二酸碱平衡和酸碱滴定法.docx

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二酸碱平衡和酸碱滴定法

第二章酸碱平衡和酸碱滴定法

1.计算写列各溶液的pH值。

（1）0.20molLJH3PO4；

（2）O.IOOmolL」H3BO3；

（3）0.100molLJH2SO4；（4）0.100molLJ三乙醇胺；

（5）510出molLJHCl。

解

（1）已知H3PO4的Ka1=7.610",Ka2=6.310*,Ka3=4.410J3，则

Kai

■Ka20

曲=0.207.610"20Kw

:

2

叫-导+怦*1一0.035吹—

（2）已知H3BO3的Ka=5.810J0,cKa=0.105.810」°20Kw

H—5.810“0.10=7.6210^molLJ

OhT二5.810^0.10=2.410*molL*

（2）0.0500molLNH4NO3

（4）0.0500molLJK2HPO4;

1

（6）0.100molLNa2S;

pH=10.38

（5）HCl是强酸，

由于浓度太稀，所以要用精确计算公式

H二CrIOh-丨-5.010Jkw/〔h1

整理得，

H2一5.010-8H「1.010—0

解方程，得

H-1.2810”molLJ

pH=6.89

2•计算下列各溶液的pH值。

_1

（1）0.0500molLNaAc；

（3）0.100molL二NH4CN;

1

（5）0.0500molL氨基乙酸；

（7）0.0100molLH2O2溶液;

（8）0.0100molL」CH3CH2NH3和0.050molL」NH4Cl的混合溶液;

1

（9）含有Cha=Chb=0.100molL的混合溶液（pKha=5.0,pKhb=9.0）

解

（1）已知HAc的Ka=1.810占，NaAc的Kb二Kw/Ka=5.61QJ0，即

10

cKb=0.0505.61020Kw

OH7-、5.61O」00.0500=5.2910』molL」

pH-8.72

（2）已知NH3的Kb-1.810*，NH4的Ka=Kw/Kb=5.610“，即

cKa=0.0505.610J020Kw

H丄5.610400.0500=5.2910^molLJ

pH=5.28

（3）本题为弱酸NH「和强碱CN一的混合溶液，HCN的Ka二7.210，°，根据

nh4=nh3h，对于nh4，有

Ka=Kw/Kb=5.610“

由于NH4CN的C「Ka,故用最简式

H+】=pKaKa=J5.6汇10°0汇7.2汇10‘0=6.35^10,0mol

pH=9.20

6.3510J0molL，

pH=9.20

（4）H3PO4的Kai=7.610；,Ka2=6.310J1,Ka3=4.410J3,

20，故

6.310」

cKa3=4.410J30.10：

、KW，说明水的离解不可忽略，但

H丄Ka2（Ka3Kw）_

■.c一

I31314~

6.310（4.4100.1010-）_

丫010-

1.810J0molLJ

pH=9.74

（5）氨基乙酸（分子式为NH2CH2COOH）在溶液中以双极离子形式存在。

H3N-CH2-COO-=H2N-CH2-COO-

Ka2=2.510j0

H3N-CH2-COO—H3O=H2N-CH2-COO—h2o

Kb2二KW/Ka1=1.010」4/4.510”=2.210一12

由于c较大，采用最简式计算，得

H：

Ka1Ka2=2.510J04.510’=1.110*molL，

（6）Na2S为二元弱碱溶液，H?

S的Ka1=1.310^，Ka2=7.110"15，

Kb1=KW/Ka2=1.010J4/7.110,5=1.41

Kb2=Kw/Ka1=1.01044/1.310^-7.6910*

因为©1••心2，所以只需要考虑第一步水解，cKb120Kw，故水的离解可以忽略，但

c/Kb1:

:

500，故

Oh丄心9-Oh-）

解方程，得

Oh丄9.410’mol「

pH=12.97

（7）H2O2的Ka=2.2410"

cKa=0.0102.2410‘2：

20Kw

c0.100

500

Ka2.2410

H亠KacKw=2.2410孔0.010110*

H宀1.810°molLJ

pH=6.74

（8）本题是两种弱酸的混合溶液的pH值计算问题。

浓度分别为cha和CHB的弱酸HA

和HB的混合溶液的H•计算如下（忽略水的离解）

=叮0.0501.810110.0505.610」°-5.3810^molLJ

pH=5.27

（9）本题是两种弱酸的混合溶液的pH值计算问题。

浓度分别为cha和CHB的弱酸HA

和HB的混合溶液的H计算如下（忽略水的离解）

因为HA的pKa=5.0，HB的pKa=9.0，KhaSaKhbSb，故

pH=3.00

1

3.pH值为8.00和12.00时0.10molLKCN溶液中CN一的浓度。

解给定pH值条件下，KCN溶液中CN■浓度饿用分布系数来计算。

Ckcn~KaHr6.210j0Hl

当pH值为8.00时

c=5.810J3molL‘

当pH值为12.00时

11

c=1.010molL

4.含有Chci=0.10molL‘，CNaHSO4=2.o10‘molL‘和Chac=2.010》molL4的混合溶液。

（1）计算此混合溶液的pH值；

（2）加入等体积0.10molI’NaOH溶液后，计算溶液的pH值。

解

（1）HLchCi=0.10

pH=1.00

（2）加入等体积的NaOH后，HCI被中和，剩下1.010,molL"1的NaHSO4和

Ka2CHSO4-KHAcCHAc

1.010molL’HAc。

HSO4一的Ka2=1.010^，HAc的Ka=1.810°。

hj.010’1.010*1.810°1.010*

_3_4

=10molL

pH=3.00

5.将0.12molLJHCl和O.IOmol丄'氯乙酸钠（ClCH2COONa）溶液等体积混合。

计其溶液的pH值。

CICH2COONa的pKa=2.86。

解由于盐酸的浓度大于氯乙酸钠的浓度，所以当等体积混合时，构成混合酸，且

盐酸的浓度为O.OlOmoI丄'，氯乙酸的浓度0.050mol丄‘。

H+】=ChcI*CciCH2COONauO.OZ+fKaChl.BS^IO"2

pH=1.73

6.欲使100mL0.10HCl溶液的pH值，从1.00增加至4.44,需加入固体NaAc多少g

（忽略溶液体积的变化）？

（已知M「NaAc=82.03）

解加入NaAc后，由于发生化学反应，使溶液组成变为HAc+NaAc,构成缓冲体系，设溶液pH值为4.44时，NaAc的浓度是x，故

Cb

x-0.050molLJ

由于溶液的总体积为100mL，因此需加入固体NaAc的量为

wNaAc=0.0500.10082.030.100.10082.03=1.23g

7.今某弱酸HB及其盐配制缓冲溶液，HB的浓度为0.25mol丄」，于此100mL缓冲溶液中加入200mgNaOH（忽略溶液体积的变化），所得溶液的pH值为5.60。

问原来所配制的缓冲溶液的pH值为多少？

（已知Khb=5.010=MrNaOH=40.01）

解设原缓冲溶液中盐溶液的浓度为x，根据题意，加入NaOH后所构成的缓冲体系中

ca=0.25-20010^/40.010.100=0.20molL，

cb=x20010^/40.010.100=（x0.05）molL，

由缓冲溶液的计算公式

-6

H丄―=10斗0

x+0.05

x=0.34

则原来所配制的缓冲溶液浓度是

pH=5.43

&欲配制pH值为3.0和4.0的HCOOH—HCOONa缓冲溶液，应分别往200mL

0.20molL4HCOOH溶液中，加入多少mL1.0molL，NaOH溶液？

解设分别加入的NaOH溶液为V1和V，贝V

Vi.o/（v,2oo）

=103°molLJ

V21.0/（V2200）

lH•]_1.810*（0.20200—V21.0）/（V2200）

=10°0molLJ

V2二25.7mL

9•某人称取CCI3COOH16.34g和NaOH2.0g，溶解于水中，然后以水稀至1L,欲以此配制pH=0.64的缓冲溶液。

问

（1）实际所配制缓冲溶液的pH值为多少？

（2）要配制pH=0.64的缓冲溶液，需加入多少摩尔强酸或强碱？

（MrNaOH=40.01,MrCCl3COOH=163.4,CCl3COOH的©=°.23）

解

（1）实际配制缓冲溶液的pH值

H]_0.23（16.34/163.4-2.0/40.01-H）

2.0/40.01Hr1

解方程得

H-0.036molL」

pH=1.44

（2）要配制pH=0.64的缓冲溶液，需要加入强酸，设需加入强酸的摩尔数为x

x=0.23molL‘

10.配制氨基乙酸总浓度为0.100molLJ的缓冲溶液100mL（pH=2.00），需氨基乙酸

多少g?

还需多少1molL4酸或碱，为什么？

（已知氨基乙酸pKa1=235,pKa2-9-60,MrNH2CH2COOH-75）

解HA的pKa1=2・35,pKa2=9.60,M讪2CH2COCH=75。

需氨基乙酸的质量为

0.101007510—0.75g

设加入HCI的浓度为cHClmolL^，简化后的PBE为

（1。

20）24.510’10^.04.510“2.510"

cHCl=7.910Jmol

需1molLJHCl的体积为

11.25.0mL0.400molL二H3PO4与30.0mL0.500molL」Na3PO4溶液相混合，然后

稀释至100.0mL，计算此缓冲溶液的pH值和缓冲容量。

若准确移取上述混合溶液25.0mL,

须加入多少mL1.00mol丄二NaOH溶液后，才能使混合溶液的pH值等于9.00？

解2H3PO43Na3PO4=4NaH2PO4Na2HPO4

由于nHsPO=25.000.400=10mmol

n讣。

4=30.000.500=15mmol

根据反应，混合后缓冲溶液为NaH2PO4•Na2HPO4，故缓冲溶液的pH值为

1

0.400汇25.00汉一

H1二Ka2鱼=10,202=10二80

Cb30.000.5004

3

pH=7.80

缓冲容量为

Hk

一2.30讣存弘=230H]Ka2H]a2Ka2Cha=

2.30

10°2010°80

1O」2010二802

41

0.50030.000.40025.00-

-0.092

32

100.0100.0

准确移取上述混合溶液25.0mL，设需加入xmL1.00molI’NaOH溶液后，才能使混

合溶液的pH值等于9.00，故

10.400x25.00汇一—1.0x

H丄心％=10"20-10亠00

Cb30.000.50041.0x

3

得

x二1.15mL

12.20g六亚甲基四胺，加浓HCl（按12molI’计）4.0mL，稀释至100mL，溶液

得pH值是多少？

此溶液是否是缓冲溶液？

解查附录表知，六亚甲基四胺离子的K^7.110"，六亚甲基四胺的摩尔质量

为140.22。

n六甲基四胺=20/140.22=0.14mol

nhci=124.010’=0.048mol

故溶液的组成是六亚甲基四胺+六亚甲基四胺离子，构成缓冲溶液。

其pH值为

"60.048_6j

H-7.110沁-3.710molL

0.14—0.048

pH=5.43

13•计算下列标准缓冲溶液pH值（考虑离子强度的影响），并与标准值相比较：

_1

（1）饱和酒石酸氢钾（0.034molL）；

1

（2）0.0500molL邻苯二甲酸氢钾；

（3）0.0100molL硼砂。

1j

解

（1）I0.034010.034011=0.0340

2

根据德拜-休克尔公式，计算活度系数：

督0.512Zj2JT

-lgi

1+BaVT

B2「=0.514

酒石酸的Ka1=9.0110*，Ka2=4.310』，Ka2c20KW，c/Ka120用最简

1

式计算

K：

1K02

B2

45

9.1104.310=

V0.514-

2.6710‘molL’

pH=3.56

（2）pKa1=2.95,pKa1=5.41

（3）以同样的解法，答案为4.01和9.18。

14.用0.2000molL，Ba（OH）2滴定0.1000molL’HAc至化学计量点时，溶液的

pH值等于多少？

解反应为

Ba（OH）22HAc=BaAq2H2O

1

nBa（OH）2nHAc

Oh7-cAc_Kb=•.0.10005.610」°/1.25=6.6910*

pH=8.83

15.某试样含有NazCOs和NaHCOs，称取0.3010g，用酚酞作指示剂，滴定时用去

1

0.1060molLHCl20.10mL，继续用甲基橙作指示剂滴定，共用去HCI47.70mL。

计算试样中Na2CO3和NaHCO3质量分数。

解查附录表知，NazCOa的摩尔质量为106.0，NaHCO3的摩尔质量为84.01，即

0.106020.1010"106.0

0.3010

100%=22.19%

0.106047.70-220.1010”84.01

0.3010

16.二元弱酸H2B，已知pH=1.92时，6h2b=&HB」pH=6.22时，5hb_=6B2_。

计算：

（1）H2B的Ka1和Ka2；

（2）当二元弱酸以HB一形式存在的pH值为多少？

（3）

若用0.100molLJNaOH溶液滴定0.100molLJH2B，滴定至第一和第二化

二H丨二计02二6.0210J

（2）当二兀弱酸以

HB形式存在时

H2叫心2

Ka2

HB-=飞2

H・心匚2

今已知Ka1=1.2010=Ka2=6.0210^，贝U

H>1.210，6.0210^=8.510」molL‘

pH=4.07

（3）

当滴定至第一化学计量点时，产物为HB_

（4）

=7.6510~molL~

pOH=4.63

pH=9.37

选用酚酞为指示剂。

17.已知0.1mol/L一元弱酸HB的pH=3.0，问其等浓度的共轭碱NaB的pH值为多少？

（已知KaC20Kw，且—500）

Ka

解根据一元弱酸pH值的近似计算公式，得

HH=CKa=0.10Ka"。

宀恣

故

Ka=10』°0

其共轭碱NaB的Kb=10°00，所以共轭碱NaB的pH值为

Ho-】=贡=10』00

pH=9.00

18.将H2C2O4加入到0.10molLJNa2CO3溶液中，使其总浓度为0.020molL_1,求该溶液的pH值？

（已知H2C2O4的pKa1=1.20,pKa2=4.20；H2CO3的pKa1=6.40,pKa2=10.20）

答案为10.38。

19•称取Na2CO3和NaHCO3的混合试样0.6850g，溶于适量水中。

以甲基橙为指示剂，用0.200molL4HCl溶液滴定至终点时，消耗50.0mL。

如改用酚酞为指示剂，用上述HCl溶液滴定至终点时，需消耗多少mL?

（已知MrNaHCO3=84.01,MrNa2CO3=106-0）

解设混合试样中含NazCOs为xg,含NHCO3为（0.6850-x）g,以酚酞为指示剂时，消耗VmLHCI溶液，根据题意

x=0.2651g

即试样中有NaHCO3的质量是0.2651g。

20.称取纯一元弱酸HB0.8150g，溶于适量水中，以酚酞为指示剂，用0.1100

molLJNaOH溶液滴定至终点时，消耗24.60mL，当加入NaOH溶液11.00mL时，溶

液的pH=4.80。

计算该弱酸HB的pKa值。

解根据滴定终点时消耗的体积，可以求出该一元弱酸的相对分子质量M为

M=301.2

由题意，加入NaOH溶液11.00mL时，溶液得pH=4.80，此时，溶液实际为缓冲体系,则

pH=pKalgCb/Ca二pKalg

0.1100汇11.00

0.110024.60-11.00

pKa-0.092=4.80

所以

pKa=4.89

21.用0.100molLJNaOH滴定0.100molL‘HAc溶液至pH=8.00，计算终点误

差。

解用NaOH滴定HAc，化学计量点时pHsp为8.72，所以

pH=pHep_pHsp=8.0_8.72=_0.72

926

Kt二Ka/Kw=10

根据强碱滴定一元弱酸得终点误差公式，得

--0.05%

103-10®10亠2-10072

Et=1二1

KtcHA2109260.052

22.用0.100molL4HCl滴定0.100molL*NH3溶液至pH=4.00，计算终点误差。

解用HCI滴定NH3，化学计量点时pHsp为5.28，所以

匚pH=pHep一pHsp二4.00一5.28--1.28

Kt二心/Kw=10926

根据强酸滴定一元弱碱的终点误差公式，得

pHpH1.281.28

10川-10p10-10"

E?

亍=0.20%

（KtcN=）°（109.260・05p

23.用0.100molLJH3PO4至第一化学计量点，若终点pH值较化学计量点

0.5单位，计算终点误差。

解用NaOH滴定H3PO4，第一化学计量点时pHsp为4.70,所以

pH=pHep_pHsp=0.50

Kt二心/心109.26

pH值高

根据强碱滴定到多元弱酸的第一终点时的终点误差公式，得

10』H-10少100.50-1。

4.50coco/

T-=0.82%（KtcNtf（忙12720!

24.用0.100molLJNaOH滴定0.100molL，羟胺盐酸盐（NH3OH0.100molL」NH4CI混合溶液。

问：

（1）化学计量点时溶液的pH值为多少？

Et

Cl一）和

（2）化学计量点时有百分之几的nh4ci参加了反应？

解已知NHJOHCI的Ka二KW/Kb=1.010》。

（1）化学计量点时的滴定产物为NH2OH和NH：

，故

H丨=KKc/c

NH3OHClNH4NH4NH2OH

=,1.110^5.610J00.0500/0.050

-2.510“molL‘

pH=7.61

（2）化学计量点时，H丄2.510^molLj，故

〔NH31=-'NH3cNH3

5.610’°

2.510*5.610J0

0.0500

=1.110”molL*

故nh4ci参加反应的百分数为

-3

1.110

0.0500

100%=2.2%

（25）称取一元弱酸HA试样1.000g,溶于60.0mL水中，用0.2500molLNaOH溶

液滴定。

已知中和HA至50%时，溶液得pH=5.00，当中和至化学计量点时，pH=9.00。

计

算试样中HA的质量分数为多少。

（假设HA的摩尔质量为82.00gmolJ）

解已知中和HA至50%时，成为缓冲溶液，此时溶液得pH=5.00，即

H丄Ka^=Ka=1O#00

Cb

当中和至化学计量点时，pH=9.00，即

bH-L;CeAK；=JcHA・1O』00=1O」00

得

cHA=0.10molL」

根据题目，又知在化学计量点时溶液得总体积为（60+V）mL，且nha=nA，

即

cHA60V=0.25V

故

V=40.00mL

nHA=0.2540.00=10mmol

1082.00

wha100%=82.00%

1.000汇1000

26.称取钢样1.000g，溶解后，将其中得磷沉淀为磷钼酸铵。

用0.1000molL"1

1

NaOH20.00mL溶解沉淀，过量NaOH用0.2000molLHNOs7.50mL滴定至酚酞刚好褪色。

计算钢中P及P2O5质量分数。

解查附录表知，P的相对原子质量为30.97，P2O5的摩尔质量为141.94,根据发生

的反应可知

1P~1NH4HPO412MoO3~24NaOH

1

0.100020.00-0.20007.530.97

Wp^24100%=0.065%

1.0001000

14194

=0.065%0.15%

30.97^2

27.在纯水中，甲基橙的理论变色点ph=3.4，今向溶液中加入NaCl溶液，使其浓度

达到0.1mol。

问甲基橙的理论变色点pH值又为多少？

解|=10.1120.112二0.10

2厂-

pH-0.5z2.I=3.4-0.511一0.10=3.24

28.标定甲醇