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14 第四章第四章 酸酸 碱碱 滴滴 定定 法法 思考题思考题 4 14 14 14 1 1 质子理论和电离理论的最主要不同点是什么 答 1 定义不同 质子理论认为 凡是能给出质子的物质是酸 凡是能接受质子的 物质是碱 而电离理论认为 电解质离解时所生成的阳离子全部是 H 的物质是酸 离解时 所生成的阴离子全部是 OH 的物质是碱 2 使用范围不同 电离理论具有一定的局限性 它只适用于水溶液 不适用于非 水溶液 也不能解释有的物质 如 NH3 虽不含 OH 但具有碱性的事实 而质子理论却 能对水溶液和非水溶液中的酸碱平衡问题统一加以考虑 3 对于酸碱反应的本质认识不同 质子理论认为各种酸碱反应过程都是质子的转 移过程 而电离理论则将酸碱反应分为酸碱中和反应 酸碱离解反应及盐的水解反应 2 写出下列酸的共轭碱 H2PO4 NH4 HPO42 HCO3 H2O 苯酚 答 上述酸的共轭碱分别为 HPO42 NH3 PO43 CO32 OH C6H5O 3 写出下列碱的共轭酸 H2PO4 HC2O4 HPO42 HCO3 H2O C2H5OH 答 上述碱的共轭酸分别为 H3PO4 H2C2O4 H2PO4 H2CO3 H3O C2H5OH2 4 从下列物质中 找出共轭酸碱对 HOAc NH4 F CH2 6N4H H2PO4 CN OAc HCO3 H3PO4 CH2 6N4 NH3 HCN HF CO32 答 由 酸 碱 质 子 理 论 可 知 上 述 为 共 轭 酸 碱 对 的 分 别 是 HOAc OAc NH4 NH3 HF F CH2 6N4H CH2 6N4 H3PO4 H2PO4 HCN CN HCO3 CO32 5 上题的各种共轭酸和共轭碱中 哪个是最强的酸 哪个是最强的碱 试按强弱顺序 把它们排列起来 答 4 题中的各种共轭酸碱中 最强的酸是 H3PO4 最强的碱是 CO32 酸性由强到弱的顺序为 H3PO4 HF HOAc CH2 6N4H HCN NH4 HCO3 碱性由强到弱的顺序为 CO32 NH3 CN CH2 6N4 OAc F H2PO4 6 HCl 要比 HOAc 强得多 在 1mol L 1HCl 和 1mol L 1HOAc溶液中 哪一个的 H3O 较高 它们中和 NaOH 的能力哪一个较大 为什么 答 HCl 溶液中 H3O 较高 HCl 和 HOAc 中和 NaOH 的能力相同 因为 HCl 给出质子的能力强 在水溶液中几乎全部离解 为一强酸 而 HOAc 给出质 15 子的能力比较弱 在水溶液中只能部分离解 因此 HCl 溶液中 H3O 较高 因为相同物质的量的HCl和HOAc可以中和相同物质的量的NaOH 所以HCl和 HOAc 中和 NaOH 的能力相同 7 写出下列物质在水溶液中的质子条件 1 NH3 H2O 2 NaHCO3 3 Na2CO3 答 1 NH3 H2OPBE H NH4 OH 2 NaHCO3PBE H H2CO3 OH CO32 3 Na2CO3PBE H HCO32 2 H2CO3 OH 8 写出下列物质在水溶液中的质子条件 1 NH4HCO3 2 NH4 2HPO4 3 NH4H2PO4 答 1 NH4HCO3PBE H H2CO3 OH NH3 CO32 2 NH4 2HPO4PBE H H2PO4 2 H3PO4 OH NH3 PO43 3 NH4H2PO4PBE H H3PO4 OH NH3 2 PO43 HPO42 9 为什么弱酸及其共轭碱所组成的混合溶液具有控制溶液 pH 的能力 如果我们希望 把溶液控制在强酸性 例如 pH12 应该怎么办 答 由弱酸及其共轭碱 HA A 所组成的混合溶液之所以能够控制溶液的 pH 是 因为当向该溶液中加入少量酸时 溶液中的 A 将与加入的 H 反应生成 HA 从而使溶 液中 H 变化很小 相反 当加入少量碱时 溶液中存在的 HA 将与加入的 OH 发生反应 使溶液中 OH 基本保持恒定 欲把溶液控制在强酸性 例如 pH12 可采用浓度较高的强碱性溶液 10 有三种缓冲溶液 它们的组成如下 1 1 0 mol L 1HOAc 1 0 mol L 1NaOAc 2 1 0 mol L 1HOAc 0 01 mol L 1NaOAc 3 0 01 mol L 1HOAc 1 0 mol L 1NaOAc 这三种缓冲溶液的缓冲能力 或缓冲容量 有什么不同 加入稍多的酸或稍多的碱时 哪 种溶液的 pH 将发生较大的改变 哪种溶液仍具有较好的缓冲作用 答 在上述三种缓冲溶液中 第一种缓冲溶液的缓冲能力最大 其他两种溶液的缓冲 能力都比较小 这是因为缓冲溶液的浓度越高 溶液中共轭酸碱的浓度越接近 即 ca cb 1 时 缓冲溶液的缓冲能力越大 当向溶液中加入稍多酸时 第二种溶液的 pH 将发生较大的变化 加入稍多碱时 第 16 三种溶液的 pH 将发生较大的变化 第一种溶液仍具有较好的缓冲作用 11 欲配制 pH 为 3 左右的缓冲溶液 应选下列何种酸及其共轭碱 括号内为 pKa HOAc 4 74 甲酸 3 74 一氯乙酸 2 86 二氯乙酸 1 30 苯酚 9 95 答 欲配制 pH 为 3 左右的缓冲溶液 应选用一氯乙酸及其共轭碱组成的溶液 12 下列各种溶液 pH 是 7 7 还是 7 为什么 NH4NO3 NH4OAc Na2SO4 处于大气中水的 H2O 答 上述溶液中 pH 7 的溶液是 NH4OAc Na2SO4溶液 pH 7 的是 NH4NO3和处于 大气中的 H2O 因为 NH4OAc 为弱酸弱碱盐 H 其中 Ka 10 9 26 Ka 10 4 74 所以 pH 7 aaK K Na2SO4为强酸强碱盐 所以其溶液的 pH 7 NH4NO3为强酸弱碱盐 NH4 可给出质子 使溶液的 pH 7 处于大气中的水会吸收空气中的 SO2 CO2气体 生成 H2SO3 H2CO3 由于二者均 为二元弱酸 可给出质子使溶液呈酸性 因此其 pH10Kw c Ka 105 所以应采用最简式计算 H 10 2 87mol L 1 a cK 4 74 100 10 pH 2 87 2 0 10mol L 1NH3 H2O cKb 10Kw c Kb 105 所以 OH 10 2 87mol L 1 b cK 4 74 100 10 pOH 2 87 pH 14 2 87 11 13 3 0 15mol L 1NH4Cl 已知 NH3的 pKb 4 74 则 NH4Cl 的 pKa 14 4 74 9 26 cKa 10Kw c Ka 105 所以 H 10 5 04mol L 1 a cK 9 26 100 15 pH 5 04 4 0 15mol L 1NaOAc 19 由 HOAc 的 pKa 4 74 可知 NaOAc 的 pKb 14 4 74 9 26 cKb 10Kw c Kb 105 所以 OH 10 5 04mol L 1 b cK 9 26 100 15 pOH 5 04 pH 14 5 04 8 96 6 计算浓度为 0 12mol L 1的下列物质水溶液的 pH 值 括号内为 pKa 1 苯酚 9 95 2 丙烯酸 4 25 3 吡啶的硝酸盐 C5H5NHNO3 5 23 解 1 苯酚 9 95 cKa 10Kw c Ka 105 所以 H 10 5 44mol L 1 a cK 9 95 100 12 pH 5 44 2 丙烯酸 4 25 cKa 10Kw c Ka 105 所以 H 10 2 59mol L 1 a cK 4 25 100 12 pH 2 59 3 吡啶的硝酸盐 C5H5NHNO3 5 23 cKa 10Kw c Ka 105 H 10 3 08mol L 1 a cK 5 23 100 12 pH 3 08 7 计算浓度为 0 12 mol L 1的下列物质水溶液的 pH pKa见上题 1 苯酚钠 2 丙烯酸钠 3 吡啶 解 1 苯酚钠 已知苯酚的 pKa 9 95 所以苯酚钠的 pKb 14 9 95 4 05 cKb 10Kw c Kb 105 所以 20 OH 10 2 49mol L 1 b cK 05 4 1012 0 pOH 2 49 pH 14 2 49 11 51 2 丙烯酸钠 计算过程同 1 得 pH 8 66 3 吡啶 计算过程同 1 pH 9 15 8 计算下列溶液的 pH 1 0 1mol L 1的 NaH2PO4 2 0 05mol L 1K2HPO4 解 1 0 1mol L 1的 NaH2PO4 已知 H3PO4的 pK 2 12 pK 7 20 p 12 36 1 a 2 a 3 a K cK 0 1 10 7 20 10Kw c K 0 1 10 2 12 10 2 a 1 a 所以应采用最简式计算 pH pK pK 2 12 7 20 4 66 2 1 1 a 2 a 2 1 2 0 05mol L 1K2HPO4 c10 3 a K 2 a 所以 H 2 0 10 10mol L 1 c KcKK waa 32 pH 9 70 9 计算下列水溶液的 pH 括号内为 pKa 1 0 10mol L 1乳酸和 0 10mol L 1乳酸钠 3 76 解 pH pKa lg 3 76 lg 3 76 a b c c 10 0 10 0 由于 ca OH H cb H OH 所以采用最简式是允许的 2 0 010mol L 1邻硝基酚和 0 012mol L 1邻硝基酚的钠盐 7 21 解 pH pKa lg 7 21 lg 7 29 a b c c 010 0 012 0 21 由于 ca OH H cb H OH 所以采用最简式是允许的 3 0 12mol L 1氯化三乙基胺和 0 01mol L 1三乙基胺 7 90 解 pH pKa lg 7 90 lg 6 82 a b c c 12 0 01 0 由于 ca OH H cb H OH 所以采用最简式是允许的 4 0 07mol L 1氯化丁基胺 和 0 06mol L 1丁基胺 10 71 解 pH pKa lg 10 71 lg 10 64 a b c c 07 0 06 0 由于 ca OH H cb H OH 所以采用最简式是允许的 10 一溶液含 1 28g L 1苯甲酸和 3 65g L 1苯甲酸钠 求其 pH 解 ca 1 28g L 1 0 0105mol L 1 cb 3 65g L 1 0 0253mol L 1 所以 pH pKa lg 4 21 lg 4 59 a b c c 0105 0 0253 0 由于 ca OH H cb H OH 所以采用最简式是允许的 11 下列三种缓冲溶液的 pH 各为多少 如分别加入 1mL6mol L 1HCl 溶液 它们的 pH 各变为多少 1 100mL1 0 mol L 1HOAc 和 1 0 mol L 1NaOAc 溶液 解 pH pKa lg 4 74 lg 4 74 a b c c 0 1 0 1 加入 1mL6mol L 1HCl 溶液后 ca cb 1100 160 1100 101 106 1100 160 1100 101 94 pH pKa lg pKa lg 4 69 a b c c 106 94 2 100mL0 050mol L 1HOAc 和 1 0mol L 1NaOAc 溶液 解 pH pKa lg 4 74 lg 6 04 a b c c 050 0 0 1 加入 1mL6mol L 1HCl 溶液后 22 ca cb 1100 16050 0100 101 11 1100 160 1100 101 94 pH pKa lg 4 74 lg 5 67 a b c c 11 94 3 100mL0 070mol L 1HOAc 和 0 070mol L 1NaOAc 溶液 解 pH pKa lg 4 74 a b c c 加入 1mL 6mol L 1HCl 溶液后 pH pKa lg 4 74 lg 3 63 a b c c 16070 0100 16070 0100 计算结果可以说明 缓冲溶液的浓度越高 溶液中共轭酸碱的浓度越接近 即 cb ca 1 时 缓冲溶液的缓冲能力越大 12 当下列溶液各加水稀释十倍时 其 pH 有何变化 计算变化前后的 pH 1 0 10mol L 1HCl 解 稀释前 H 0 10mol L 1 pH 1 00 稀释后 H 0 010mol L 1 pH 2 00 2 0 10mol L 1NaOH 解 稀释前 OH 0 10mol L 1 pOH 1 00 pH 14 1 00 13 00 稀释后 OH 0 010mol L 1 pOH 2 00 pH 14 2 00 12 00 3 0 10mol L 1HOAc 解 已知 HOAc 的 pKa 4 74 稀释前 H 10 2 87 pH 2 87 74 4 1010 0 稀释后 HOAc 的浓度为 0 010mol L 1 H 10 3 37 pH 3 37 74 4 10010 0 4 0 10mol L 1NH3 H2O 0 10mol L 1NH4Cl 解 已知 NH3 H2O 的 pKb 4 74 稀释前 pOH pKb lg 4 74 pH 14 4 74 9 26 b a c c 稀释后 NH3 H2O 的浓度为 0 010mol L 1 NH4Cl 的浓度为 0 010mol L 1 pOH pKb lg 4 74 pH 14 4 74 9 26 b a c c 由于 ca OH H cb H OH 所以采用最简式是允许的 23 13 将具有下述 pH 的各组强电解质溶液 以等体积混合 所得溶液的 pH 各为多少 1 pH1 00 pH2 00 解 pH 1 00 H 0 10mol L 1 pH 2 00 H 0 010mol L 1 等体积混合后 H 0 055mol L 1 V VV 2 01 01 0 pH 1 26 2 pH1 00 pH5 00 解 pH 1 00 H 0 10mol L 1 pH 5 00 H 0 000010mol L 1 混合后溶液 H 10 1 30 V VV 2 000010 010 0 pH 1 30 3 pH13 00 pH1 00 解 pH 13 00 OH 0 10mol L 1 pH 1 00 H 0 10mol L 1 等体积混合后溶液呈中性 所以 pH 7 00 4 pH14 00 pH1 00 解 pH 14 00 OH 1 00mol L 1 pH 1 00 H 0 10mol L 1 等体积混合后 OH 0 45mol L 1 V VV 2 10 000 1 pOH 0 35 pH 13 65 5 pH5 00 pH9 00 解 pH 5 00 H 1 00 10 5mol L 1 pH 9 00 OH 1 00 10 5mol L 1 等 体积混合后 溶液呈中性 所以 pH 7 00 14 欲配制 pH 10 0 的缓冲溶液 1L 用了 16 0mol L 1氨水 420mL 需加 NH4Cl 多 少克 解 已知 NH3的 pKb 4 74 则 NH4 的 pKa 9 26 据题意得 cb 16 0 420 10 3 6 72mol L 1 pH pKa lg 即 10 0 9 26 lg a b c c a c 72 6 所以 ca 1 22mol L 1 65 3g L 1 24 15 欲配制 500mL pH 5 0 的缓冲溶液 用了 6mol L 1HOAc34mL 需加NaOAc 3H2O 多少克 解 已知 HOAc 的 pKa 4 74 ca 0 41mol L 1 500 346 由 pH pKa lg 得 5 0 4 74 lg a b c c 41 0 b c 所以 cb 0 75mol L 1 m