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无机及分析化学答案(第二版)第四章.doc

上传人:gnk289057 文档编号:6032166 上传时间:2019-03-25 格式:DOC 页数:6 大小:167.64KB
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1、第四章 酸碱平衡与酸碱滴定法4-1将 300mL0.20 molL1HAc 溶液稀释到什么体积才能使解离度增加一倍。解:设稀释到体积为 V ,稀释后 VcmL30ol2.01由 12acK得: )(.1.022因为 K a =1.74105 ca = 0.2 molL1 caK a 20K w ca/K a500故由 12 =1 得 V =3004/1mL =1200mL 此时仍有 caK a20K w ca/K a500 。4-2奶油腐败后的分解产物之一为丁酸(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:p

2、H=2.50 c(H +) =102.5 molL1 =102.5/0.20 = 1.6102K a=52 10.106.)(c4-3 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, pKw is 14.00.解: c(H+)= 0.724.976.4210aKpH= 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

3、 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 =6.01010; (6) H2C2O4 K a1=5.9102;K a2=6.4105;解: (1)HCN Ka= 6.21010 Kb=Kw/6.21010 =1.6105 (2)HCOOH Ka= 1.8104 Kb=Kw /1.8104 =5.61011 (3)C6H5COOH Ka= 6.2105 Kb=Kw /6.2105 =

4、1.611010(4)C6H5OH Ka=1.11010 Kb=Kw /1.11010 =9.1105 (5)HAsO2 Ka=6.01010 Kb=Kw /6.01010 =1.7105 (6)H2C2O4 Ka1=5.9102 Kb2=Kw /5.9102 =1.71013 Ka2=6.4105 Kb1=Kw /6.4105 =1.5 1010 碱性强弱:C 6H5O AsO2 CN C6H5COOC2O42 HCOO HC2O44-5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 ,CO 32 ,NH 3,NO 3 ,H 2

5、O,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+ H2OHSO4 SO42 HSO4 H2SO4 HSO4HS S2 HS H2S HSHCl Cl NO3 HNO3CO32 HCO34-6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:(1) H3PO4: c( H+) = c(H

6、2PO4 ) + 2c( HPO42) + 3c (PO43) + c(OH) (2) Na2HPO4: c(H+) + c(H2PO4 ) + 2c(H3PO4) = c(PO43) + 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、)(7)HCl + HAc: c(H+) = c(Ac) + c(OH) + c(Cl )(8)NaOH + NH3: c(NH4+) + c(H+) = c(OH) 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 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设

8、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:7.5mL + 7.510 2 mL = 7.6mL4-8H 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 = 0.0

9、11 molL1c(H+) = 0.40 + 0.011 = 0.41 molL1 pH = lg0.41 = 0.39c(HSO4) = 0.40 0.011 = 0.39 molL1 c(SO42) = 0.011 molL14-9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 a108 故可准确进行滴定;(2) Ka(HCN)=6.21010 ca = 0.1 molL1 cKa = 6.21011108 caKa2108 Ka1/Ka2=5.9102/6.4105108 caKa2108 caKa21

10、08 但 Ka1/Ka2 =7.4104/1.7105108 cKa2108 但 Ka1/Ka2 = 9.1104/4.310520Kw ca/K a500c(H+)= 063.5.75.3pH=1.79甲酸钠的 K b= K w/K a = 1014.00/103.751=1010.25cb =1.0molL1 cbK b20K w cb/K b500c(OH)= 625.107. pOH = 5.13 pH = 14.005.2 = 8.874-20Calculate the concentration of sodium acetate needed to produce a pH of

11、 5.0 in a solution of acetic acid (0.10molL1) at 25. pK a for acetic acid is 4.756 at 25.解: pH = pK a lgca/cb lgca/cb = pKa pH = 4.756 5.0 = 0.24 ca/cb = 0.57cb = 0.10/0.57 = 0.18(molL1)4-21Calculate the percent ionization in a 0.20 molL1 solution of hydrofluoric acid, HF (Ka=7.2104)。解: K a= 12c7.21

12、04 = 120.0.202 + 7.2104 7.2104 = 0 = 0.0584-22The concentration of H2S in a saturated aqueous solution at room temperature is approximately 0.10 molL1. Calculated c(H3O+),c(HS),and c(S2) in the solution.解:H 2S 的 Ka1=1.1107 Ka2=1.31013 caKa1=1.3108 20Kw ca/Ka1500c(H+)=471a 10.1.0K(molL1)HS H+ + S2 1.

13、0104x 1.0104+x x 13.10 .)(x =1.31013即 c(S2) = 1.31013molL1c(HS) = 1.0104 1.31013 = 1.0104 molL14-23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

14、nb=(3.6121.806)103mol = 1.806103molpH = pK a lgca/cb= pK a = 4.92 K a = 104.92 = 1.21054-240.20mol 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 molL1 的 NH3H2O 溶液 K b=1.74105cbK b 20K w cb/K b 500 c(OH) = 351087.7.0 molL1 pOH = 2.73 pH = 14.00 2.73 = 11.274-25今有三种酸(CH 3)2AsO2

15、H, 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,其中酸和它的共轭碱的总浓度等于 1.00molL1?解:(1)(CH 3)2AsO2H 的 pKa = 6.19;ClCH 2COOH 的 pKa = 4.85;CH 3COOH 的 pKa = 4.76;配 pH = 6.50 的缓冲溶液选 (CH3)2AsO2H 最好,其 pKa 与 pH 值最为接近。 (2)pH = pKa lgca/c

16、b 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 molL140.01gmoL1=26.8g需(CH 3)2AsO2H:m(CH 3)2AsO2H) =1.00L 138 gmoL1 =138g4-260.5000 molL 1 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,

17、NH 3H2O 溶液被中和一半,为 NH3H2O 和 NH4+的混合溶液;pOH = pKb lgcb/ca 其中 ca = cbpOH = lg(1.74105) = 4.76 pH = 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+;Ka(NH4+)= Kw/Kb = 1.001014/1.74105 = 5.751010 caKa20Kw ca/Ka500510a 2.75.20.)( cKpH= 4.92 可选指示剂:甲基红较好(4.46.2);溴甲酚绿(3.85.4) 。4-27已知某试样可能含

18、有 Na3PO4,Na 2HPO4 和惰性物质。称取该试样 1.0000g,用水溶解。试样溶液以甲基橙作指示剂,用 0.2500molL1 HCl 溶液滴定,用去了 32.00mL。含同样质量的试样溶液以百里酚酞作指示剂,需上述 HCl 溶液 12.00mL。求试样中 Na3PO4 和 Na2HPO4 的质量分数。解:由题意可得:试样中含 Na3PO4 和 Na2HPO4(不可能含 NaH2PO4)Na3PO4 + HCl = Na2HPO4 + NaCl (百里酚酞)Na2HPO4 + HCl = NaH2PO4 + NaCl (甲基橙)w(Na3PO4) = 12.00103L0.2500

19、 molL1163.94gmol1/1.0000g = 0.4918w(Na2HPO4) = (32.0012.002)103L0.2500 molL1141.96gmol1/1.0000g = 0.28394-28称取 2.000g 干肉片试样,用浓 H2SO4 煮解(以汞为催化剂)直至其中的氮素完全转化为硫酸氢铵。用过量NaOH 处理,放出的 NH3 吸收于 50.00mL H2SO4(1.00mL 相当于 0.01860gNa2O)中。过量酸需要 28.80mL 的NaOH(1.00mL 相当于 0.1266g 邻苯二甲酸氢钾) 返滴定。试计算肉片中蛋白质的质量分数。(N 的质量分数乘以

20、因数 6.25 得蛋白质的质量分数)。 解:0.01860g Na 2O 的物质的量 n(Na2O) = 0.01860g/61.98gmol1 = 3.001104mol0.1266g 邻苯二甲酸氢钾的物质的量 n(邻) = 0.1266g/204.22gmol1 = 6.199104mol50.00mL H2SO4 的物质的量 n(H2SO4) = 50.00mL3.001104molmL1 = 1.501102mol28.80mLNaOH 的物质的量 n(NaOH) = 28.80mL6.199104molmL1= 1.785102mol1mol H2SO42molNaOH NNH4+1

21、/2H2SO4NaOHn(NaOH) = 2n(H2SO4) ; n(NH3)= 2n(H2SO4)w(蛋白质)= 6.25 14.007 (1.50110 2mol 1.78510 2mol/2)2/2.000 = 0.5327 4-29称取混合碱试样 0.8983g,加酚酞指示剂,用 0.2896 molL1HCl 溶液滴定至终点,计耗去酸溶液 31.45mL。再加甲基橙指示剂,滴定至终点,又耗去 24.10mL 酸。求试样中各组分的质量分数。解:分析:用酚酞耗去 31.45mL 盐酸,再用甲基橙耗去 24.10 盐酸,可知试样有 NaOH 和 Na2CO3 组成。w(Na2CO3) =

22、24.101030.2896105.99/0.8983 = 0.8235w (NaOH)=(31.4524.10)1030.289640.01/0.8983 = 0.094814-30有一三元酸,其 pK a1= 2.0,pK a2= 6.0,pK a3 =12.0。用氢氧化钠溶液滴定时,第一和第二化学计量点的pH 分别为多少?两个化学计量点附近有无 pH 突跃?可选用什么指示剂?能否直接滴定至酸的质子全部被作用?解:K a1=102 K a2=106 K a3=1012第一计量点时 c(H+)= 4622a1100 pH= 4 第二计量点时 c(H+)= 93 pH= 9 由于 cK a11

23、08 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 108,因而不能滴定至酸的质子全部被作用。4-31某一元弱酸(HA) 试样 1.250g,用水溶解后定容至 50.00mL,用 41.20mL0.0900 molL1NaOH 标准溶液滴定至化学计量点。加入 8.24mLNaOH 溶液时,溶液 pH 为 4.30。求:(1)弱酸的摩尔质量(gmol 1) (2)弱酸的解离常数 (3)化学计量点的 pH 值 (4)选用何种指示剂 解

24、:(1) HA + NaOH = NaA + H2O1.250g/M = 41.20103L0.0900 molL1M = 1.250g/41.201030.0900mol =337gmol1(2) pH = pK a lgca/cb pK a = pH + lgca/cb= 4.30 + lg(41.208.24)1030.0900/8.241030.0900= 4.30 + lg(32.96/8.24)= 4.90K a = 104.90 = 1.3105(3) K b= K w/K a = 1014.00/104.90=109.10计量点时 c(OH)=610.9b 852.40.9pH

25、 = 14.00 pOH =14.00 +lg 5.68106 = 8.75 (4) 可选酚酞为指示剂。4-32Calculate the equilibrium concentration of sulfide ion in a saturated solution of hydrogen sulfide to which enough hydrochloric acid has been added to make the hydronium ion concentration of the solution 0.1 molL1 at equilibrium. ( A saturated H2S solution is 0.10 molL1 in hydrogen sulfide ).解: (1) H2S H+ + HS Ka1=1.1107 (2) HS H+ + S2 Ka2=1.31013(1) + (2) H2S 2H+ + S2 201372a21 4.0.1.)SH( cLmol0404.1)()( 19222 c

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