第六章 酸堿平衡及其在分析中的應用

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）