北师大无机化学四版习题答案6章酸碱平衡

1、第6章 酸碱平衡6.1以下哪些物种是酸碱质子理论的酸、哪些是碱，哪些具有酸碱两性？SO42、S2、H2PO4、NH3、HSO4、Al(H2O)2OH2+、CO32、NH4+、H2S、H2O、OH、H3O+、HS、HPO42、SO42解：酸：NH4+、H2S、H3O+ 碱：SO42、S2、CO32、OH 酸碱两性：H2PO4、NH3、HSO4、Al(HO)2OH2+、H2O、HS、HPO426.2 为什么pH 7 并不总是表明水溶液是中性的？解：只有在常温下，Kw1.01014时，pH 7表明 OHH+，而Kw 是温度的函数（注：在非常温下测量pH 的电子仪器具有自动校准pH 至常温值的功能）。

2、6.3 本章表示电解质及其电离产物的浓度有两种，一种如 c(HAc)、c(NH4+ )。另一种如 HAc 、NH4+ 等，它们的意义有何不同？什么情况下电离平衡常数的表达式中可以用诸如以c(HAc) 、 c(NH4+ )等代替诸如 HAc 、NH4+ 等？有的书上没有诸如 c(HAc) 、c(NH4+ )这样的浓度符号，遇到浓度时一律用诸如 HAc 、NH4+ 等来表示，这样做有可能出现什么混乱？解：用 表示的浓度是达到平衡状态下的浓度，简称平衡浓度，未达到平衡的浓度不能用 表示，c(HAc) 、c(NH4+ )等通常称为分析浓度，是对溶液的浓度进行测定或计算确定的浓度，例如对于醋酸溶液，c(

3、HAc)HAc+ Ac。只有当HAc Ac，c(HAc)HAc，计算有效数字允许时，才能不会造成混乱，例如缓冲溶液计算pH 。6.4 苯甲酸（可用弱酸的通式HA表示，相对分子质量122 ）的酸常数Ka6.4105 试求：( 1 ) 中和1.22 g 苯甲酸需用0.4 moldm3 的NaOH溶液多少毫升？ ( 2 ) 求其共轭碱的碱常数Kb。 ( 3 ) 已知苯甲酸在水中的溶解度为2.06 gdm3，求饱和溶液的pH 解：( l ) n 1.22 g / 122 gmol10.0100 mol 中和苯甲酸需要0.4 moldm3 的NaOH的体积为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 用最简式计算H+ 6.5 计算下列各种溶液的pH： ( l ) 10 mL 5.0103 moldm3的NaOH ( 2 ) 10 mL 0.40 moldm3 HCl 与10 mL 0.10moldm3 NaOH 的混合溶液( 3 ) 10 mL 0.2 moldm3 NH3HO 与10 mL 0.2 moldm3 HCl的混合溶液。( 4 ) 10 mL 0.2 moldm3 HAc 与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+ 强得多的酸，按HAc电离出的H+ 浓度

6、计算 c(HAc) 100.20/(10+10) 0.10 moldm3c/Ka500 用最简式计算 6.6 把下列溶液的pH 换算成 H+：( 1 ) 牛奶的pH 6.5 ( 2 ) 柠檬汁的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+ 换算成pH： ( 1 ) 某人胃液的 H+ 4 .0102moldm3 ( 2 ) 人体血液的 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标准压力下的CO2气体在水中的溶解度为0.034 molL1，求溶液的pH和 CO32。解： 求碳酸溶液的pH H2CO3 H+ + HC O3 c/Ka500 用最简式计算pHlg1.21043.9 HCO3 H+ CO32CO32 K25.61011 molL16.9

8、 将15 g P2O5 溶于热水，稀释至750 mL，设 P2O5 全部转化为 H3PO4，计算溶液的 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时电离度为0. 80 % ，浓度为0.10 moldm3时电离度多大？解： 0.0080 c10.015 c20.10 6.11 计算0.100 moldm3 Na2CO3溶液的pH和CO32以及HCO3 碱式电离的电离度。解： CO32 + H2O OH+ HCO3Kb(CO32) HCO3 OH/ CO32 Kw/K21.01014/5.610111.8104 c/Ka 50

10、0 用最简式计算CO32的电离度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的碱式电离HCO3 + H2O OH + H2CO3设 H2CO3 为y moldm3 HCO3(4.2103y) moldm3 4.2103 moldm3Kb H2CO3OH/ HCO3 Kw/K11.01014/ 4.451072.3108 c (HCO3)/ Kb500 用最简式计算 c (H2CO3) 2.3108 moldm

11、3HCO3碱式电离2.3108/4.21035.51066.12 某未知浓度的一元弱酸用未知浓度的NaOH滴定，若二者浓度相等，当用去3.26 mL NaOH 时，混合溶液的pH4.00 ，当用去18.30 mL NaOH 时，混合溶液的pH5 .00，求该弱酸的电离常数。解： 设未滴定前，酸碱浓度相等，并设酸的体积为VapHpKa + lg(cs/ca)pKa+lg(ns/na)pKa+lgVNaOH/( VaVNaOH)即：4 pKa +lg3.26/( Va3.26)5 pKa +lg18.3/( Va18.3)解方程组得：pKa 5.02 Ka8.51066.13 缓冲溶液HAcAc

12、的总浓度为1.0 moldm3当溶液的pH为 (1) 4.0；(2) 5.0时，HAc和Ac的浓度分别多大？解：( 1 ) pH4 H+104 moldm3根据缓冲溶液的定义，则 H+Kac(HAc)/ c (Ac) 即1041.76105c (HAc)/ c (Ac) c (HAc)/ c (Ac)5.7因总浓度为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 .根据缓冲溶液的定义，按上面同样的方法计算，得： c (HAc)

13、 0.36 moldm3 c (Ac) 0.64 moldm3 6.14 欲配制 pH 5.0 的缓冲溶液，需称取多少克 NaAc3H2O 固体溶解在 300 mL 0.5 moldm3的HAc 溶液中？解：此题是缓冲溶液体系的计算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，称取固体NaAc3H2O的质量为m0.88 moldm3139g moldm30.30 L36 g6.15 某含杂质的一元碱样

14、品0.5000 g (己知该碱的分子量为59.1)，用0.l000 moldm3 HCl 滴定，需用75.00 mL；在滴定过程中，加入49.00 mL 酸时，溶液的pH 为10 . 65。求该碱的电力常数和样品的纯度。解：pH 10 . 65 pOH 3.35 OH4.5104 moldm3根据题意，未达滴定终点，组成碱与盐的缓冲溶液，设碱的电离常数为Kb，剩余碱的浓度为cb，生成盐的浓度为cs则 OHKb cb/csKb nb/nsKbOH cs/ cb 4.5104 49.00 0.1000/(75.00 0.100049.00 0.1000) 8.5104该样品纯度为(75.00 0.

15、1000 59.1)/1000 0.5000 89%6.16 将Na2CO3和NaH CO3混合物30g配成l L溶液，测得溶液的pH10.62 计算溶液含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设NaHCO3的浓度为x moldm3 Na2CO3浓度为2.34x moldm3 1062.

16、34x+84.0x30.0 x0.09 moldm3 NaHCO3的质量为84.0 gmoldm3 0.09 moldm31 dm37.6 g Na2CO3的质量为106 gmoldm32.34 0.09 moldm31 dm322.4 g6.17 将5.7 g Na2CO310H2O溶解于水配成100 mL纯碱溶液，求溶液中碳酸根离子的平衡浓度和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 计算10 mL浓度为0.30molL1的HAc和20ml浓度为0.15molL1HCN混合得到的溶液中的H+、Ac、CN。解： 因HAc比HCN 强得多，HAc和HCN混合时，按HAc 的浓度计算酸度c (HAc)10 0.30/ 300.10(molL1)c (HCN)20 0.15/ 300.10(mol

18、L1)HAc H+ + Ac c/Ka500 用最简式计算求CN离子浓度，应考虑HAc电离出的H+ 对HCN电离的影响，设CN为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 今有三种酸ClCH2COOH 、HCOOH 和(CH3)2AsO2H，它们的电离常数分别为1.40103、1.77104和6.40107，试问： ( l )配制pH 3.50的缓冲溶液选用哪种酸最好？( 2 )需要多少毫升浓度为4.0 mo

19、lL1的酸和多少克NaOH才能配成1L共轭酸碱对的总浓度为l.0 molL1的缓冲溶液。解： 酸 Ka pKaClCH2COOH 1.40103 2.85HCOOH 1.77104 3.74(CH3)2AsO2H 6.40107 6.19 ( 1 )配制pH3.50的缓冲溶液选在pKa1的范围的酸及其盐的溶液较好，可见应选HCOOH HCOONa；( 2 ) pH3.50 H+3.16104 molL1，设酸的浓度ca为x molL1，则盐的浓度cs为(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的克数为：0.36 molL1 40 gmol1 l L 14.4 g需要HCOOH 的mL 数为：0.64 molL1 l L/ 4.0 molL1 0.16 L160 mL 6.21计算下列反应的平衡常数，并指出其中哪些是酸或碱的电离反应。( 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 酸碱反应KK2/Kw 5.61011/ 1.010145.6103 ( 2 ) HCO3+H3O+ H2CO3+ H2O 酸碱反应 K1/K11/ 4.31072.3106 ( 3 ) CO32 + 2H3O+ H2CO3+ 2H2O 酸碱反应K1/K1K21/ 4.3107 5.61011 4.11016 ( 4 ) HPO42+ H2O H3O+ PO43 电离平衡 K K3 2.21013( 5 ) HPO42+ H2O H2PO4+ O

22、H 电离平衡 K Kw/ K21.01014/6.231081.6107( 6 ) HAc+ CO32 HCO3+Ac 酸碱反应 K KHAc/ K21.76105/ 5.611011( 7 ) HSO3+ OH SO32 + H2O 酸碱反应 KK2/Kw1.02107/ 1.010141.0107( 8 ) H2SO3+ SO32 2 HSO3酸碱反应 K K1/ K21.54102/ 1.021071.51105，6.22 分别计算下列混合溶液的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 用最简式计算OH(2) 发生中和反应，最后形成NH3NH4+的缓冲溶液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) 发生中和反应，最后剩余NaOH，按剩余NaOH计算OH(50.0 0.20025.0 0.200)/(50.0+ 25.0)0.0667(moldm3) pH14+ lg0.0667141.1212.88(4) 此题可分两步计算第一步H2C2O4先和NaOH反应生成，然后HC2O4再和NaOH 反应生成HC2O4和C2O42的缓冲溶液 H2C2O4 + OH HC2O4+H2O c(HC2O4)(20.0 0.100)/(20.0+ 30.0)0.40