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文檔簡介
1、第六章 酸堿平衡及其在分析中的應用6.1 寫出下列各物質(zhì)的共軛酸或共軛堿的形式,并給出對應的Ka、Kb值。(1) HCN, Ka6.2×l010 (2) NH3, Kb2.0×l05(3) HCOOH, Ka1.8×l04 (4) 苯酚, Ka1.1×l010(5) H2S, Ka11.3×l07 Ka27.1×l015(6) NO2, Kb2.2×l011 解: (1) HCN= H + CN HCN的共軛堿為CN,(2)NH3 + H+=NH4+ NH3的共軛酸為NH4+,(3)HCOOH=HCOO + H+ HCOOH
2、的共軛堿為HCOO ,(4)C6H5OH=C6H5O + H+ C6H5OH的共軛堿為C6H5O ,(5)H2S=HS + H+ H2S的共軛堿為HS, (6)NO2 + H+= HNO2 NO2的共軛酸為HNO2,6.2 雖然HCO3能給出質(zhì)子H+,但它的水溶液卻是堿性的,為什么?解: HCO3是一種兩性物質(zhì),由于HCO3存在下列平衡:作為酸 HCO3 H+CO32 作為堿; HCO3+H2O OH+H2CO3 因為 Ka2·Kb1=1014 Ka1·Kb2=1014 又查表得: Ka14.3×107 Ka25.61×1011所以 Kb11.78
3、15;104 Kb22.3×108 作為酸Ka25.61×1011,作為堿Kb22.3×108,Kb2Ka2 表明其得H+的能力遠強于給H+的能力,所以它的水溶液是堿性的。6.3 計算下列各的pH(1)0.10mol·L1的HAc溶液 (2) 0.01mol·L1的NH4Cl溶液(3)0.10mol·L1的KH2PO4溶液(1)解: 0.05可以用近似式 H+=又因為 400所以又可進一步用近似式 H+=H+=·L1pH= lgH+=2.87(2)解: 0.05可以用近似式 H+=又因為 400所以又可進一步用近似式 H+=
4、H+=·L1pH= lgH+=5.65(3) 解 Ka1=7.6×103,Ka2=6.3×108。解: =0.05所以可忽略水的離解,Ka2HA +KW可近似為Ka2HA HA =0.1,20 Ka1=20×7.6×103=1.52×101, HA 20 Ka1 H+ = mol·L1 所以 pH=6.4寫出下列各物質(zhì)的共軛酸、堿,并指出哪些物質(zhì)是兩性物質(zhì)。HAc、NH3、HCOOH、H2O、HCO3、NH4+、Fe(H2O)63+、H2PO4、HS。解:HAcNH3HCOOHH2OHCO3NH4+Fe(H2O)63+H2P
5、O4HS共軛酸NH4+H3O+H2CO3H3PO4H2S共軛堿AcHCOOOHCO32NH3Fe(H2O)5OH2+HPO42S2兩性兩性兩性兩性6.5 將pH為1.00和4.00的兩種HCl溶液等體積混合,求混合液pH。解:混合后溶液中H+濃度為H+= mol·L1 pH= lgH+=1.306.6 將pH為9.00和13.00的兩種NaOH溶液按體積比為21混合,求混合液pH。解:混合后溶液中OH 濃度為: OH = mol·L1 pOH= lg OH =1.47 pH=14pOH=12.536.7 HAc的Ka=1.8×105,0.1mol·L1的
6、HAc溶液和與pH=2.0的溶液等體積混合,求混合液中Ac的濃度。 解:由于是等體積混合,所以 mol·L1H+= mol·L1由于HAc電離出H+很少,所以H+5.0×103Ac = mol·L16.8 已知ZnS的溶度積KSP,ZnS=,設鋅的總濃度為0.10 mol·L1,H2S+HS+S2之和也為0.10 mol·L1,在下列pH下,ZnS能否沉淀。(1)pH=1 (2)pH=3 (3)pH=4 (4)pH=6解: 查表得 Ka1=1.32×107,Ka2=7.10×1015 (1) 當pH=1時,H+=1
7、01 , ZnS能沉淀。 (2) 當pH=3時,H+=103 , ZnS能沉淀。 (3) 當pH=4,H+=104 , ZnS能沉淀。(4) 當pH=6時,H+=106 , ZnS能沉淀。6.9 計算濃度均為0.15 mol·L1的下列各溶液的pH。(1) 苯酚(Ka=1.3×1010) (2)CH2=CHCOOH(Ka=5.6×105)(3)氯丁銨(C4H9NH3Cl,Ka=4.1×1010 (4)吡啶硝酸鹽(C5H5NHNO3,Ka=5.6×106)(1) 解:0.05又因為 400所以 H+=H+=·L1pH= lgH+=5.3
8、5(2) 解:0.05又因為 400所以 H+=H+=·L1pH= lgH+=2.54(3) 解: Ka=4.1×1010, 0.05又因為 400所以 OH=·L1pOH= lgOH =2.72 pH=11.28(4)解:0.05又因為 400所以 H+=H+=·L1pH= lgH+=3.046.10 計算下列各溶液的電離度和pH。(1)0.10mol·L1的HAc溶液 (2) 0.1mol·L1的HCOOH溶液HA H+ + A(3)0.20mol·L1的HAc溶液 (4) 0.2mol·L1的HCOOH溶液解
9、: C c c H+=c(1)Ka=1.8×105=0.013 H+=c=0.013×0.10=0.0013 pH=2.88(2)Ka=1.77×104=0.041 H+=c=0.041×0.10=0.0041 pH=2.39(3)Ka=1.8×105=0.0094 H+=c=0.0094×0.20=0.0019 pH=2.72(4)Ka=1.77×104=0.029 H+=c=0.041×0.20=0.0058 pH=2.236.11 計算下列各緩沖溶液的pH。(1) 6mol·L1的HAc34mL,5
10、0gNaAc·3H2O配制成500mL水溶液;解:MNaAc·3H2O=136·L1,·L1由于、均較大,所以pH= (2)0.1mol·L1乳酸和0.1mol·L1的乳酸鈉(Kb=2.6×104)等體積混合;解: Kb=2.6×104,Ka=3.85×1011由于是等體積混合,所以 mol·L1, mol·L1由于、均較大,所以pOH= pH=14pOH=10.42(3)0.1mol·L1鄰硝基酚(Ka=1.6×107)和0.1mol·L1的鄰硝基酚鈉等
11、體積混合;解:由于是等體積混合,所以 mol·L1, mol·L1由于、均較大,所以pH= (4) 15mol·L1的氨水65mL,30g NH4Cl配制成500mL水溶液;解: 查表得:Kb=1.8×105, Ka=5.6×1010 MNH4Cl=53.5·L1,·L1由于、均較大,所以pH= (5)0.05mol·L1KH2PO4和0.05mol·L1的Na2HPO4等體積混合;解:查表得:Ka2=6.3×108由于、均較大,所以pH= (6)0.05mol·L1NaHCO3溶液5
12、0mL,加入0.10mol·L1的NaOH溶液16.5mL后,稀釋到100mL。解: NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O加入NaOH溶液后,NaHCO3和NaOH反應,溶液中剩余NaHCO3的濃度為:·L1溶液中Na2CO3的濃度為:·L1由于、均較大,所以pH= (7)0.05mol·L1NaH2PO450mL,加入0.10mol·L1的NaOH溶液9.1mL后,稀釋到100mL。解: NaH2PO4+NaOH= Na2HPO4+H2O加入NaOH溶液后,NaH2PO4和NaOH反應,溶液中剩余NaH2PO4的濃度為:·L
13、1溶液中Na2HPO4的濃度為:·L1由于、均較大,所以pH= 6.12 計算·L1的H2S溶液的pH、H+、HS和S2的濃度。解:查表得:Ka1=1.3×107,Ka2=7.1×1015,由于二級電離常數(shù)很小,因此可以似為一元弱酸。因為 0.05又因為 400所以 H+=·L1pH= lgH+=3.94= mol·L1= mol·L16.13 寫出下列物質(zhì)在水溶液中的質(zhì)子條件:(1)NH3·H2O (2)NH4Ac (3)(NH4)2HPO4(5)CH3COOH (5)Na2C2O4 (6)NaHCO3解:(1)
14、 (2) (3) (4)(5)(6)6. 14 選擇適合于下列滴定體系的指示劑。(1) 用0.01mol·L1HCl溶液滴定25mL0.01mol·L1的NaOH溶液。解:化學計量點還差0.02mL時,99.9的NaOH已被中和,還有0.1的NaOH存在溶液中,溶液仍呈堿性。因此OH= 4.00 × l06(mol·L1) pOHlgOH5.4 pH=8.6化學計量點時,NaOH和HC剛好完全中和,其溶液的pH7.00。 當HCl過量0.1時溶液中的NaOH已全部被中和,有0.1的HCl存在溶液中,溶液應為酸性,因此 H+ (mol·L1) p
15、H5.4 滴定突躍為8.65.4,選用溴甲酚綠或中性紅。(2) 用0.1mol·L1的NaOH溶液滴定0.1mol·L1的HCOOH。解:對于NaOH滴定弱酸HCOOH,由于NaOH的加人,生成HCOONa和HCOOH構成緩沖溶液,因此,溶液的PH變化也是緩慢的??疾旎瘜W計量點前后的0.1的情況。當99.9% HCOOH與NaOH 中和時,此時溶液中酸的濃度ca與共軛堿 cb 的濃度之比為1999 pH= =化學計量點時,NaOH和HCOOH剛好完全中和,生成HCOONa。則化學計量點pH=8.22當NaOH過量0.1時,溶液中決定pH的因素是過量的NaOH 濃度,當NaO
16、H過量0.02mL時,溶液中OH (mol·L1) pH=9.6 突躍范圍為6.749.6,選用酚酞或百里酚藍。(3) 用0.1mol·L1的NaOH溶液滴定c(H2C2O4)=0.1mol·L1的 草酸溶液。解: 查表得 ,由于二級離解常數(shù)均較大,且濃度不是很稀,因此可將其作為二元酸一次被滴定。則化學計量點pH=8.22當NaOH過量0.1時,溶液中決定pH的因素是過量的NaOH 濃度,當NaOH過量0.02mL時,溶液中OH (mol·L1) pH=9.6 突躍范圍為6.749.6,選用酚酞或百里酚藍。(4) 用0.1mol·L1
17、的HCl滴定0.1mol·L1的 NH3·H2O溶液。解:當99.9% NH3·H2O 與HCl 中和時,此時溶液中堿的濃度cb與共軛酸 ca 的濃度之比為1999 pOH= = pH=6.26化學計量點時,HCl和 NH3·H2O 剛好完全中和,生成 NH4Cl。則化學計量點時pH=5.28當HCl過量0.1時,溶液中決定pH的因素是過量的HCl 濃度,當HCl過量0.02mL時,溶液中H+ (mol·L1) pH=4.4 突躍范圍為6.264.4,選用甲基紅或溴甲酚綠。6.15 用鄰苯二甲酸氫鉀來標
18、定0.1mol· L1左右的NaOH溶液,若需要用掉NaOH溶液30mL左右,問需稱取的鄰苯二甲酸氫鉀約為多少克。解: 1 mol KHC8H4O4與1 mol NaOH 反應 KHC8H4O4為基本計量單元,=204.22 6.16 含有SO3的發(fā)煙硫酸0.3562g,溶于水后,用0.2103 mol· L1的NaOH滴定,耗去35.76mL,求此發(fā)煙硫酸中硫酸的百分含量。解:已知 SO3+H2O= H2SO4 H2SO4+2NaOH=Na2SO2+2H2O 所以SO3 基本計量單元SO3 = 40.0設發(fā)煙硫酸中硫酸的百分含量為x,則有, 解得84.45%6.17 稱取
19、混合堿試樣0.4826g,用0.1762 mol·L1的HCl溶液滴至酚酞變?yōu)闊o色,用去HCl標準溶液30.18mL。再加入甲基橙,滴至終點,又用去HCl標準溶液18.27mL。求試樣中的組成及各百分含量。解:由于30.18×48.45,所以混合堿由NaOH 和 Na2CO3組成。設:NaOH的含量為,Na2CO3的含量為:酚酞褪色,各堿只得到1個氫質(zhì)子: 甲基橙變色Na2CO3得2個質(zhì)子: 兩式相減得:6.18 粗銨鹽2.035g,加過量KOH溶液加熱,蒸出的氨吸收在0.5000 mol· L1的標準酸50.00mL中,過量的酸用0.1535 mol·
20、 L1的NaOH滴定,耗去2.032mL,試計算原銨鹽中NH4+的含量。解: NH4+OH=NH3+H2O NH3+H+= NH4+H+OH=H2O設原銨鹽NH4+的含量為x :則有 解得%6.19 稱取混合堿試樣0.4927g,用0.2136 mol·L1的HCl溶液滴至酚酞變?yōu)闊o色,用去HCl標準溶液15.62mL。再加入甲基橙,繼續(xù)滴定,滴至甲基橙變?yōu)槌壬?,共用去HCl標準溶液36.54mL。求試樣中的組成及各百分含量。解:由于15.62×36.54,所以混合堿由NaHCO3 和 Na2CO3組成。設:NaHCO3的含量為,Na2CO3的含量為:酚酞褪色,Na2CO3
21、只得到1個氫質(zhì)子: 甲基橙變色Na2CO3得2個質(zhì)子,NaHCO3得1個質(zhì)子: 解得 6.20 稱取純的四草酸氫鉀(KHC2O4·H2C2O4·H2O)2.587g來標定NaOH溶液,滴至終點,用去NaOH 28.49mL,求NaOH 溶液濃度。解: KHC2O4·H2C2O4·H2O+3NaOH= KNaC2O4·Na2C2O4+4 H2O 所以 所以KHC2O4·H2C2O4·H2O 基本計量單元 KHC2O4·H2C2O4·H2O 設NaOH的濃度為x,則有 解得 mol·L16.21 乙酰水楊酸(APC)
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