北師大無(wú)機(jī)化學(xué)四版習(xí)題答案6章酸堿平衡

1、第6章 酸堿平衡6.1以下哪些物種是酸堿質(zhì)子理論的酸、哪些是堿，哪些具有酸堿兩性？SO42、S2、H2PO4、NH3、HSO4、Al(H2O)2OH2+、CO32、NH4+、H2S、H2O、OH、H3O+、HS、HPO42、SO42解：酸：NH4+、H2S、H3O+ 堿：SO42、S2、CO32、OH 酸堿兩性：H2PO4、NH3、HSO4、Al(HO)2OH2+、H2O、HS、HPO426.2 為什么pH 7 并不總是表明水溶液是中性的？解：只有在常溫下，Kw1.01014時(shí)，pH 7表明 OHH+，而Kw 是溫度的函數(shù)（注：在非常溫下測(cè)量pH 的電子儀器具有自動(dòng)校準(zhǔn)pH 至常溫值的功能）。

2、6.3 本章表示電解質(zhì)及其電離產(chǎn)物的濃度有兩種，一種如 c(HAc)、c(NH4+ )。另一種如 HAc 、NH4+ 等，它們的意義有何不同？什么情況下電離平衡常數(shù)的表達(dá)式中可以用諸如以c(HAc) 、 c(NH4+ )等代替諸如 HAc 、NH4+ 等？有的書上沒(méi)有諸如 c(HAc) 、c(NH4+ )這樣的濃度符號(hào)，遇到濃度時(shí)一律用諸如 HAc 、NH4+ 等來(lái)表示，這樣做有可能出現(xiàn)什么混亂？解：用 表示的濃度是達(dá)到平衡狀態(tài)下的濃度，簡(jiǎn)稱平衡濃度，未達(dá)到平衡的濃度不能用 表示，c(HAc) 、c(NH4+ )等通常稱為分析濃度，是對(duì)溶液的濃度進(jìn)行測(cè)定或計(jì)算確定的濃度，例如對(duì)于醋酸溶液，c(

3、HAc)HAc+ Ac。只有當(dāng)HAc Ac，c(HAc)HAc，計(jì)算有效數(shù)字允許時(shí)，才能不會(huì)造成混亂，例如緩沖溶液計(jì)算pH 。6.4 苯甲酸（可用弱酸的通式HA表示，相對(duì)分子質(zhì)量122 ）的酸常數(shù)Ka6.4105 試求：( 1 ) 中和1.22 g 苯甲酸需用0.4 moldm3 的NaOH溶液多少毫升？ ( 2 ) 求其共軛堿的堿常數(shù)Kb。 ( 3 ) 已知苯甲酸在水中的溶解度為2.06 gdm3，求飽和溶液的pH 解：( l ) n 1.22 g / 122 gmol10.0100 mol 中和苯甲酸需要0.4 moldm3 的NaOH的體積為V mLV 0.01mol/0.4 moldm

4、30.025 L25 ml ( 2 ) KbKw/Ka1.01014/ 6.4105 1.61010( 3 ) c2.06 gdm3/122 gmol1 1.7102 moldm3c/Ka500 用最簡(jiǎn)式計(jì)算H+ 6.5 計(jì)算下列各種溶液的pH： ( l ) 10 mL 5.0103 moldm3的NaOH ( 2 ) 10 mL 0.40 moldm3 HCl 與10 mL 0.10moldm3 NaOH 的混合溶液( 3 ) 10 mL 0.2 moldm3 NH3HO 與10 mL 0.2 moldm3 HCl的混合溶液。( 4 ) 10 mL 0.2 moldm3 HAc 與10 mL

5、 0.2 moldm3 NH4Cl的混合溶液。解：( l ) OH5.0103 moldm3 pOHlg5.01032.3 pH142.311.7( 2 ) H+(100.40100.10)/200.15 (moldm3) pHlg0.150.82 ( 3 ) c(NH4+)(100.10)/200.050(moldm3) c(NH3) (100.20100.10)/200.050 (moldm3)OH Kbc(NH3)/ c(NH4+ ) Kb1.77105 pOH4.75 pH144.759.25( 4 ) NH4+ 是酸，而HAc也是酸且比NH4+ 強(qiáng)得多的酸，按HAc電離出的H+ 濃度

6、計(jì)算 c(HAc) 100.20/(10+10) 0.10 moldm3c/Ka500 用最簡(jiǎn)式計(jì)算 6.6 把下列溶液的pH 換算成 H+：( 1 ) 牛奶的pH 6.5 ( 2 ) 檸檬汁的pH 2.3( 3 ) 葡萄酒的pH3.3 ( 4 ) 啤酒的pH4.5解： ( l ) pH 6.5 H+ 3.2107 ( 2 ) pH2.3 H+ 5.0103 ( 3 ) pH 3.3 H+ 5.0104 ( 4 ) pH4.5 H+ 3.21056.7 把下列溶液的 H+ 換算成pH： ( 1 ) 某人胃液的 H+ 4 .0102moldm3 ( 2 ) 人體血液的 H+ 4 .0108 mo

7、ldm3 ( 3 ) 食醋的 H+ 1.26103 moldm3( 4 ) 番茄汁的H+ 3.2104moldm3解： ( 1 ) H+ 4 .0102 pH 1.40 ( 2 ) H+ 4 .0108 pH7.40 ( 3 ) H+ 1.26103 pH2.90 ( 4 ) H+ 3.2104 pH 3.50 6.8 25C標(biāo)準(zhǔn)壓力下的CO2氣體在水中的溶解度為0.034 molL1，求溶液的pH和 CO32。解： 求碳酸溶液的pH H2CO3 H+ + HC O3 c/Ka500 用最簡(jiǎn)式計(jì)算pHlg1.21043.9 HCO3 H+ CO32CO32 K25.61011 molL16.9

8、 將15 g P2O5 溶于熱水，稀釋至750 mL，設(shè) P2O5 全部轉(zhuǎn)化為 H3PO4，計(jì)算溶液的 H+、H2PO4、HPO42、PO43。解： P2O5 + 3H2O 2H3PO4 1mol 2 mol 15 g/142 gmol1 x molc(H3PO4) x mol/ 0.75 L H3PO4 H+ + H2PO40.28y y yK1H+ H2PO4/ H3PO4y2/(0.28y)7.52103 y4.2102 moldm3 H+ H2PO44.2102 moldm3 H2PO4 H+ + HPO42 HPO42K26.23108 moldm3 H3PO4 3H+ + PO43

9、 PO43 K1 K2 K3 H3PO4/ H+3 7.521036.231082.21013(0.284.2102)/( 4.2102) 3 3.31019 moldm36.10 某弱酸HA，0.015 moldm3時(shí)電離度為0. 80 % ，濃度為0.10 moldm3時(shí)電離度多大？解： 0.0080 c10.015 c20.10 6.11 計(jì)算0.100 moldm3 Na2CO3溶液的pH和CO32以及HCO3 堿式電離的電離度。解： CO32 + H2O OH+ HCO3Kb(CO32) HCO3 OH/ CO32 Kw/K21.01014/5.610111.8104 c/Ka 50

10、0 用最簡(jiǎn)式計(jì)算CO32的電離度4.2103/ 0.104.2%pH14pOH14 + lg 4.210311.6HCO3+ H2O H2CO3 +OH Kb(HCO3)H2CO3 OH/ HCO3 Kw/K11.01014/ 4.451072.3108 HCO3的堿式電離HCO3 + H2O OH + H2CO3設(shè) H2CO3 為y moldm3 HCO3(4.2103y) moldm3 4.2103 moldm3Kb H2CO3OH/ HCO3 Kw/K11.01014/ 4.451072.3108 c (HCO3)/ Kb500 用最簡(jiǎn)式計(jì)算 c (H2CO3) 2.3108 moldm

11、3HCO3堿式電離2.3108/4.21035.51066.12 某未知濃度的一元弱酸用未知濃度的NaOH滴定，若二者濃度相等，當(dāng)用去3.26 mL NaOH 時(shí)，混合溶液的pH4.00 ，當(dāng)用去18.30 mL NaOH 時(shí)，混合溶液的pH5 .00，求該弱酸的電離常數(shù)。解： 設(shè)未滴定前，酸堿濃度相等，并設(shè)酸的體積為VapHpKa + lg(cs/ca)pKa+lg(ns/na)pKa+lgVNaOH/( VaVNaOH)即：4 pKa +lg3.26/( Va3.26)5 pKa +lg18.3/( Va18.3)解方程組得：pKa 5.02 Ka8.51066.13 緩沖溶液HAcAc

12、的總濃度為1.0 moldm3當(dāng)溶液的pH為 (1) 4.0；(2) 5.0時(shí)，HAc和Ac的濃度分別多大？解：( 1 ) pH4 H+104 moldm3根據(jù)緩沖溶液的定義，則 H+Kac(HAc)/ c (Ac) 即1041.76105c (HAc)/ c (Ac) c (HAc)/ c (Ac)5.7因總濃度為1 moldm3， c (Ac)lc (HAc) 5.7 c(Ac)+ c(Ac)1 moldm3c(HAc) 0.85 moldm3 c (Ac)0.15 moldm3 ( 2 ) pH5 H+105 moldm3 .根據(jù)緩沖溶液的定義，按上面同樣的方法計(jì)算，得： c (HAc)

13、 0.36 moldm3 c (Ac) 0.64 moldm3 6.14 欲配制 pH 5.0 的緩沖溶液，需稱取多少克 NaAc3H2O 固體溶解在 300 mL 0.5 moldm3的HAc 溶液中？解：此題是緩沖溶液體系的計(jì)算HAc H+ + AcpH 5 H+105 moldm3 H+ Kac (HAc)/ c (Ac) 即1051.76105c (HAc)/ c (Ac) c (Ac)0.88 moldm3己知 M(NaAc3H2O)139 g moldm3，稱取固體NaAc3H2O的質(zhì)量為m0.88 moldm3139g moldm30.30 L36 g6.15 某含雜質(zhì)的一元堿樣

14、品0.5000 g (己知該堿的分子量為59.1)，用0.l000 moldm3 HCl 滴定，需用75.00 mL；在滴定過(guò)程中，加入49.00 mL 酸時(shí)，溶液的pH 為10 . 65。求該堿的電力常數(shù)和樣品的純度。解：pH 10 . 65 pOH 3.35 OH4.5104 moldm3根據(jù)題意，未達(dá)滴定終點(diǎn)，組成堿與鹽的緩沖溶液，設(shè)堿的電離常數(shù)為Kb，剩余堿的濃度為cb，生成鹽的濃度為cs則 OHKb cb/csKb nb/nsKbOH cs/ cb 4.5104 49.00 0.1000/(75.00 0.100049.00 0.1000) 8.5104該樣品純度為(75.00 0.

15、1000 59.1)/1000 0.5000 89%6.16 將Na2CO3和NaH CO3混合物30g配成l L溶液，測(cè)得溶液的pH10.62 計(jì)算溶液含Na2CO3和NaHCO3各多少克?解：pH10.62 H+2.401011 moldm3 OH4.17104 moldm3CO32+ H2O HCO3 +OHHCO3OH/ CO32 Kw/K2CO32/ HCO3 K2OH/Kw(5.61011 4.17104)/ 1.010142.34 Mr(NaHCO3)84.0 Mr(Na2CO3)106設(shè)NaHCO3的濃度為x moldm3 Na2CO3濃度為2.34x moldm3 1062.

16、34x+84.0x30.0 x0.09 moldm3 NaHCO3的質(zhì)量為84.0 gmoldm3 0.09 moldm31 dm37.6 g Na2CO3的質(zhì)量為106 gmoldm32.34 0.09 moldm31 dm322.4 g6.17 將5.7 g Na2CO310H2O溶解于水配成100 mL純堿溶液，求溶液中碳酸根離子的平衡濃度和pH 。解：CO32+ H2O HCO3Mr(Na2CO310H2O)286 c (CO32)5.7g/(286 gmol0.10L)0.20 molL1 pOH lg 5.91032.22 pH 142.2211.78 CO320.20molL15

17、.9103 molL10.14 molL1 6.18 在0.10 molL1Na3PO4溶液中，PO43和pH多大？解：PO43+ H2O H2PO42+OHpH 14+ lg 6.7102141.1712.8PO430.10molL16.7102molL1 0.033molL16.19 計(jì)算10 mL濃度為0.30molL1的HAc和20ml濃度為0.15molL1HCN混合得到的溶液中的H+、Ac、CN。解： 因HAc比HCN 強(qiáng)得多，HAc和HCN混合時(shí)，按HAc 的濃度計(jì)算酸度c (HAc)10 0.30/ 300.10(molL1)c (HCN)20 0.15/ 300.10(mol

18、L1)HAc H+ + Ac c/Ka500 用最簡(jiǎn)式計(jì)算求CN離子濃度，應(yīng)考慮HAc電離出的H+ 對(duì)HCN電離的影響，設(shè)CN為x molL1 HAc H+ + CN 0.10x0.10 1.33103+x x 1.33103KHCNCNH+/HCN CN KHCNHCN/ H+6.21010 0.10/ 1.33103 4.7108(molL1)6.20 今有三種酸ClCH2COOH 、HCOOH 和(CH3)2AsO2H，它們的電離常數(shù)分別為1.40103、1.77104和6.40107，試問(wèn)： ( l )配制pH 3.50的緩沖溶液選用哪種酸最好？( 2 )需要多少毫升濃度為4.0 mo

19、lL1的酸和多少克NaOH才能配成1L共軛酸堿對(duì)的總濃度為l.0 molL1的緩沖溶液。解： 酸 Ka pKaClCH2COOH 1.40103 2.85HCOOH 1.77104 3.74(CH3)2AsO2H 6.40107 6.19 ( 1 )配制pH3.50的緩沖溶液選在pKa1的范圍的酸及其鹽的溶液較好，可見應(yīng)選HCOOH HCOONa；( 2 ) pH3.50 H+3.16104 molL1，設(shè)酸的濃度ca為x molL1，則鹽的濃度cs為(1x )依H+ Kaca/csca/cs3.16104/1.771041.78x/(1x)x ca0.64 molL1， cs(1x) 0.3

20、6 molL1需要NaoOH的克數(shù)為：0.36 molL1 40 gmol1 l L 14.4 g需要HCOOH 的mL 數(shù)為：0.64 molL1 l L/ 4.0 molL1 0.16 L160 mL 6.21計(jì)算下列反應(yīng)的平衡常數(shù)，并指出其中哪些是酸或堿的電離反應(yīng)。( l ) HCO3+ OH CO32 + H2O ( 2 ) HCO3+H3O+ H2CO3+ H2O( 3 ) CO32 + 2H3O+ H2CO3+ 2H2O ( 4 ) HPO42+ H2O H3O+ PO43 ( 5 ) HPO42+ H2O H2PO4+ OH ( 6 ) HAc+ CO32 HCO3+Ac ( 7

21、 ) HSO3+ OH SO32 + H2O ( 8 ) H2SO3+ SO32 2 HSO3解： ( l ) HCO3+ OH CO32 + H2O 酸堿反應(yīng)KK2/Kw 5.61011/ 1.010145.6103 ( 2 ) HCO3+H3O+ H2CO3+ H2O 酸堿反應(yīng) K1/K11/ 4.31072.3106 ( 3 ) CO32 + 2H3O+ H2CO3+ 2H2O 酸堿反應(yīng)K1/K1K21/ 4.3107 5.61011 4.11016 ( 4 ) HPO42+ H2O H3O+ PO43 電離平衡 K K3 2.21013( 5 ) HPO42+ H2O H2PO4+ O

22、H 電離平衡 K Kw/ K21.01014/6.231081.6107( 6 ) HAc+ CO32 HCO3+Ac 酸堿反應(yīng) K KHAc/ K21.76105/ 5.611011( 7 ) HSO3+ OH SO32 + H2O 酸堿反應(yīng) KK2/Kw1.02107/ 1.010141.0107( 8 ) H2SO3+ SO32 2 HSO3酸堿反應(yīng) K K1/ K21.54102/ 1.021071.51105，6.22 分別計(jì)算下列混合溶液的pH ( l ) 50.0 mL 0.200 moldm3NH4Cl和50.0 mL 0.200 moldm3NaOH 。( 2 ) 50.0

23、mL 0.200 moldm3NH4Cl和25.0 mL 0.200 moldm3NaOH。( 3 ) 25.0 mL 0.200 moldm3NH4Cl和50.0 mL 0.200 moldm3NaOH。( 4 ) 20.0 mL 1.00 moldm3H2C2O4和30.0 mL 1.00 moldm3NaOH。解： (1) NH4+ OH NH3H2Oc(NH3)生成 (50.0 0.200)/(50.0+ 50.0)0.100 (moldm3) c/Ka500 用最簡(jiǎn)式計(jì)算OH(2) 發(fā)生中和反應(yīng)，最后形成NH3NH4+的緩沖溶液c(NH3)生成(25.0 0.200)/(50.0+

24、25.0)0.0667(moldm3) c(NH4+)剩余(50.0 0.20025.0 0.200)/(50.0+ 25.0)0.0667(moldm3) 依OH Kbcb/cs1.77105 0.0667/ 0.06671.77105pH14+ lg1.77105144.759.25(3) 發(fā)生中和反應(yīng)，最后剩余NaOH，按剩余NaOH計(jì)算OH(50.0 0.20025.0 0.200)/(50.0+ 25.0)0.0667(moldm3) pH14+ lg0.0667141.1212.88(4) 此題可分兩步計(jì)算第一步H2C2O4先和NaOH反應(yīng)生成，然后HC2O4再和NaOH 反應(yīng)生成HC2O4和C2O42的緩沖溶液 H2C2O4 + OH HC2O4+H2O c(HC2O4)(20.0 0.100)/(20.0+ 30.0)0.40