1、 第二篇 习题与习题解答1第二篇 习题与习题解答第一章1用作消毒剂的过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为 0.030，这种水溶液的密度为1.0gmL1，请计算这种水溶液中过氧化氢的质量摩尔浓度、物质的量浓度和摩尔分数。 解：1L 溶液中，m( H 2O2) = 1000mL1.0gmL10.030 = 30g m( H2O) = 1000mL1.0gmL1(10.030) = 9.7102g n( H2O2) = 30g/34gmoL1=0.88moln( H2O) = 970g/18g.mol1=54molb( H2O2)= 0.88mol /0.97kg = 0.91molkg1c( H2O
2、2)= 0.88mol/1L = 0.88molL1x( H2O2) = 0.88/(0.88.+54) = 0.0162计算 5.0%的蔗糖(C 12H22O11)水溶液与 5.0%的葡萄糖(C 6H12O6)水溶液的沸点。解： b(C12H22O11)=5.0g/(342g.mol10.095kg)=0.15molkg1b(C6H12O6)=5.0g/(180g.mol10.095kg)=0.29molkg1蔗糖溶液沸点上升Tb=Kbb(C12H22O11)= 0.52Kkgmol10.15molkg1=0.078K蔗糖溶液沸点为：373.15K+0.078K=373.23K葡萄糖溶液沸点
3、上升Tb=Kbb(C6H12O6)= 0.52Kkgmol10.29molkg1=0.15K葡萄糖溶液沸点为：373.15K + 0.15K = 373.30K3比较下列各水溶液的指定性质的高低(或大小) 次序。(l)凝固点: 0.1molkg1 C12H22O11 溶液，0.1mol kg1 CH3COOH 溶液，0.1mol kg1 KCl 溶液。(2)渗透压：0.1mol L1 C6H12O6 溶液，0.1mol L1CaCl2 溶液，0.1mol L1 KCl 溶液，1molL1 CaCl2 溶液。 （提示：从溶液中的粒子数考虑。 ）解：凝固点从高到低：0.1molkg1 C12H22
4、O11 溶液0.1mol kg1 CH3COOH 溶液0.1mol kg1 KCl 溶液渗透压从小到大：0.1molL1 C6H12O6 溶液Q(P2O5)Q(90%) = 0.56 20K w ca/K a500故由 12 =1 得 V =3004/1mL =1200mL 此时仍有 caK a20K w ca/K a500 。2求算 0.20molL1NH3H2O 的 c(OH)及解离度。解：K b(NH3H2O)=1.74105 由于 cbK b20K w， cb/K b500由 a(得 molL1=1.9103 molL15074.10)c %95.0.92.)3b c3奶油腐败后的分解
5、产物之一为丁酸(C 3H7COOH)，有恶臭。今有 0.40L 含 0.20 molL1丁酸的溶液， pH 为 2.50, 求丁酸的 K a。解：pH=2.50, c(H+) =102.5 molL1 =102.5/0.20 = 1.6102K a= 52 10.106.)(c4 What is the pH of a 0.025molL1 solution of ammonium acetate at 25? pK a of acetic acid at 25 is 4.76, pK a of the ammonium ion at 25 is 9.25, pK w is 14.00.517
6、.0g5380. mL50.4318.92 )OFe()21)OFe()21)OFe()()Fe()e( 1 s32s32s232s3232 mMMnnmw无机及分析化学学习指导24解： c(H+)= 0.724.976.421 10aKpH= logc(H+) = 7.00 5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 =6.21010； (2)HCOOH K a =1.8104；(3)C6H5COOH(苯甲酸) K a =6.2105； (4) C6H5OH (苯酚 ) K a =1.11010；(5)HAsO2 K a =6
7、.01010； (6) H2C2O4 K a1=5.9102；K a2=6.4105；解： (1)HCN K a = 6.21010 K b =K w/6.21010 =1.6105 (2)HCOOH K a = 1.8104 K b =K w /1.8104 =5.61011 (3)C6H5COOH K a = 6.2105 K b =K w /6.2105 =1.611010(4)C6H5OH K a =1.11010 K b =K w /1.11010 =9.1105 (5)HAsO2 K a =6.01010 K b =K w /6.01010 =1.7105 (6)H2C2O4 K
8、a1=5.9102 K b2=K w /5.9102 =1.71013 K a2=6.4105 K b1=K w /6.4105 =1.5 1010 碱性强弱：C 6H5O AsO2 CN C6H5COOC2O42 HCOO HC2O46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 ，CO 32 ，NH 3，NO 3 ，H 2O，HSO 4 ，HS ，HCl解： 酸 共轭碱 碱 共轭酸 既是酸又是碱H2PO4 HPO42 H2PO4 H3PO4 H2PO4NH3 NH2 NH3 NH4+ NH3H2O OH H2O H3O+ H
9、2OHSO4 SO42 HSO4 H2SO4 HSO4HS S2 HS H2S HSHCl Cl NO3 HNO3CO32 HCO37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：(1) H3PO4： c( H+) = c(H2PO4 ) + 2c( HPO42) + 3c (PO43) + c(OH) (2) Na2HPO4： c(H+) + c(H2PO4 ) + 2c(H3PO4) = c(PO43) + c(OH) (3)
10、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+) = c(OH) c(NaOH)8某药厂生产光辉霉素过程中，
11、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 molL1 HCl 溶液多少毫升？解： pH = 9.0 pOH = 14.0 9.0 = 5.0 c(OH) =1.0 105 molL1 n(NaOH)= 45105 mol 设加入 V1 mLHCl 以中和 NaOH V1 = 45105/6.0103mL = 7.5102 mL第二篇 习题与习题解答25设加入 x mLHCl 使溶液 pH =3.0 c(H+) =1103 molL1 6.0 x103/(45+7.5105 + x103 ) = 1103 x = 7.5mL共需加入 HCl：
12、7.5mL + 7.510 2 mL = 7.6mL9H 2SO4 第一级可以认为完全电离，第二级 K a2 =1.2102， ，计算 0.40 molL1 H2SO4 溶液中每种离子的平衡浓度。解： HSO4 H+ + SO42起始浓度/molL 1 0.40 0.40 0平衡浓度/molL 1 0.40x 0.40 +x x 1.2102 = x(0.40 + x)/(0.40 x) x = 0.011 molL1c(H+) = 0.40 + 0.011 = 0.41 molL1 pH = lg0.41 = 0.39c(HSO4) = 0.40 0.011 = 0.39 molL1 c(S
13、O42) = 0.011 molL110某一元酸与 36.12mL 0.100 molL1 NaOH 溶液中和后，再加入 18.06mL 0.100 molL1 HCl 溶液，测得 pH 值为 4.92。计算该弱酸的解离常数。解：36.12mL0.100 molL 1NaOH 与该酸中和后, 得其共轭碱 nb=3.612103mol； 加入 18.06mL0.100molL1HCl 后生成该酸 na=1.806103mol； 剩余共轭碱 nb=(3.6121.806)103mol = 1.806103molpH = pK a lgca/cb= pK a = 4.92 K a = 104.92
14、= 1.210511求 1.0106 molL1HCN 溶液的 pH 值。 （提示：此处不能忽略水的解离）解：K a(HCN)= 6.21010 caK a20K w cb/K b 500 c(OH) = molL1 35087.1074.0pOH = 2.73 pH = 14.00 2.73 = 11.2715欲配制 250mL pH=5.0 的缓冲溶液，问在 125mL1.0 molL1NaAc 溶液中应加多少 6.0 molL1 的 HAc 和多少水？解： pH = pK a lgca/cb 5.0 = lg(1.74105) lgca/cb ca/cb = 0.575 cb =1.0
15、molL1125/250 = 0.50 molL1ca = 0.50 molL10.575 = 0.29 molL1V6.0molL1 = 250mL 0.29molL1 V = 12mL 即要加入 12mL 6.0 molL1 HAc 及 250 mL 125 mL 12 mL =113mL 水。16今有三种酸(CH 3)2AsO2H， ClCH2COOH，CH 3COOH，它们的标准解离常数分别为6.4107, 1.4105 , 1.76105。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 1.00L 缓冲溶液，其中酸和它的
16、共轭碱的总浓度等于 1.00molL1？解：(1)(CH 3)2AsO2H 的 pK a = 6.19；ClCH 2COOH 的 pK a = 4.85；CH 3COOH 的 pK a = 4.76；配 pH = 6.50 的缓冲溶液选 (CH3)2AsO2H 最好，其 pK a 与 pH 值最为接近。 (2)pH = pK a lgca/cb 6.50 = 6.19 lgca/(1.00ca) ca = 0.329 molL1cb = 1.00ca = 1.00 molL1 0.329 molL1= 0.671 molL1应加 NaOH： m(NaOH)= 1.00L 0.671 molL1
17、40.01gmoL1=26.8g需(CH 3)2AsO2H：m(CH 3)2AsO2H) =1.00L 138 gmoL1 =138g17现有一份 HCl 溶液，其浓度为 0.20 molL1。(1)欲改变其酸度到 pH= 4.0 应加入 HAc 还是 NaAc？为什么？(2)如果向这个溶液中加入等体积的 2.0 molL1NaAc 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 molL1HAc 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 molL1NaOH 溶液，溶液的 pH 是多少？解：(1) 0.20 mol L1HCl 溶液的 pH
18、=0.70，要使 pH = 4.0，应加入碱 NaAc；(2)加入等体积的 2.0 molL1 NaAc 后，生成 0.10 molL1HAc；余(2.00.20)/2 = 0.90 molL1NaAc；pH = pKa lgca/cb pH = lg(1.74105) lg(0.10/0.90) = 5.71(3)加入 2.0 molL1 的 HAc 后, c(HAc) =1.0 molL1HAc H+ + Ac1.0 x 0.10 +x x1.74105 = (0.10 +x)x/(1.0x) x =1.74104 molL1 c(H+) = 0.10 molL1+1.74104 molL
19、1 = 0.10 molL1 pH = 0.10(4)反应剩余 NaOH 浓度为 0.9 molL1pOH = lg0.9 = 0.05 pH = 14.000.05 = 13.95第二篇 习题与习题解答27180.5000 molL1 HNO3 溶液滴定 0.5000molL1 NH3H2O 溶液。试计算滴定分数为 0.50及 1.00 时溶液的 pH 值。应选用何种指示剂？解：滴定分数为 0.50 时，NH 3H2O 溶液被中和一半，为 NH3H2O 和 NH4+的混合溶液；pOH = pK b lgcb/ca 其中 ca = cbpOH = lg(1.74105) = 4.76 pH =
20、 14.00 4.75 = 9.24 滴定分数为 1.00 时，NH 3H2O 刚好完全被中和，溶液为 0.2500 molL1 NH4+；K a(NH4+)= K w/K b = 1.001014/1.74105 = 5.751010 caK a20K w ca/K a500pH= 4.92 5102.7.0.)H( ac可选指示剂：甲基红较好(4.46.2)；溴甲酚绿(3.85.4) 。19人体中的 CO2 在血液中以 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(HCO 3)？解：H 2CO3 的 K a
21、1 = 4.2103 (pK a1 = 6.38)； K a2 = 5.61011 (pK a2 = 10.25)pH = pK a lgca/cb 7.4 = 6.38 lg c(H2CO3)/c(HCO3)n(H2CO3) = 0.095n(HCO3)095.)HCO()(3232nc 91.0)HCO()(095.)()()( 87( 333323 333322 nnx或 x(HCO3) = 1 x(H2CO3) = 1 0.087 = 0.91320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 Na2C
22、O3 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 H2C2O42H2O 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？(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
23、偏低。(2)H2C2O42H2O 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 NH3H2O 可以直接滴定，故 NH4Cl 不可直接滴定(c aKa108 故可准确进行滴定；(2) K a(HCN)=6.21010 ca = 0.1 molL1 cK a = 6.21011108 caK a2108 K a1/K a2=5.9102/6.4105108 caK a2108 caK a2108 但 K a1/K a2 =7.4104/1.7105108 cK a2108 但 K a1/K a2 = 9.1104/4.3105108 cK a2=107 108 (含 c=0.1molL1) 故两个计量点产生 pH 突跃，但第二计量点的突跃可能较小，最好用混合指示剂，第一计量点用甲基橙，第二计量点时用百里酚酞+酚酞。由于 cK a3=1013 20Kw ca/K a500c(H+)= 063.5.71.3pH=1.79甲酸钠的 K b= K w/K a = 1014.00/103.751=1010.25
