解离平衡_精品文档.doc

1、第4章 解离平衡【4-1】指出下列碱的共轭酸：SO42-， S2-， H2PO4-，HSO4-，NH3；指出下列酸的共轭碱：NH4+，HCl， HClO4，HCN，H2O2。解：SO42-， S2-， H2PO4-，HSO4-， NH3的共轭酸分别是：HSO4-，HS-，H3PO4， H2SO4，NH4+；NH4+， HCl， HClO4，HCN， H2O2的共轭碱分别是：NH3，Cl-， ClO4-， CN-， HO2-。【4-2】氨基酸是重要的生物化学物质，最简单的为甘氨酸NH2CH2COOH。每个甘氨酸中有一个弱酸基 COOH和一个弱碱基 NH2，且Ka和Kb几乎相等。试用酸碱质子理论判

2、断在强酸性溶液中甘氨酸将变成哪种离子？在强碱性溶液中它将变成什么离子？在纯水溶液中将存在怎样的两性离子？解：在强酸性溶液中甘氨酸将变成H3N+-CH2COOH；在强碱性溶液中甘氨酸将变成NH2-CH2COO-；在纯水溶液中甘氨酸将以H3N+-CH2COO-的形式存在。【4-3】氨基酸遇水可发生如下反应：NaNH2(s)+H2O(l)=Na+(aq)+OH-(aq)+NH3(aq)。试比较氨基NH2-和OH-何者碱性较强？解：氨基碱性较强。氨基可以结合氢离子生成盐:-NH2+H+=-NH3+,显碱性。【4-4】0.010 mol/L HAc溶液的离解度为0.042，求HAc的离解常数和该溶液中的

3、H+。解：， H+ = 0.0100.042 = 4.210-4 (mol/L)【4-5】求算0.050 mol/L HClO溶液中的ClO-, H+及离解度。解：HClO = H+ + ClO-查附录三，得HClO的Ka = 2.9510-8, 并设达到平衡时，溶液中H+ = x mol/L, x = 3.810-5 (mol/L) = ClO-离解度【4-6】奶油腐败后的分解产物之一为丁酸(C3H7COOH)，有恶臭。今有一含0.20 mol丁酸的0.40 L溶液，pH为2.50，求丁酸的Kaq。解：C3H7COOH = C3H7COO- + H+【4-7】维生素C每片含抗坏血酸（H2C6

4、H6O6）500mg。现将一片维生素C溶于水并稀释至200mL，试求该溶液的 pH（抗坏血酸Ka1=7.910-5，Ka2=1.610-6）。解：抗坏血酸的Ka=6.4610-5c(抗坏血酸)=0.5/176/0.2=0.0142c(H+)=9.5810-4pH=-lg(9.5810-4)=3.02【4-8】对于下列溶液：0.1 mol/L HCl, 0.01 mol/L HCl, 0.1 mol/L HF, 0.01 mol/L HF, 问（1）哪一种具有最高的H+？（2）哪一种具有最低的H+？（3）哪一种具有最低的离解度？（4）哪两种具有相似的离解度？答：（1） 0.1 mol/L HCl

5、溶液具有最高的H+。（2）0.01 mol/L HF溶液具有最低的H+。（3）0.1 mol/L HF溶液具有最低的离解度。（4）0.1 mol/L HCl和0.01 mol/L HCl具有相似的离解度。【4-9】用0.1 mol/L NaOH溶液中和pH为2的HCl和HAc各20 mL，所消耗NaOH溶液体积是否相同？为什么？若用此NaOH溶液中和0.1 mol/L HCl和HAc各20 mL，所消耗的NaOH溶液体积是否相同？为什么？解：用0.1 mol/L NaOH溶液中和pH为2的HCl和HAc各20 mL，所消耗NaOH溶液体积不相同。因为盐酸是强酸，pH为2的HCl溶液其浓度为0.

6、01 mol/L；而醋酸为弱酸，pH为2的醋酸，其浓度约为5.5 mol/L，同样体积的醋酸会消耗掉较多的碱。用0.1 mol/L NaOH溶液中和0.1 mol/L HCl和HAc各20 mL，所消耗的NaOH溶液体积是相同。因为二者所含的酸的量是相同。【4-10】已知0.30 mol/L NaB溶液的pH为9.50，计算弱酸HB的Kaq。解：NaB = Na+ + B-, B- + H2O = HB + OH-，达到平衡时，pH = 9.5, H+ = 10-9.50, OH- = HB = 10-4.50。 B- = 0.30 HB = 0.30 10-4.50 0.31 (mol/L)

7、【4-11】已知0.10 mol/L HB溶液的pH=3.00。试计算0.10molL-1NaB溶液的pH。解：已知，且，B-的Kb=Kw/Ka=1.010-9pH=9.0【4-12】计算0.10 mol/L H2C2O4溶液的H+、HC2O4-和C2O42-。解：由附录三查得H2C2O4的由于草酸的二级酸离解常数比其一级酸离解常数小三个数量级，所以计算溶液的H+时可以忽略草酸的二级酸离解。， H+2 + 0.059H+ 5.910-3 = 0, H+ = 0.053 mol/LpH = 1.28mol/Lmol/L草酸溶液中，忽略水的离解，氢离子的总浓度应为草酸一级离解产生的氢离子和二级离解

8、产生的氢离子之和，从计算结果看，由于草酸氢根的浓度约为草酸根浓度的103倍，所以计算溶液的H+时忽略草酸的二级酸离解是合理的。【4-13】计算0.10 mol/L H2S溶液中的H+和S2-。解：由附录三查得H2S的由于硫氢酸的二级酸离解常数比其一级酸离解常数小三个数量级，所以计算溶液的H+时可以忽略硫氢酸的二级酸离解。， H+ = 1.010-4 mol/Lmol/L【4-14】按照质子论，HC2O4-既可作为酸又可作为碱，试求其Kaq和Kbq。解：查附录三，H2C2O4的，HC2O4-的Kaq = 6.410-5【4-15】按照酸性、中性、碱性，将下列盐分类：K2CO3CuCl2Na2SN

9、H4NO3Na3PO4KNO3NaHCO3NaH2PO4NH4CNNH4Ac答：碱性：K2CO3Na2SNa3PO4NaHCO3 NH4CN酸性：CuCl2NH4NO3NaH2PO4中性：KNO3NH4Ac【4-16】求下列盐溶液的pH值：（1）0.20 mol/L NaAc；（2）0.20 mol/L NH4Cl；（3）0.20 mol/L Na2CO3；（4）0.20 mol/L NH4Ac解：（1） , OH- = 1.110-5 mol/L, pH = 9.03（2）, H+ = 1.110-5 mol/L, pH = 4.97（3）, OH- = 6.010-3 mol/L, pH

10、= 11.78（4）查附录三，NH3的Kb = 1.7710-5, Ka = 5.6510-10，醋酸的Ka = 1.7610-5, pH = 7.00【4-17】一种NaAc溶液的pH = 8.52，求1.0 L此溶液中含有多少无水NaAc?解：H+ = 3.010-9 mol/L, OH- = 3.310-6 mol/L, 设NaAc的浓度为x mol/L, c = 0.019 mol/L, 0.01982 = 1.6 (g)【4-18】将0.20 mol/L的NaOH和0.20 mol的NH4NO3配成1.0 L混合溶液，求此时溶液的pH。解：OH- + NH4+ = NH3 + H2O

11、， 设：达到平衡时，有x mol NH4+转变为NH3。， 1.7710-5x = 0.040 0.40x + x2, x 0.20 mol，即在达到平衡时，几乎所有的NH4+都与NaOH反应生成了NH3，或者说平衡时的溶液可以看作是由0.20 mol/L的NaNO3和0.20 mol的NH3配成的1.0 L混合溶液：mol/L, pH = 11.27【4-19】在1.0 L 0.20 mol/L HAc溶液中，加多少固体NaAc才能使H+为6.510-5 mol/L?解：查附录三，得醋酸的Ka = 1.7610-5，并设需要加入x克NaAc。, 6.5x = 1.760.2082, x =

12、4.4 (g)【4-20】计算0.40 mol/L H2SO4溶液中各离子浓度。解：硫酸的第一级离解是强酸，第二级离解的平衡常数由附录三中查得为1.210-2。设：由HSO4-离解而得的H+浓度为x。， 0.012(0.40 x) = 0.40x + x2x2 + 0.412x 4.810-3 = 0, x = 0.0113达到平稳时，H+ = 0.41 mol/L, HSO4- = 0.39 mol/L, SO42- = 0.011 mol/L【4-21】欲配制250 mL的pH为5.00的缓冲溶液，问在125 mL 1.0 mol/L NaAc溶液中应加多少6.0 mol/L的HAc和多少

13、水？解：设需加入x mL 6.0 mol/L的HAc, 0.5 = 0.042x, x = 12 (mL)250 125 12 = 113 (mL)【4-22】欲配制pH为9.50的缓冲溶液，问需称取多少固体NH4Cl溶解在500 mL 0.20 mol/L NH3H2O中？解：设需称取x克NH4Cl, x = 3.0 (g)【4-23】今有三种酸(CH3)2AsO2H, ClCH2COOH, CH3COOH,它们的标准离解常数分别为6.410-7, 1.410-5, 1.7610-5。试问：（1）欲配制pH = 6.50缓冲溶液，用哪种酸最好？（2）需要多少克这种酸和多少克NaOH以配制1.

14、00 L缓冲溶液(其中酸和它的共轭碱总浓度为1.00 mol/L？解：（1）用(CH3)2AsO2H最好；（2）设需要x克NaOH(12.01 + 31.008)2 + 74.92 + 16.002 + 1.0081.00 = 138 (g), 3.2x = 256 6.4x, x = 26.7 (g)【4-24】若要将1.00L 1.00mol/L HAc溶液的pH升高1倍，应加入多少固体NaOH？解：1mol/L HAc pH=2.38，增加一倍为4.76HAc-NaAc的缓冲溶液pH=pKa+lg4.76=4.76+lg等于有0.5mol的HAc与0.5mol/L的NaOH反应生成0.5mol的NaAc，0.5molNaOH质量为20克。【4-25】25时，在2.50L 0.105mol/L NaCO3溶液中通入300L压力为110kPa的CO2，求此溶液的pH。解：10.02。过程略。【4-26】某HB-B缓冲溶液，已知HB（pKa=5.30）的浓度为0.25mol/L。在100mL此缓冲溶液中加入0.20gNaOH后，pH变为5.60.求该缓冲溶液原来的pH。解：HB + NaOH = NaB + H2O原来：0.25 0.05 x0.2/40现在： 0.25-0.05x+0.05pH=pKa+lg解得x=0