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文檔簡介

1、第5章 酸堿滴定法思考題與習(xí)題1下列各組酸堿物質(zhì)中,哪些是共軛酸堿對?(1) OH-H3O+ (2) H2SO4SO42- (3) C2H5OHC2H5OH2+ (4) NH3NH4+ (5) H2C2O4C2O42- (6) Na2CO3CO32- (7) HS-S2- (8) H2PO4-H3PO4 (9) (CH2)6N4H+(CH2)6N4(10) HAcAc-答:(3)、(4)、(7)、(8)、(9)、(10)是共軛酸堿對。2. 寫出下列溶液的質(zhì)子條件式。(1) 0.1 mol/L NH3·H2O (2) 0.1mol/L H2C2O4 (3) 0.1mol/L (NH4)

2、2HPO4(4) 0.1 mol/L Na2S (5) 0.1mol/L (NH4)2CO3 (6) 0.1mol/L NaOH(7) 0.1mol/L H2SO4 (8) 0.1mol/L H3BO3 答:(1)H+ NH4= OH-(2)H+= OH-+H C2O4-+2 C2O42-(3)H+H2PO4-+2 H3PO4=NH3+PO43-+OH-(4)H+ HS-+2 H2S= OH-(5)H+H CO3 -+2H2 CO3 = OH-+ NH3(6)H+0.1= OH-(7)H+= OH-+H SO4 -+2SO4 2-或H+= OH-+0.1+2SO4 2-(8)H+= H2BO3

3、-+OH-3. 欲配制pH為5的緩沖溶液,應(yīng)選下列何種酸及其共軛堿體系?(1) 一氯乙酸(pKa=2.86) (2) 鄰苯二甲酸氫鉀KHP (pKa2=5.41)(3) 甲酸(pKa=3.74) (4) HAc(pKa=4.74)(5) 苯甲酸(pKa=4.21) (6) HF (pKa=3.14)答:由pHpKa可知,應(yīng)選HAc -NaAc配制pH為5左右的緩沖溶液。4以NaOH或HCl溶液滴定下列溶液時,在滴定曲線上出現(xiàn)幾個滴定突戰(zhàn)躍?分別采用何種指示劑確定終點?(1) H2SO4 (2) HClNH4Cl (3) NH3·H2ONaOH (4) H2C2O4 (5) HFHAc

4、 (6) Na2HPO4NaOH(7) H3PO4 (8) Na2CO3Na3PO4 (9) HClH3PO4答:突躍數(shù)指示劑H2S041酚酞,甲基橙等HClNH4Cl1甲基紅NH3·H2ONaOH1甲基紅H2C2O41酚酞HFHAc1酚酞Na2HPO4NaOH2Sp1酚酞, Sp2 甲基橙H3PO42Sp1甲基橙, Sp2酚酞Na2CO3Na3PO42Sp1酚酞, Sp2 甲基橙HClH3PO42Sp1甲基橙, Sp2酚酞 5. 下列各物質(zhì)的濃度均為0.1 mol/L,能否用等濃度的強酸強堿標準溶液滴定?如果能夠,應(yīng)選用哪種指示劑確定終點?(1) 苯酚(pKa=9.95) (2)

5、NaHS(pKa2=14.92, pKb2=6.76)(3) 吡啶(pKb=8.77) (4) NaF (HF的pKa=3.14) (5) 苯甲酸(pKa=4.21) (6) HAc(pKa=4.74)答:(2)NaHS(pKa2=14.92, pKb2=6.76),可用HCl標準溶液滴定,甲基橙為指示劑。 (5)苯甲酸(pKa=4.21),可用NaOH標準溶液滴定,酚酞為指示劑。 (6) HAc(pKa=4.74),可用NaOH標準溶液滴定,酚酞為指示劑。6一元弱酸(堿)直接準確滴定的條件是cspKa10-8或cspKb10-8。如果以Kt表示滴定反應(yīng)的平衡常數(shù),則一元弱酸(堿)滴定反應(yīng)的c

6、spKt應(yīng)是多少?答:因為Kt=Ka/Kw,Ka=Kt·Kw, 所以cspKa=csp·Kt·Kwcsp·Kt = cspKa/Kw10-8/10-1467酸堿滴定中選擇指示劑的原則是什么?答:選擇指示劑的原則是:指示劑的變色范圍全部或部分落在突躍范圍內(nèi)。 8某酸堿指示劑HIn的KHIn=10-5,則該指示劑的理論變色點和變色范圍是多少?答:該指示劑的理論變色點是pH=pKHIn=5,變色范圍是pH=pKHIn±1,pH 469判斷下列情況對測定結(jié)果的影響。(1)用吸收了CO2的NaOH標準溶液測定某一元強酸的濃度,分別用甲基橙或酚酞指示終點時

7、。(2)用吸收了CO2的NaOH標準溶液測定某一元弱酸的濃度。 (3)標定NaOH溶液的濃度采用了部分風干的H2C204·2H2O。(4)用在110烘過的Na2CO3標定HCl溶液的濃度。(5)標定NaOH溶液時所用的基準物鄰苯二甲酸氫鉀中混有鄰苯二甲酸。(6)用在相對濕度為30的容器中保存的硼砂標定HCl溶液的濃度。答:(1)NaOH標準溶液吸收了CO2生成Na2CO3,當用酚酞指示終點時,Na2CO3與強酸反應(yīng)生成NaHCO3,多消耗了NaOH標準溶液,因此測出的強酸的濃度偏高。如果用甲基橙指示終點,NaOH標準溶液中的Na2CO3與強酸反應(yīng)生成CO2和水,此時對測定結(jié)果的準確度

8、無影響。(2)當用吸收了CO2的NaOH標準溶液測定某一元弱酸的濃度時,只能用酚酞指示終點,故測出的弱酸的濃度偏高。(3)因為c(NaOH)=當H2C204·2H2O有部分風化時,V(NaOH)增大,使標定所得NaOH的濃度偏低。(4)在110烘過的Na2CO3時,V(NaOH)減少,使標定所得NaOH的濃度偏高。(5)Na2C03應(yīng)在270烘干,當用110烘過的Na2CO3作基準物時,Na2CO3中可能有一些水分,滴定時消耗HCl溶液減少,使標定HCl溶液濃度偏高。(6)當空氣相對濕度小于39%時,硼砂容易失去結(jié)晶水,故用在相對濕度為30的容器 中保存的硼砂標定HCl溶液濃度時,會

9、使標定HCl溶液濃度偏低。10有一堿液可能含NaOH、Na2CO3、NaHCO3或它們的混合物。若用HCl溶液滴定至酚酞變色,消耗HCl溶液的體積為V1 mL,繼續(xù)以甲基橙為指示劑滴定至橙色,又用去V2 mL,根據(jù)以下V1與V2的關(guān)系判斷該堿液的組成。(1)V1 = V2 (2)V1 =0,V20 (3)V1 0,V2=0(4)V1 V2 (5)V1 V2 答:(1)V1 = V2時,組成為Na2C03(2)V1=0,V20時,組成為NaHC03(3)V2=0,V1 0時,組成為Na0H(4)V1V2時,組成為Na2C03和Na0H(5)V1V2時,組成為Na2C03和NaHC03,11用非水

10、滴定法測定下列物質(zhì)時,哪些宜選擇堿性溶劑,哪些宜選擇酸性溶劑?(1)吡啶(pKb=8.77) (2)NaAc(pKb=9.26) (3)氫氰酸(pKa=9.14) (4)NH4Cl(pKa=9.26) (5)硼酸(pKa=9.24) (6)喹啉(pKb=9.2)答:(1)、(2)、(6)宜選擇酸性溶劑;(3)、(4)、(5)宜選擇堿性溶劑。12設(shè)計方案測定下列混合液中各組分的含量(包括測定原理、標準溶液、指示劑和含量計算公式,以g/mL表示)。 (1) HClH3BO3 (2) HClH3PO4 (3) NH3·H2ONH4Cl (4) HAcNaAc (5) NaOHNa3PO4

11、(6) 硼砂H3BO3答:(1)測定原理:HCl+NaOH = NaCl+H2O以NaOH為標準溶液,甲基紅為指示劑,消耗V1 mL,測出HCl含量為然后加入甘露醇和硼酸反應(yīng),以NaOH為標準溶液滴定生成的配位酸,以酚酞指示滴定終點,消耗V2 mL。硼酸的含量為(2)測定原理:HCl + NaOH = NaCl+H2OH3PO4 + NaOH = NaH2PO4 +H2O以NaOH為標準溶液,甲基橙為指示劑,滴定至黃色,消耗V1 mL;加入酚酞指示劑,再用NaOH溶液滴定至淺紅色,又消耗V2 mL;測出混合試液中HCl、H3PO4含量分別為NaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 +H

12、2O(3)測定原理:NH3 + HCl = NH4Cl以HCl為標準溶液,甲基紅為指示劑,消耗V1 mL,測出NH3·H2O含量為然后加入甲醛和NH4Cl反應(yīng),4 NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+ + 3H+ + 6H2O(CH2)6N4H+ + 3H+ + 4OH- = (CH2)6N4 + 4H2O以NaOH為標準溶液,酚酞為指示劑,滴定至淺紅色,消耗V2 mL,銨鹽中氮的含量為(4)測定原理:HAc + NaOH = NaAc+H2O以NaOH為標準溶液,酚酞為指示劑,滴至淺紅色,消耗V1 mL;另取一份試液,用H+型陽離子交換樹脂進行交換,洗脫液用NaOH溶

13、液滴定,酚酞為指示劑,滴至淺紅色,消耗V2 mL;測出混合試液中HAc、NaAc含量分別為(5)測定原理:HCl + NaOH = NaCl+H2OHCl + Na3PO4 = Na2HPO4 +H2O以HCl為標準溶液,酚酞為指示劑,滴定至淺紅色,消耗V1 mL;加入甲基橙指示劑,再用HCl溶液滴定至橙紅色,又消耗V2 mL;測出混合試液中NaOH、Na3PO4含量分別為Na2HPO4 + HCl = NaH2PO4+H2O(6)測定原理:2HCl + Na2B4O7+5H2O = 2NaCl + 4H3BO3以HCl為標準溶液,甲基紅為指示劑,滴定至淺紅色,消耗V1 mL;然后加入甘露醇和

14、硼酸反應(yīng),以NaOH為標準溶液,以酚酞為指示劑,滴定至粉紅色,消耗V2 mL。硼酸的含量為13已知H3PO4的總濃度為0.1 mol/L,計算pH=5.0時,H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-型體對應(yīng)的分布系數(shù)(3,2,1,0)及其平衡濃度。解: pH=5.0時,H+=1.0×10-5 pH=5.0時, c=0.1mol·L-1 H3PO4=0.0013×0.1=1.3×10-4 mol/L H2PO4-=0.9924×0.1=0.09924 mol/L HPO42-=0.0063×0.1=6.3×10-4

15、mol/LPO43-=0×0.1=0 mol/L14計算下列各溶液的pH值。 (1)2.0×10-7 mol/L NaOH;  (2)0.10 mol/L HCN;             (3)0.10 mol/L H3BO3; (4) 0.10 mol/L H2C2O4       (5)0.010 mol/L Na2S;    &#

16、160;       (6)0.05 mol/L K2HPO4(7)0.15 mol/L NH4Ac (8)0.10 mol/L NH3·H2O0.25 mol/L NH4Cl混合溶液(9)0.10 mol/L 乳酸0.05 mol/L乳酸鈉混合溶液解:(1)2.0×10-7 mol/L NaOH;因為c=2.0×10-710-6 mol/L,不可忽略H+, 或pH=14lg2.0×10-7 =7.38(2)0.10 mol/L HCN;c/Ka=0.1/(6.2×10-10) >

17、;100, cKa>10Kw     pH=5.12(3)0.10 mol/L H3BO3; c/Ka=0.1/(10-9.24) >100, cKa=0.1×10-9.24>10KwpH=5.12(4)0.10 mol/L H2C2O4 ;H2C2O4  是二元酸,查表得pKa1=1.23;pKa2=4.19,Ka1Ka2,可忽略酸的第二級解離,可按一元弱酸處理。c/Ka=0.1/(10-1.23) <100,cKa>10KwH+=pH=0.96檢驗:=0.05 (5)0.010 mol/L

18、Na2S;    查表得H2S的pKa1=6.89, pKa2=14.15, 故pKb1=pKwpKa2=-0.15,pKb2=7.11由于Kb1Kb2,按一元堿處理。, cKb1=0.01×10-6.89 10Kw , OH-= H+=2.79×10-10mol/L pH=9.55 (6)0.05 mol/L K2HPO4 (7)0.15 mol/L NH4AcNH3的Kb=1.8×10-5 Ka(HAc)=10-4.74 (8)0.10 mol/L NH3·H2O0.25 mol/L NH4Cl混合溶液已知NH

19、4的Ka=5.6×10-10,最簡式: 由于caH+-OH-,且cbOH- -H+,所以采用最簡式計算是允許的。 (9)0.10 mol/L 乳酸0.05 mol/L乳酸鈉混合溶液ca=0.1mol/L,cb=0.05mol/L 用緩沖溶液的最簡式計算: = pH=3.4615計算pH=8.0時,0.20 mol/L NaHCO3溶液中各型的平衡濃度。解:NaHCO3在溶液中存在的形式: H2CO3,HCO3-,CO32-,總濃度c應(yīng)為上述存在形式的平衡濃度之和,即 c= H2CO3+ HCO+ CO=0.20mol/L,且H+=10-8則: H2CO3=c HCO=c CO=c16

20、配制pH =10.0,總濃度1.00 mol/L的NH3-NH4Cl緩沖溶液1 L,需要用13.5 mol/L的濃氨水多少毫升,NH4Cl多少克?解:由pH=pKa+lg ,得10=9.26+lg 所以lg=0.74 得 =5.50 由于 c+c=1.0 mol/L 則c=0.85mol/L ,c=0.15mol/L 所以需要用13.5 mol/L的氨水: 需要NH4Cl:0.15×53.5=8.03g17配制pH =5.0,總濃度0.20 mol/L的HAcNaAc緩沖溶液500 mL,需要用17.5 mol/L的冰醋酸多少毫升,NaAc多少克?解:由pH=pKa-lg ,得5=4

21、.74- lg 所以lg=-0.26 得 =0.55mol/L 由于 c+c=0.2mol/L 則c=0.07mol/L ,c=0.13mol/L 所以需要用17.5 mol/L的冰醋酸: 需要NaAc:0.13×0.5×82=5.33g18在100 mL 0.50 mol/L HAc1.0 mol/L NaAc緩沖溶液中加入1 mL 12 mol/L HCl溶液后,pH改變了多少? 解:未加入1 mL 12 mol/L HCl溶液前:pH=pKalg=4.74lg=5.04 加入1 mL 12 mol/L HCl溶液后:c(HCl)=pH=4.74lg=4.04pH= p

22、H pH=5.04-4.04=1.019計算用0.1000 mol/L HCl標準溶液滴定20.00 mL同濃度的氨水溶液至化學(xué)計量點的pH值及滴定突躍范圍。若以甲基紅為指示劑(變色點pH=5.0),終點誤差是多少?解:加入同濃度的氨水溶液至化學(xué)計量點時的產(chǎn)物為0.05mol/L NH4Cl,且因為, cKa>10Kw所以     pH=lgH+=5.28當加入19.98ml的0.1000 mol/L HCl標準溶液時:pH=pKa3=9.263=6.26 當加入20.02ml的0.1000 mol/L HCl標準溶液時:pH=4.3 因此滴定突躍的范圍:4

23、.3-6.26已知氨水的,變色點pH=5.020用0.1000 mol/L NaOH標準溶液滴定20.00 mL同濃度的甲酸溶液,計算化學(xué)計量點的pH值及滴定突躍范圍。若以酚酞為指示劑(變色點pH=9.0),終點誤差是多少?解:加入同濃度的NaOH溶液至化學(xué)計量點時的產(chǎn)物為0.05mol/L HCOONa,且因為, cKa>10Kw所以 pH=14-pOH=8.22當加入19.98ml的0.1000 mol/LNaOH標準溶液時:pH=pKa+3=3.74+3=6.74 當加入20.02ml的0.1000 mol/LNaOH標準溶液時:pH=9.7 因此滴定突躍的范圍:6.74-9.7已

24、知HCOOH的K,變色點pH=9.0, 則 21在0.1000 mol/L H3BO3溶液中加入一定量的甘油,反應(yīng)生成的配位酸(Ka=4.0×10-6)用0.1000 mol/L NaOH標準溶液滴定到酚酞變色(變色點pH=9.0),計算化學(xué)計量點的pH值和終點誤差。解:加入同濃度的NaOH溶液至化學(xué)計量點時的產(chǎn)物為0.05mol/L 有關(guān)配位酸的鈉鹽,且因為, cKa>10Kw所以O(shè)H-=     pH=14pOH=9.05已知配位酸的K,變色點pH=9.0 22某二元弱酸H2A,在pH=2.00時,H2A=HA-;pH=7.20時,HA-=A2

25、-;求(1)H2A的計算pKa1和pKa2;(2)此二元弱酸能否分步滴定,其化學(xué)第一、第二化學(xué)計量點各是多少?(3)各選擇何種指示劑確定終點?解: (1) 當pH=2.00時,H2A=HA-, ,得K 當pH=7.2時,HA-=A2-,得K(2) 該二元酸滿足:10-8,105因此該二元酸可以分步滴定。第一化學(xué)計量點:H=2.5×10-5mol/L, 則pH=4.60可以選用甲基紅為指示劑,滴定終點溶液由紅變黃。第二化學(xué)計量點:若用0.100mol/L的NaOH滴定相同濃度的二元酸,則達到終點時OH-=pH=14pOH=7.26可以選用溴百里酚藍為指示劑,滴定終點溶液由黃變藍。23稱

26、取1.000克某一元弱酸試樣,溶于50.00 mL水。以酚酞為指示劑,用0.1000 mol/L NaOH標準溶液滴定至終點,消耗NaOH標準溶液26.50 mL。當加入10.00 mL NaOH標準溶液時,pH=5.00。求該弱酸的摩爾質(zhì)量和解離常數(shù)Ka。解:設(shè)一元酸的摩爾質(zhì)量為M, 由題意得: 解得M=377.36 g/mol加入10.00 mL NaOH標準溶液后,生產(chǎn)的n(B-)=0.1000, 剩余的n(HB)由 代入數(shù)據(jù)得 5.00=pKpK=5.22, 則K24稱取2.000 g面粉試樣,經(jīng)濃硫酸消化后,用濃NaOH堿化并加熱蒸餾,蒸出的NH3以過量的飽和硼酸溶液吸收,吸收液用0

27、.1200 mol/L HCl溶液滴定至終點,消耗45.50 mL,計算面粉中粗蛋白質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)。已知面粉中粗蛋白質(zhì)含量是將氮含量乘以5.7而得到。H2SO4, K2SO4解:反應(yīng)過程如下:CuSO4或汞鹽CmHnN CO2H2ONH4+ OH-NH4+ = NH3H2OH3BO3NH3 = H2BO3-NH4+H+H2BO3- = H3BO3 所以反應(yīng)物的質(zhì)量的關(guān)系: 25稱取0.500 g石灰石,用少量水潤濕后加入25.00 mL 0.1500 mol/L HCI溶液溶解,過量的鹽酸用10.00 mL NaOH溶液返滴。已知1 mL NaOH溶液相當于1.10 mL HCl溶液。求石灰石中

28、CaCO3的百分含量。解:依據(jù)題題:所以石灰石中CaCO3的百分含量為:26稱取1.000 g混合堿(可能含NaOH或Na2CO3、NaHCO3或它們的混合物)試樣,以酚酞為指示劑,用0.2500 mol/L HCI溶液滴定至終點,用去鹽酸溶液38.10 mL,加入甲基橙指示劑,繼續(xù)用HCI溶液滴定至橙色,又用去鹽酸溶液25.40 mL。判斷混合堿的組成并計算試樣中各組分的百分含量。解:由于V1=38.10mL,V2=25.40mL V1>V2,所以該混合堿成分為NaOH與Na2CO3的混合物。發(fā)生的反應(yīng):酚酞指示:NaOH + HCl = NaCl + H2O ; Na2CO3 + H

29、Cl = NaHCO3 + H2O甲基橙指示:NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2所以 n(Na2CO3)=c(HCl)×V2 n(NaOH)=c(HCl)×(V1-V2) 27稱取0.7500 g混合堿(可能含NaOH或Na2CO3、NaHCO3或它們的混合物)試樣,以酚酞為指示劑,用0.2000 mol/L HCI標準溶液滴定至終點,用去鹽酸溶液28.70 mL。加入甲基橙指示劑后,繼續(xù)用HCI溶液滴定至橙色,又用去鹽酸溶液32.10 mL。判斷混合堿的組成并計算試樣中各組分的百分含量。解:由于V1=28.70ml,V2=32.10ml V1&

30、lt;V2,所以該混合堿成分為Na2CO3與NaHCO3的混合物。發(fā)生的反應(yīng):酚酞指示: Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + H2O甲基橙指示:NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2所以n(Na2CO3)=c(HCl)×V1 n(NaHCO3)=c(HCl)×(V2-V1) 28有一混合堿試樣,可能含Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4或它們的混合物。稱取2.000 g試樣,溶解后以酚酞為指示劑,用0.3000 mol/L HCI溶液滴定至終點,用去18.90 mL;加入甲基橙指示劑后,繼續(xù)用HCI溶液滴定至橙色,又用去28.30

31、 mL。判斷混合堿的組成并計算試樣中各組分的百分含量。解:由于V1=18.90 ml,V2=28.30 ml V1<V2,所以該混合堿成分為Na3PO4和Na2HPO4的混合物。發(fā)生的反應(yīng):酚酞指示: Na3PO4 + HCl = Na2HPO4 +NaCl甲基橙指示:Na2HPO4 + HCl = NaH2PO4 +NaCl所以 n(Na3PO4)=c(HCl)×V1 n (Na2HPO4)=c(HCl)×(V2V1) 29稱取鋼樣1.000 g,溶解后,將其中的磷轉(zhuǎn)化為磷酸,然后在HNO3介質(zhì)中加入鉬酸銨沉淀為磷鉬酸銨。沉淀經(jīng)過濾并用水洗滌至中性后,用25.00 mL 0.1100 mol/L NaOH溶液溶解,過量的NaOH溶液用HNO3返滴定至酚酞剛好褪色,耗去0.2500 mol/L HNO3 溶液

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