无机及分析化学答案.docx
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无机及分析化学答案
1.根据下列酸碱的解离常数,选取适当的酸度是共轭碱来配置PH=4.50和PH=10.00的缓冲溶液,其共轭酸,碱的浓度比应是多少?
HAC,NH3·H2O,H2C2O4,NaHCO3,H3PO4,NaAC,NaHPO4,C6H5NH2,NH4cl
解:
选择HAC和NaAC来配置PH=4.50的缓冲液,共轭酸碱的浓度比可由以下来计算
检表得:
KaΘ(HAC)=1.8×10-5Kbθ(AC-)=Kw/KaΘ=10-14/(1.85×10-5)=5.6×10-10
由PH=14-Pkbθ+lg((C(AC-))/(C(HAC)))可得
4.50=14-lg(5.6×10-10)+lg((C(AC-))/(C(HAC)))
解得:
(C(AC-))/(C(HAC))=4/7=1.74
选择NH3·H2O和NH4cl来配制PH=10.00的缓冲液,共轭酸碱的浓度比如下
Kbθ(NH3·H2O)=1.8×10-5
PH=14-Kbθ(NH3·H2O)+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))
10=14-lg(1.8×10-5)+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))
解得:
C(NH3·H2O)/C(NH4cl)=5:
1
2.欲配制250mlPH=5.00的缓冲液,问在125ml,1.0mol·L-1NaAC溶液中应加入多少毫升6.0mol·L-1溶液?
解:
由题意得可设还应加入xml,6.0mol·L-1的HAC溶液
检表得KaΘ(HAC)=1.8×10-5
PH=Pkaθ(HAC)+lg((C(AC-))/(C(HAC)))
5=-lg(1.8×10-5)+lg((C(AC-))/(C(HAC)))
解得:
(C(AC-))/(C(HAC))=1.82
n(AC-)=0.125×1mol·L-1=0.125mol;n(HAC)=6x×10-3mol
0.125/(0.125+x×10-3)/(6x×10-3/(0.125+x×10-3))=0.125/(6x×10-3)
解得:
x=11.6ml
3.计算下列各溶液的PH:
(3)20.0ml0.10mol·L-1NaOH和20.0ml0.20mol·L-1NH4cl溶液混合
解:
由题意的
检表可得
Kb(NH3)θ=1.8×10-5;Kaθ(NH4+)=Kw/Kb(NH3)θ=10-14/(1.8×10-5)=5.56×10-10
n(OH-)=0.002moln(NH4+)=0.004mol
C(NH3·H2O)=0.002/(0.02+0.02)=0.05mol·L-1
C(NH4+)=0.02/(0.02+0.02)=0.05mol·L-1
PH=Pkaθ(NH4+)+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))=-lg(5.56×10-10)+0=9.26
(5)20.0ml0.10mol·L-1Hcl和20.0ml0.20mol·L-1NaAC溶液混合
混合前:
n(H+)=0.002moln(AC-)=0.0004mol
混合后:
C(HAC)=0.002/(0.02+0.02)mol·L-1=0.05mol·L-1
C(AC-)=0.002/(0.02+0.02)mol·L-1=0.05mol·L-1
PH=Pkaθ(HAC)+lg((C(AC-))/(C(HAC)))检表得:
Pkaθ(HAC)=1.8×10-5
=-lg(1.8×10-5)+lg(0.05/0.05)
=4.74
(9)300.0ml0.5mol·L-1H3PO4与400.0ml1.00mol·L-1NaOH的混合液
n(H3PO4)=0.3×0.5=0.15molC(OH-)=0.4×1mol=0.4mol
Kaθ(HPO42-)=4.5×10-13
混合后:
n(Na3PO4)=0.1mol
n(Na2HPO4)=0.05mol
则:
n(Na3PO4)/n(Na2HPO4)=2
PH=Kaθ(HPO42-)+lg2=-lg(4.5×10-13)+lg2=12.65
1.今有2.00L的0.5001.00mol·L-1NH3(aq)和2.0L的0.500mol·L-1Hcl溶液,若配制PH=9.00的缓冲溶液,不允许再加水,最多能配制多少升缓冲溶液,其中C(NH3),C(NH4+)各为多少?
解:
由表可知:
Kb(NH3)θ=1.8×10-5
则PH=14-Kbθ(NH3·H2O)+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))
=9
即:
PH=14-4.74+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))=9
得lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))=-0.26
解得C(NH3·H2O)/C(NH4cl)=0.55
设xLNH3·H2OyLHCl
则有C(NH3·H2O)=n(NH3·H2O)/V总=0.5(x-y)/(x
+y)mol·L-1
C(NH4+)=n(Hcl)/V总=0.5y/(x
+y)mol·L-1
即C(NH3·H2O)/C(NH4+)=0.55
解得x/y=1.55
若要溶液最多,只需令x=2.00L,则y=1.3L
此时C(NH3·H2O)=0.5(x-y)/(x
+y)mol·L-1=0.11mol·L-1
C(NH4+)=n(Hcl)/V总=0.5y/(x
+y)mol·L-1=0.2mol·L-1
2.列表指出下列配合物的形成体、配体、配位原子和形成体的配位数;确定配离子和形成体的配位数;确定配离子和形成体的电荷数,并给出他们的命名。
(1)[Crcl2(H2O)4]cl(3)K2[Co(Ncs)4](5)[Ptcl2(NH3)2]
(7)[Fe(edta)]-(9)Cr(Co)6(11)[Mn(CN)5]
[Crcl2(H2O)4]cl
K2[Co(Ncs)4]
[Ptcl2(NH3)2]
[Fe(edta)]-
Cr(CO)6
[Mn(CN)5]
形成体
Cr3+
Co2+
Pt2+
Fe3+
Cr
Mn3+
配体
:
H2O;cl-
:
Ncs
:
cl;NH3
:
edta
:
CO
:
CN
配位原子
Cl;O
N
Cl;N
N;O
C
C
形成体配位数
6
4
4
6
6
5
配离子电荷数
1
2负离子
0
1负离子
0
2负离子
形成体电荷数
3
2
2
3
0
3
命名
氯化二氯·四水合铬(Ⅲ)
四硫氰酸根合钴(Ⅱ)酸钾
二氯·二氨和铂(Ⅱ)
乙二胺四乙酸合铁(Ⅲ)离子
四羟基合铬(0)
五氰根合锰(Ⅲ)酸钾
3.计算下列取代反应的标准平衡常数
(1)Ag(NH3)2+(aq)+2S2O32-(aq)=Ag(S2O3)22-(aq)+2NH3(aq)
(2)Fe(C2O4)33-(aq)+6CN-(aq)=Fe(CN)63-(aq)+3C2O42-(aq)
(3)Co(NCS)42-(aq)+4NH3(aq)=Co(NH3)42+(aq)+4NCS-(aq)
解:
(1)KѲ=C[Ag(S2O3)23-]C2(NH3)/(C[Ag(NH3)2+]C2(S2O32-))
KѲ=KfѲ[Ag(S2O3)23-]/KfѲC[Ag(NH3)2+]
=2.9×1013/(1.67×107)
=1.7×10^6
(2)KѲ=C([Fe(CN)63-])C3(C2O42-)/(C[Fe(C2O4)33-]C6(CN-)
=KfѲ[Fe(CN)63-]/KfѲ[Fe(C2O4)33-]
=4.1×1052/(2.56×1032)
=2.56×1032
(3)KѲ=C[Co(NH3)42+]C4(NCS-)/(C[Co(NCS)42-]C4(NH3))
=KfѲ[Co(NH3)42+]/KfѲ[Co(NCS)42-]
=1.16×105/(103)
=1.16×102
22.在500.0ml的0.01mol·L-1Hg(NO3)2溶液中,加入65.0gkI(s),生成[HgI4]2-。
计算溶液中的Hg2+,H股I2-,I-的浓度
解:
C(I-)=m/MV
=65.0/(1669×0.5)
=0.783(mol·L-1)
查表得KfѲ[HgI42-]=5.66×1029,所以反应进行的很完全
Hg2++4I-=[HgI4]2-
起始浓度0.010.7830
反应后00.783-4×0.010.01
反应完后HgI42-]开始解离,设[HgI42-]解离xmol·L-1后达到平衡
HgI42-=Hg++4I-
起始浓度0.0100.743
平衡0.01-xx0743+4x
1/KfѲ[HgI4]2-=C(Hg)C4(I-)/C([HgI4]2-)
=x(0.743+4x)4/(0.01-x)
=1/(5.66×1029)
解得x=5.8×10-32
C(I-)=0.743C([HgI4]2-)=0.01
23.Cr3+与EDTA的发应为Cr3+(aq)+H2Y2-(aq)=CrY-(aq)+2H+在PH=6.00的缓冲溶液中,最初浓度为0.0010mol·L-1Cr3+和0.050mol·L-1Na2H2Y反应。
计算平衡Cr3+的浓度
Cr3+(aq)+H2Y2-(aq)=CrY-(aq)+2H+(aq)
起始浓度0.0010.0501×10-6
平衡浓度x0.05-0.001+x0.001-x1×10-6
KѲ=C(CrY-)C2(H+)C(Y4-)C(HY3-)/(C(Cr3+)C(H2Y2-)C(Y4-)C(HY3-))
=(0.001-x)(1×10-6)^2/(x(0.049+x))
解得x=5.01×10-21
25.在25℃时,Ni(NH3)62+溶液中,C(Ni(NH3)62+)为0.1mol·L-1C(NH3)=1.0mol·L-1加入乙二胺(en)后,使开始时C(en)=2.3mol·L-1。
计算平衡时溶液中Ni(NH3)62+,NH3,Ni(en)32+的浓度
解:
Ni(NH3)62++3en=Ni(en)32++6NH3
起始浓度0.12.301
平衡浓度x(2.3-0.1×3+3x)0.1-x1+0.1×6-6x
KѲ=KfѲ(Ni(en)22+)/KfѲ(Ni(NH3)62+)
=`C6(NH3)C(Ni(en)32+)/(C(Ni(NH3)62+)C3(en))
=(1.6-6x)6(0.1-x)/(x(2+3x))3
=2.1×1018/8.97×108
x=9×10-11
C(Ni(NH3)62+)=9×10-11mol·L-1(NH3)=1.6mol·L-1C(Ni(en)32+)=0.11.6mol·L-1
3.在化学手册中查到下列各物质的溶解度。
由于这些化合物在水中是微溶的或是难溶的,假定溶液近似溶剂体积,计算它们各自的溶解度
(2)Ce(IO3)41.5×10-2g/100ml
(4)InF34.0×10-2g/100ml
解:
(2)已知Mr[Ce(IO3)4]=839.716把Ce(IO3)4的单位换算为mol·L-1
溶解度S=1.5×10-2/(0.1×839.716)=1.79×10-4mol·L-1
Ce(IO3)4=Ce4+(aq)+4IO3-(aq)
KspѲ[Ce(IO3)4]=C(Ce)C(IO3-)^4
=1.79×10-4×(4×1.79×10-4)
=4.7×10-17
(4)已知Mr(InF3)=171.794把InF3的单位换成mol·L-1其溶液溶解度
S=4.0×10-2/0.1×171.794=2.3×10-3mol·L-1
InF3=In3+(aq)+3F-(aq)
KspѲ[InF3]=C(In3+)C(F-)3
=2.3×10-3×3×2.3×10-3
=8×10-10
6.根据AgI的溶度积。
计算:
(1)AgI在纯水中的溶解度
(2)在0.0010mol·L-1KI溶液中AgI的溶解度(gL-1)
(3)在0.01mol·L-1AgNO3溶液中AgI的溶解度(gL-1)
解
(1)设AgI的溶解度为xmol·L-1
AgI(s)=Ag+(aq)+I-(aq)
平衡浓度xx
KspѲ(AgI)=(Ag+)(I-)
8.3×10-17=x^2
x=9×10-9mol
S=9×10-9×Mr(AgI)
=9×10-9×234.728
=2.1×10-6gL-1
(2)设AgI的溶解度为tmol·L-1
AgI(s)=Ag+(aq)+I-(aq)
平衡浓度t0.001+t
KspѲ(AgI)=(Ag+)(I-)
8.3×10-17=x(0.001+t)
X=8×10-14mol·L-1
S=8×10-14Mr(AgI)
=234.728×8×10-14
=1.87×10-11gL-1
(3)设AgI的溶解度为ymol·L-1
AgI(s)=Ag+(aq)+I-(aq)
KspѲ(AgI)=(Ag+)(I-)
8.3×10-17=(y+0.01)y
y=8.3×10-15
S=Mr(AgI)8.3×10-15
=234.728×8.3×10-15
=1.9×10-12gL-1
15.某化工厂用盐酸加热处理粗CuO的方法制备Cucl2,每100ml所得的溶液中有0.0558gFe2+杂质。
该厂采用Fe2+氧化为Fe3+在调整PH使Fe3+以Fe(OH)3沉淀析出方法出去铁杂质。
请在KmnO4,H2O2,NH3·H2O,Na2CO3,ZnO,CuO等化学品中为该厂选出合适的氧化剂和调整PH生物试剂。
并通过计算说明
(1)为什么不用直接沉淀出Fe(OH)2的方法提纯Cucl2?
(2)该厂所采用去除杂质方法的可行性。
解:
为了不引新的杂质,氧化剂选用H2O2。
调整PH的试剂选用CuO
(1)查表得Ksp(Fe(OH)2)=4.86×10-17>Ksp(Cu(OH)2)=2.2×10-20同属于AB2型,当(Fe2+)与(Cu2+)近似相等时,增大溶液的PH,可以使Cu2+也被沉淀
(2)当溶液中C(Fe3+)<10-5mol·L-1可当做已去除
Fe(OH)3=Fe3++3OH-
平衡浓度10-5x
Ksp1=C(Fe3+)C(OH-)^3
=10-5x^3=2.8×10-39
X=6.54×10-12
Cu(OH)2=Cu2++2OH-
平衡浓度y6.54×10-12
Ksp2=C(Cu2+)C(OH-)^2
=(6.54×10-12)^2y=2.2×10-20
y=512mol·L-1
若所得溶液中C(Cu2+)=1.0mol·L-1,则Cu(OH)2开始沉淀的OH-浓度为C(OH-)=1.5×10-10mol·L-1
16.将1.0ml的1.0mol·L-1Cd(NO3)2溶液加入到1.0L的5.0mol·L-1氨水中,将生成Cd(OH)2还是[Cd(NH3)4]2+?
通过计算说明
解:
由题意的;氨水相对于Cd(NO3)2是过量的
C(Cd2+)=10-3mol·L-1Ksp=5.3×10-15
NH3·H2O=NH4++OH-
起始浓度500
平衡浓度5-xxx
KbѲ(NH3·H2O)=C(NH4+)C(OH-)=x^2/(5-x)=1.8×10-5
解得:
x=0.0095mol·L-1
K(Cd(OH)2)=C2(OH-)C(Cd2+)=0.00095×10-3=9×10-8
K([Cd(NH3)42+])=C(Cd2+)C(NH4+)=10-3×(5-0.0095)^2=2.5×10-2
K([Cd(NH3)42+])>K(Cd(OH)2)>Ksp
由此可见Cd(NH3)42+比Cd(OH)2更易沉淀
17.已知反应:
Cu(OH)2(s)+4NH3(aq)=[Cu(NH3)4]2+(aq)+2OH-(aq)
(1)计算该反应的在298K下的标准平衡常数
(2)估算Cu(OH)2在6.0mol·L-1氨水中的溶解度(mol·L-1)
解:
(1)由题意得KѲ=C([Cu(NH3)4]2+)C(OH-)^2/C(NH3)^4
=C([Cu(NH3)4]2+)C(OH-)^2C(Cu2+)/(C(NH3)^4C(Cu2+))
=KfѲ[Cu(NH3)4]2+Ksp(Cu(OH)2)
=2.3×1012×2.2×10-20
=5.06×10-8
(2)设Cu(OH)2在氨水中的溶解度为xmol·L-1
Cu(OH)2(s)+4NH3(aq)=[Cu(NH3)4]2+(aq)+2OH-(aq)
平衡浓度6xx
KѲ=([Cu(NH3)4]2+)C(OH-)^2=5.1×108=x(2x)^2/64
解得x=2.5×10-2mol·L-1
12.某溶液中含有Pb2+和Zn2+,两者的浓度均为0.10mol·L-1;在室温下通入H2S(g)使之成为H2S饱和溶液,并加Hcl控制S2-浓度。
为了使PbS沉淀出来,而Zn2+仍留在溶液中,则溶液中的H+浓度最低是多少?
此时溶液中的Pb2+是否被沉淀完全?
解:
若要有PbS沉淀,则必须满足J(PbS)>KspѲ(PbS)查表得KspѲ=3×10-7KspѲ=2×10-2锌则要J(ZnS)<=KspѲ(ZnS)
ZnS+2H+=Zn2++H2S
J=C(Zn2+)C(H2S)/C(H+)20.1×0.1/C(H+)2=2×10-2
解得x=0.71mol·L-1
若Pb2+被沉淀完全,则所剩量应小于10-5mol·L-1
PbS+2H+=Pb2++H2S
起始浓度0.710.10.1
平衡浓度0.91-2xx0.1
KѲ=0.1x/(0.91-2x)2=3×10-7
解得x=2.5×10-6mol·L-1<10-5mol·L-1
19.某溶液中含有Ag+,Pb2+,Ba2+,Sr2+,各种离子浓度均为0.1mol·L-1如果逐滴加入K2CrO4稀溶液,通过计算说明上述多种离子的铬酸盐开始沉淀的顺序
解:
由题意得Ag2CrO4=2Ag++CrO42-
PbCrO4=Pb2++CrO42-
BaCrO4=Ba2++CrO42-
SrCrO4=Sr2++CrO42-
KspѲ(Ag2CrO4)=C(Ag+)2C(CrO42-)→C(CrO42-)=KspѲ(Ag2CrO4)/C(Ag+)2
=1.1×10-12/0.01
=1.1×10-10
同理得
C(CrO42-)=KspѲ(PbCrO4)/C(Pb2+)=2.8×10-13/0.1=2.8×10-12
C(CrO42-)=KspѲ(Ag2CrO4)/C(Ba2+)=1.2×10-10/0.1=1.2×10-9
C(CrO42-)=KspѲ(Ag2CrO4)/C(Sr2+)=2.2×10-5/0.1=2.2×10-4
顺序应是Pb2+,Ag+,Ba2+,Sr2+
20.某溶液中含有0.1mol·L-1Li+和0.1mol·L-1Mg2+,滴加NaF溶液,那种离子先被沉淀出来?
当第二种沉淀析出时。
第一种被沉淀的离子是否完全沉淀?
两种离子有无可能分离开?
解:
检表得KspѲ(LiF)=1.8×10-3KspѲ(MgF2)=7.4×10-11
C(F-)=KspѲ(LiF)/C(LI+)=1.8×10-3/0.1=1.8×10-2mol·L-1
C(F-)=(KspѲ(MgF2)/C(Mg2+))^0.5=(7.4×10-11/0.1)^0.5=2.7×10-3mol·L-1
由此可知,Mg2+先析出
(2)当Li+开始沉淀时C(F-)=1.8×10-2mol·L-1
此时C(Mg2+)=KspѲ(MgF2)/C(F-)2=2.3×10-7mol·L-1
22.如果用Ca(OH)2溶液来处理MgCO3,使之转化为Mg(OH)2沉淀,这一反应的标准平衡常数是多少?
若在1.0LCa(OH)2溶液中溶解0.0045mol·L-1MgCO3,则Ca(OH)2的最初浓度应为多少?
解:
由题意得
(1)Ca2++2OH-+MgCO3=CaCO3+Mg(OH)2
KѲ=C(CO32-)C(Mg2+)/(C(Ca2+)C(OH-)2C(CO32-)C(Mg2+))
=KspѲ(MgCO3)/(KspѲ(Mg(OH)2)KspѲ(CaCO3))
=6.8×10-6/(5.1×10-12×4.9×10-9)
=2.7×1014
(2)设Ca(OH)2最初浓度至少应为xmol·L-1C(MgCO3)=0.0045mol·L-1
Ca2++2OH-+MgCO3=CaCO3+Mg(OH)2
起始浓度x2x000
平衡浓度x-0.00452(x-0.0045)0.0045
KѲ=1/((x-0.0045)×2×(x-0.0045))=2.7×1014
解得x=0.0045mol·L-1
4.完成并配平下列在酸性溶液中所发生反应的方程式
(2)PH4+(aq)+Cr2O72-→P4(s)+Cr3+(aq)
解:
电对PH4+/P4Cr2O72-/Cr3+
氧化反应:
4PH4+-12e-=P4+16H+
还原反应:
Cr2O72-+14H+=2Cr3++7H2O-6e-
4PH4++2Cr2O72-+12H+=4Cr3++14H2O+P4
其原电池可表示为:
(-)Pt|PH4+/P4||Cr2O72-,Cr3+|Pt(+)
(3)As2S3(s)+clO3-(aq)→cl-(aq)+H2AsO4-+SO42-(aq)
解:
电对As2S3/H2AsO4-As2S3/SO42-clO3-/cl-
氧化反应:
20H2O+As2S3=2H2AsO4-+3SO42-+3OH-+28e-
还原反应:
6H++clO3-=cl-+3H2O-6e-
18H2O+3As2S3+14clO3-=6H2AsO4