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1、无机及分析化学答案第二版第四章无机及分析化学答案(第二版)第四章 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定法 4-1将300mL0.20 mol?L?1HAc溶液稀释到什么体积才能使解离度增加一倍。 ?10.20mol?L?300mLc?V解：设稀释到体积为V ，稀释后 220.20 ?2?0.20?300?(2?)c?Ka?V?(1?2?)1?得： 1?由 ?5 ?1 因为K?a =1.74?10ca = 0.2 mol?L caK?a 20K?w ca/K?a500 故由 1?2? =1? 得 V =300?4/1mL =1200mL 此时仍有 caK?a20K?w ca/K?a500 。 4-2奶油腐

2、败后的分解产物之一为丁酸(C3H7COOH)，有恶臭。今有0.40L含0.20 mol?L?1丁酸的溶液， pH为2.50, 求丁酸的K?a。 解：pH=2.50 c(H+) =10?2.5 mol?L?1 ? =10?2.5/0.20 = 1.6?10?2 ? ?22c?2?0.20?(1.6?10)?5.2?10?5?21?1.6?10K?a=1? ?1? 4-3 What is the pH of a 0.025mol?L solution of ammonium acetate at 25? pKa of acetic acid at 25 is 4.76, pK?a of the a

3、mmonium ion at 25 is 9.25, pKw is 14.00. ?10?10 解： c(H+)=Ka1Ka2?10pH= ?logc(H+) = 7.00 4-4已知下列各种弱酸的K?a值，求它们的共轭碱的K?b值，并比较各种碱的相对强弱。 (1)HCN K?a =6.210?10； (2)HCOOH K?a =1.810?4； (3)C6H5COOH(苯甲酸) K?a =6.210?5； (4) C6H5OH (苯酚) K?a =1.110?10； (5)HAsO2 K?a =6.010?10； (6) H2C2O4 K?a1=5.9?10?2；K?a2=6.4?10?5；

4、 解： (1)HCN Ka= 6.2?10?10 Kb=Kw/6.2?10?10 =1.6?10?5 (2)HCOOH Ka= 1.8?10?4 Kb=Kw /1.8?10?4 =5.6?10?11 (3)C6H5COOH Ka= 6.2?10?5 Kb=Kw /6.2?10?5 =1.6110?10 (4)C6H5OH Ka=1.1?10?10 Kb=Kw /1.1?10?10 =9.1?10?5 (5)HAsO2 Ka=6.0?10?10 Kb=Kw /6.0?10?10 =1.7?10?5 (6)H2C2O4 Ka1=5.9?10?2 Kb2=Kw /5.9?10?2 =1.7?10?1

5、3 Ka2=6.4?10?5 Kb1=Kw /6.4?10?5 =1.5 10?10 ?4.76?9.24?7.00 ? 碱性强弱：C6H5O 4-5用质子理论判断下列物质哪些是酸？并写出它的共轭碱。哪些是碱？也写出它的共轭酸。其中哪些既是酸又是碱？ H2PO4，CO32，NH3，NO3，H2O，HSO4，HS，HCl 解： 酸 共轭碱 碱 共轭酸 既是酸又是碱 H3PO4 H2PO4 H2PO4 H2PO4 HPO42? NH3 NH3 NH4+ NH3 NH2? + H2O H2O H3O H2O OH? H2SO4 HSO4 HSO4 HSO4 SO42? H2S HS HS HS S2

6、? HCl HNO3 NO3 Cl? CO32? HCO3? 4-6写出下列化合物水溶液的PBE： (1) H3PO4 (2) Na2HPO4 (3) Na2S (4)NH4H2PO4 (5) Na2C2O4 (6) NH4Ac (7) HCl+HAc (8)NaOH+NH3 解： AsO2? CN? C6H5COO?C2O42? HCOO? HC2O4? (1) H3PO4： c( H+) = c(H2PO4? ) + 2c( HPO42?) + 3c (PO43?) + c(OH?) (2) Na2HPO4： c(H+) + c(H2PO4? ) + 2c(H3PO4) = c(PO43?

7、) + c(OH?) (3) Na2S： c(OH?) = c(H+) + c(HS?) + 2c(H2S ) (4)NH4H2PO4： c(H+) + c(H3PO4) = c(NH3) + c(HPO42?) + 2c(PO43?) + c(OH?) (5)Na2C2O4： c(OH?) = c(H+) + c(HC2O4?) + 2c(H2C2O4) (6)NH4AC： c(HAc) + c(H+) = c(NH3) + c(OH?) (7)HCl + HAc： c(H+) = c(Ac?) + c(OH?) + c(Cl? ) (8)NaOH + NH3： c(NH4+) + c(H+

8、) = c(OH?) C c(NaOH) 4-7某药厂生产光辉霉素过程中，取含NaOH的发酵液45L (pH=9.0)，欲调节酸度到pH=3.0，问需加入6.0 mol?L?1 HCl溶液多少毫升？ 解： pH = 9.0 pOH = 14.0 C 9.0 = 5.0 c(OH?) =1.0? 10?5 mol?L?1 n(NaOH)= 45?10?5 mol 设加入V1 mLHCl 以中和NaOH V1 = 45?10?5/6.0103mL = 7.5?10?2 mL 设加入x mLHCl使溶液pH =3.0 c(H+) =1?10?3 mol?L?1 6.0? x10?3/(45+7.5?

9、10?5 + x10?3 ) = 1?10?3 x = 7.5mL 共需加入HCl：7.5mL + 7.5?10?2 mL = 7.6mL 4-8H2SO4第一级可以认为完全电离，第二级K?a2 =1.210?2，计算0.40 mol?L?1 H2SO4溶液中每种离子的平衡浓 度。 解： HSO4? H+ + SO42? 起始浓度/mol?L?1 0.40 0.40 0 平衡浓度/mol?L?1 0.40?x 0.40 +x x 1.2?10?2 = x(0.40 + x)/(0.40 ? x) x = 0.011 mol?L?1 c(H+) = 0.40 + 0.011 = 0.41 mol

10、?L?1 pH = ?lg0.41 = 0.39 c(HSO4?) = 0.40 ? 0.011 = 0.39 mol?L?1 c(SO42?) = 0.011 mol?L?1 4-9求1.010?6 mol?L?1HCN溶液的pH值。（提示：此处不能忽略水的解离） 解：K?a(HCN)= 6.2?10?10 ca?K?a20K?w ca/K?a?500 ?6?10?14?7?1?ca?Ka?Kw?1.0?10?6.2?10c(H?1.0?10?1.0?10mol?L?)? pH = 7.0 ?1 4-10计算浓度为0.12mol?L 的下列物质水溶液的pH值（括号内为pK?a值)： (1)

11、苯酚（9.89）； (2) 丙烯酸(4.25) (3) 氯化丁基胺( C4H9NH3Cl) (9.39)； (4) 吡啶的硝酸盐(C5H5NHNO3)(5.25) 解：(1) pK?a = 9.89 c( H+) = (2) pKa = 4.25 c( H) = (3) pK?a = 9.39 c( H+) = ? ca?Ka?0. 12?10?9.89?3.9?10?6pH = 5.41 ?4.25 12?10ca?Ka?0.?2.6?10?3pH = 2.59 ?9.39 12?10ca?Ka?0.?7.0?10?6pH = 5.15 ?5.25 ?10ca?Ka?0.?12?8.2?10

12、?4pH = 3.09 + (4)pKa = 5.25 c( H) = 4-11H2PO4的K?a2 = 6.210?8，则其共轭碱的K?b是多少？如果在溶液中c(H2PO4)和其共轭碱的浓度相等时，溶 液的pH将是多少？ 解： K?b = K?w/K?a = 1.0?10?14/6.2?10?8 =1.6?10?7 pH = pK?a ? lgca/cb = pK?a= ?lg(6.2?10?8) = 7.20 4-12欲配制250mL pH=5.0的缓冲溶液，问在125mL1.0 mol?L?1NaAc溶液中应加多少6.0 mol?L?1的HAc和多少水？ 解： pH = pKa ? lg

13、ca/cb 5.0 = ?lg(1.74?10?5) ? lgca/cb ca/cb = 0.575 cb =1.0 mol?L?1?125/250 = 0.50 mol?L?1 ca = 0.50 mol?L?1?0.575 = 0.29 mol?L?1 V?6.0mol?L?1 = 250mL ?0.29mol?L?1 V = 12mL 即要加入12mL 6.0 mol?L?1 HAc 及 250 mL ?125 mL ?12 mL =113mL水。 4-13现有一份HCl溶液，其浓度为0.20 mol?L?1。 (1)欲改变其酸度到pH= 4.0应加入HAc还是NaAc？为什么？ (2)

14、如果向这个溶液中加入等体积的2.0 mol?L?1NaAc溶液，溶液的pH是多少？ (3)如果向这个溶液中加入等体积的2.0 mol?L?1HAc溶液，溶液的pH是多少？ (4)如果向这个溶液中加入等体积的2.0 mol?L?1NaOH溶液，溶液的pH是多少？ 解：(1) 0.20 mol?L?1HCl溶液的pH=0.70，要使pH = 4.0，应加入碱NaAc； (2)加入等体积的2.0 mol?L?1 NaAc后，生成0.10 mol?L?1HAc； + 余(2.0?0.20)/2 = 0.90 mol?L?1NaAc； pH = pKa ? lgca/cb pH = ?lg(1.74?1

15、0?5) ?lg(0.10/0.90) = 5.71 (3)加入2.0 mol?L?1的HAc后, c(HAc) =1.0 mol?L?1 HAc H+ + Ac? 1.0 ?x 0.10 +x x 1.74?10?5 = (0.10 +x)x/(1.0?x) x =1.74?10?4 mol?L?1 c(H+) = 0.10 mol?L?1+1.74?10?4 mol?L?1 = 0.10 mol?L?1 pH = 0.10 (4)反应剩余NaOH浓度为0.9 mol?L?1 pOH = ?lg0.9 = 0.05 pH = 14.00?0.05 = 13.95 4-14人体中的CO2在血液

16、中以H2CO3和HCO3 存在，若血液的pH为7.4，求血液中 H2CO3与HCO3 的摩尔分 数x(H2CO3)、x(HCO3?)？ 解：H2CO3的Ka1 = 4.2?10?3 (pKa1 = 6.38)； Ka2 = 5.6?10?11 (pKa2 = 10.25) pH = pKa ? lgca/cb 7.4 = 6.38 ? lg c(H2CO3)/c(HCO3?) c(H2CO3)n(H2CO3)?0.095?c(HCO3)n(HCO3)n(H2CO3) = 0.095n(HCO3?) n(H2CO3)0.095n(HCO3)x(H2CO3) ?0.087?n(H2CO3)?n(H

17、CO3)0.095n(HCO3)?n(HCO3)n(HCO3)n(HCO3)x(HCO3)?0.91?n(H2CO3)?n(HCO3)0.095n(HCO3)?n(HCO3) ? 或 x(HCO3) = 1? x(H2CO3) = 1? 0.087 = 0.913 4-15回答下列问题并说明理由。 (1)将NaHCO3 加热至270300，以制备Na2CO3基准物质，如果温度超过300，部分Na2CO3分解为Na2O，用此基准物质标定HCl溶液，对标定结果有否影响？为什么？ (2)以H2C2O4?2H2O来标定NaOH浓度时，如草酸已失去部份结晶水，则标定所得NaOH的浓度偏高还是偏低？为什么

18、？ (3)NH4Cl或NaAc含量能否分别用碱或酸的标准溶液来直接滴定？ (4)NaOH标准溶液内含有CO32?，如果标定浓度时用酚酞作指示剂，在标定以后测定物质成份含量时用甲基橙作批示剂，讨论其影响情况及测定结果误差的正负。 解：(1)若Na2CO3部分分解为Na2O，由于失去了CO2，则消耗比Na2CO3时更多的HCl，即所用HCl的体积增加， 使HCl的浓度偏低。 (2)H2C2O4?2H2O失去部分结晶水，则相同质量的草酸消耗的NaOH体积增加，使NaOH的浓度偏低。 (3)由于NH3?H2O可以直接滴定，故NH4Cl不可直接滴定(caKa10?8)； 同理NaAc的caKb10?8

19、故可准确进行滴定； (2) Ka(HCN)=6.2?10?10 ca = 0.1 mol?L?1 cKa = 6.2?10?1110?8 故不可准确进行滴定； (3) Kb(NH3)=1.74?10?5 Ka =Kw/Kb=1.00?10?14/1.74?10?5 = 5.75?10?10 ca= 0.1 mol?L?1 caKa =5.75?10?1110?8 故不可准确进行滴定； (4) 吡啶Kb=1.7?10?9 cb=0.1mol?L?1 cbKb =1.7?10?1010?8 故不可准确进行滴定； (5) Ka(HAc)=1.74?10?5 Kb = 1.00?10?14/1.74?

20、10?5 = 5.75?10?10 cb= 0.1mol?L?1 cbKb = 5.75?10?1110?8 caKa210?8 Ka1/Ka2=5.9?10?2/6.4?10?510?8 caKa210?8 caKa210?8 但Ka1/Ka2 =7.4?10?4/1.7?10?510?8 cKa210?8 但 Ka1/Ka2 = 9.1?10?4/4.3?10?510 4 故 不可准确进行分步滴定； (5) CH3COOCl的Ka?=1.4?10?3 CH3COOH的 Ka?=1.74?10?5 Ka?/Ka? = 1.4?10?3/1.8?10?5 20Kw ca/K?a500 c(H+

21、)=caKa?1.5?10pH=1.79 甲酸钠的Kb= Kw/Ka = 10?14.00/10?3.751=10?10.25 cb =1.0mol?L?1 cbK?b20K?w cb/K?b500 ? ? ? ?3.751?0.0163 ?7.5?10 c(OH?)=cbKb?1.0?10pOH = 5.13 pH = 14.00?5.2 = 8.87 4-20Calculate the concentration of sodium acetate needed to produce a pH of 5.0 in a solution of acetic acid (0.10mol?L?1

22、) at 25. pKa for acetic acid is 4.756 at 25. 解： pH = pKa ? lgca/cb lgca/cb = pKa? pH = 4.756 ? 5.0 = ?0.24 ca/cb = 0.57 cb = 0.10/0.57 = 0.18(mol?L?1) 4-21Calculate the percent ionization in a 0.20 mol?L?1 solution of hydrofluoric acid, HF (Ka=7.210?4)。 ca?20.20?2解： Ka=1? 7.2?10?4 =1? ?10.25?60.20?2

23、 + 7.2?10?4? ? 7.2?10?4 = 0 ? = 0.058 4-22The concentration of H2S in a saturated aqueous solution at room temperature is approximately 0.10 mol?L?1. Calculated c(H3O+),c(HS?),and c(S2?) in the solution. 解：H2S的Ka1=1.1?10?7 Ka2=1.3?10?13 caKa1=1.3?10?8 20Kw ca/Ka1500 ?7?4cK?0.10?1.1?10?1.0?10aa1c(H)=

24、(mol?L?1) + HS? H+ + S2? 1.0?10?4?x 1.0?10?4+x x x(1.0? 10?4?x)?1.3?10?13?41.0 ?10?xx =1.3?10?13 即c(S2?) = 1.3?10?13mol?L?1 c(HS?) = 1.0?10?4 ? 1.3?10?13 = 1.0?10?4 mol?L?1 4-23某一元酸与36.12mL 0.100 mol?L?1 NaOH溶液中和后，再加入18.06mL 0.100 mol?L?1 HCl溶液，测得pH值为 4.92。计算该弱酸的解离常数。 解：36.12mL0.100 mol?L?1NaOH与该酸中和后, 得其共轭碱nb=3.612?10?3mol； 加入18.06mL0.100mol?L?1HCl后生成该酸na=1.806?10?3mol； 剩余共轭碱nb=(3.612?1.806)?10?3mol = 1.806?10?3mol pH = pK?a ? lgca/cb= pK?a = 4.92 K?a = 10?4.92 = 1.2?10?5 4-240.20mol的NaOH和0.20molNH4NO3溶于足量水中并使溶液最后体积为1.0 L，问此时溶液pH为多少。 解：平衡后为0.20 mol?L?1的NH3H2O溶液