因为甲基橙的变色范围为3.1～4.4

所以当pH=4.0时为变色转折点

pH=pKa+lg

4.0=4.74+lg

x%=15%

13．今有H2SO4和2SO4的混合溶液,浓度均为0.050mol·L-1,欲用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定,试问：

〔1否准确滴定其中的H2SO4？

为什么？

采用什么指示剂？

〔2如何用酸碱滴定法测定混合液中2SO4的含量？

指示剂有时什么？

解：

〔1能。

因为H2SO4的第二步电离常数pKa2=2.00,而NH4+的电离常数pKa=9.26,所以能完全准确滴定其中的H2SO4,可以采用甲基橙或酚酞作指示剂。

<2>可以用蒸馏法,即向混合溶液中加入过量的浓碱溶液,加热使NH3逸出,并用过量的H3BO3溶液吸收,然后用HCl标准溶液滴定H3BO3吸收液：

NH3+H3BO3==NH4+H2BO3-