北师大《无机化学》第四版习题答案

1、 第九章 酸碱平衡 9-1 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 碱或酸。 SO42 , S 2 , H 2PO4, NH 3, HSO4, Al(H 2 O)5OH2 , CO 2 S HS 2 O OH 酸碱两性： OH ,H 3O , HS , HPO 24 。 解： 质子酸 共轭碱 H2PO4 HPO24 HSO 4 SO24 Al(H 2 O) 5 OH2 Al(H 2O)4 (OH) 2 H3O H 2O HS S2 HPO 24 PO34 质子碱 共轭酸 SO42 HSO4 S2 HS NH NH4 HSO 4 H2 SO4 Al(H 2 O)5 OH2

2、 Al(H 2O)6 3 CO HCO3 H 2O H3O OH H2 O HS H2S HPO H 2 PO4 ?请分别写出它们的共轭 23 , NH 4, H 2 S, H 2O, NH4 NH3 (3) 9-2 为什么 pH=7 并不总表明水溶液是中性的。 解： 因为水的解离是一个明显的吸热过程，因此水的离子积是温度的函数，只有在常 温下 Kw=1.0 X 10 14,即H =0H =1.0 X 10 7,所以 pH= 7,其他温度下则不然。H2 PO4， HSO 4， Al(H 2 O)5OH2 H 2 O， HS ， HPO 24 。 (3) 9-3 本章表示电解质及其电离产物的浓度

3、有两种，一种如 c(HAc)、C(NH4),另一种如 HAc,NH 4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 c(HAc)、C(NH4)等代替诸如HAc,NH 4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, NH 4等来表示，这样做有可能出现什么混乱 解：c(HAc)、C(NH4)用来表示初始状态的浓度，而HAc, NH 4用来表示平衡状态下的浓 度。只有在 HAc、NH4的电离度非常小，可以忽略时，才可用 c(HAc)、C(NH4)代替 HAc,NH 4。如果将 c(HAc)、C(NH4)用HAc, NH 4来表示，则

4、会出现混乱。 9-4 苯甲酸(可用弱酸的通式 HA 表示，相对分子质量 122)的酸常数 Ka=6.4 X 10 5,试求: (1) 中和 1.22g 苯甲酸需用 0.4mol?L I的 NaOH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 2.06g?L 1，求饱和溶液的 pH。 解： (1) HA+NaOHINaA+ H2O V(NaOH)=001 =0.025L=25mL 0.4 K 其共轭碱的碱常数 Kb = E=1.6 X 10 10 Ka c=2.06 =0.0169 mol?L 122 1 22 n 侣人)=也=0.01 口 01 122

5、a =6.4 X 10 5 V 500 所以H = K a 、K： 4KaC 2 =1.008 X 10 3 (3) pH=- lgH 二 3 9-5 计算下列各种溶液的 pH: (1) 10mL5.0X 10 3 mol?L 1 的 NaOH (2) 10mL0.40 mol?L 1 HCl 与 10mL0.10 mol?L 1 NaOH 的混合溶液。 (3) 10mL0.2 mol?L 1 NH3? H2O 与 10mL0.1 mol?L 1 HCl 的混合溶液。 (4) 10mL0.2 mol?L 1 HAc 与 10mL0.2 mol?L 1 NH Cl 的混合溶液。 10 10 14

6、 解：(1) pH=- lgH 二lg 10 = 11.70 5 10 (2) n(HCl)=0.01 x 0.4=0.004mol n( NaOH)0.01 x 0.1=0.001mol 所以中和后剩余 HCl 为 0.003mol 反应后H = 0003 =0.15 mol?L 0.02 pH=-lgH =0.82 (3) n(NH 3? H2 O)=0.002mol n(HCI)=0.001mol 中和后 NH4Cl 为 0.001mol, NH 3? H2 0.001mol 所以OH = 5 KbNH3=1.77 10 。.的刊刀 x 10 5 mol?L 1 NH4 0.001 pH

7、=-lgH = 1.0 10 14 -lg 5 =9.25 1.77 10 (4) 9-6 把下列溶液的 pH 换算成H : (1) 牛奶的 pH=6.5 (2) 柠檬的 pH=2.3 (3) 葡萄酒的 pH=3.3 (4) 啤酒的 pH=4.5 解：据 pH lgH 得H =10 pH (1) H =3.2 x 10 7 mol?L 1 (2) H =5.0 x 10 3 mol?L 1 (3) H =5.0 x10 4 mol?L 1 (4) H =3.2 x10 5 mol?L 1 9-7 把下列溶液的 H 换算成 pH： (1) 某人胃液的 H =4.0 x10 2 mol?L (2)

8、 人体血液的 H =4.0 x10 8 mol?L(4) 食醋的H =1.26 X 10 3mol?L (4)番茄汁的H 4 1 =3.2 X 10 mol?L 1 解：（1） pH = lgH = lg4.0 X 10 2 =1.4 同理 pH=7.4 pH=2.9 pH=3.5 9-8 25oC 标准压力下的 CO 气体在水中的溶解度为 0.034 mol?L 1,求溶液的 pH 和CO： 解：Ka =4.45 X 10 7 K a2 =5.61 X 10 11 所以H 以一级电离为主。 c 500 Ka1 4 所以H = Kac=1.23 X 10 mol?L 1 pH= lgH =3.

9、91 CO2 = K a2=5.61 X 10 11mol?L 1 9-9 将 15gP2 C5溶于热水,稀释至 750mL 设 P2 O5全部转化为 H3 PQ ,计算溶液的H 、 H 2 PC4 、HPC2 和PO：。 解：n（P 2。5）=0.106 mol 所以 c（H ：PO4）= 2 0.106 =0.282 mol?L 1 0.75 K a1=7.11 X 10 3 K a2 =6.23 X 10 8 K a3 =4.5 X 10 13 K a1 Ka2所以H 以一级电离为主。1 Ka = 2 c=(0.80%) 2 X 0.015=9.6 X 10 所以 2 2 10 8 (H

10、CQ ) = 3 =5.1 X 10 6 4.3 10 9-12 某未知浓度的一元弱酸用未知浓度的 NaOH 滴定，当用去 3.26mLNaOH 寸，混合溶液的 pH=4.00,当用去 18.30mLNaO 时，混合溶液的 pH=5.00,求该弱酸的电离常数。 解：设一元弱酸的物质的量为 xmol,NaOH 摩尔浓度为 y mol?L 1 据 pH=pKa -lg 4=pK ,x y 3.26 10 3 、 a-lg (1) y 3.26 10 3 5= pK .x y 18.3 10 3 a-lg 3 (2) y 18.3 10 3 解得 y=27x 代入(1)得 Ka =9.7 X 10

11、6 9-13 缓冲溶液 HAc-Ac 的总浓度为 1.0 mol?L 1，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) pH=pa-lg c(HAc) c(Ac ) c(HAc) 4=4757-lg - c(Ac ) c(HAc) + c(Ac )=1.0 解得：c(HAc)=0.85 mol?L 1 c(Ac )=0.15 mol?L 9-14 欲配制 pH=0.5 的缓冲溶液，需称取多少克 NaAc?3H0 固体溶解在 300mL0.5 mol?L 1 的 Hac 溶液中 解：pH=5.0 H =10 5mol?L 1 因为 N

12、aAc 的加入使得 HAc 电离受到限制 Ac c(NaAc)=x HAc= c(HAc)=0.5mol?L 1 5 Ka =H Ac = =1.75 X 10 5 x=0 88 mol?L 1 HAc 0.5 所以需 NaAC 为 0.88 X 0.3=0.264mol 即需 NaAc?3H O 0.264 X 136=35.9g 9-15 某含杂质的一元碱样品 0.5000g(已知该碱的分子量为 59.1),用 0.1000mol?L 1HCl 滴 定，需用 75.00mL;在滴定过程中，加入 49.00mL 酸时，溶液的 pH 为 10.65.求该碱的 电离常数和样品的纯度. 解：中和一

13、元碱需 HCI 0.1 X 0.075=0.0075mol 所以 样品中含一元碱为 0.0075mol 即 0.0075 X 59.1=0.44325g 样品纯度为 0.44325 X 100%=88.7% 0.5000同理 可得 c(HAc)=0.64 mol?L c(Ac )=0.36 mol?L 加入 49.00mL 酸时 中和碱 0.049 X 0.1=0.0049mol 则剩余一元碱为 0.0075-0.0049=0.0026mol c= 0.0026 =0.0531mol?L 2 3 4 0.049 n( Na2CO3)=10 .37 n(NaHCO3)= 106n(N a2 CO

14、 )+84n(N a HCQ)=30 (2) pH=10.65 OH =4.45 X 10 4 *mol?L 1 (4.45 10)4 =3.73 X 10 6 0.0531 4.45 10 9-16 将 Na? CQ 和 NaHCQ 昆合物 30g 配成 1L 溶液，测得溶液的 pH=10.62,计算溶液含 Na2 CQ 和 Na2 CQ 各多少克. 9-17 将 5.7gNa2 CQ?10H2 O 溶解于水配成 100ml 纯碱溶液,求溶液中碳酸根离子的平衡浓 解:pH=pK a+lg CCOs) c(NaHCO3) 10.62=10.25+lg c(Na2CO3) c(NaHCQ3) =

15、10.25+lg n(Na2CO3) n( NaHCOs) (1) 7 2 12 K b, Kb2所以 CO 二级水解很小，可由一级水解平衡求 co 2 + H2O 二 HCO3 + OH 所以OH = .Kbc=6X 10 3mol?L b1 pH=11.78 COf =0.2- 6X 10 度和 pHo 解:c(N a2 CQ) = =0.2 mol?L 286 0.1 bi =Kw 1.0 10 14 5.61 10 11 =1.78 X 10 b2 Kw 1.0 10 14 4.45 10 7 w K： =2.2 X 10 OH b2 Kw 14 1.0 10 6.23 10 8 =1

16、.61 X 10 500 解: 1.0 10 14 4.5 10 13 7 2 12 3=0.194mol?L 1 9-18 在 0.10mol?L 1Na3PQ4 溶液中，POf 和 pH 多大。 =2.2 X 10 Kw 1.0 10 14 b = = - =1.41 X 10 Ka1 7.11 10 3 1K b1心Kb3 所以 PO4二三级水解很小，可由一级水解平衡求 OH 2 一 =2.2 X 10 2 所以 x=0.037 mol?L 1 0.1 x 3 =0.1-0.037=0.063mol?L 1 9-19 计算 10mL 浓度为 0.30mol?L 1的 HAc 和 20mL

17、 浓度为 0.15mol?L 1HCN 昆合得到的溶液 中的H 、Ac 、CN 。 解：Ka(HAc)=1.75 X 10 5 K a(HCN)=6.2X 10 10 由于 HAc 的解离常数比 HCN 大 105倍，HAc 在溶液中的解离占主导地位，求溶液 中H 时可忽略 HCN 提供的H 。 混合后 c(HAc)= 10 0.30=0.10mol?L 1 c(HCN)= 20 0.15 =0.1mol?L 1 10 20 10 20 =H =、Ka(HAC)c(HAC) =1.32 X 10 3 mol?L 1 HCN= HPO 3 +H2O 二 HPO2 + OH 0.1-x pH=-l

18、gH =-lg 10 10=12.57 0.037 PO 溶液 和Ac 相 Ac CN 0.1- y 1.32 X 10 3+y 所以CN =4.7 X 10 8 mol?L 9-20 今有 3 种酸 ClCH2 COOHHCOO 和(CH3) QASQH,它们的电离常数分别为 1.77 X 10 4 和 6.40 X 10 7，试问: (1)配制 pH=3.50 的缓冲溶液选用那种酸最好 (2)需要多少毫升浓度为 4.0mol?L 1的酸和多少克 NaOHt 能配成 1L 共轭酸碱对 的总浓度为 1.0mol?L 1的缓冲溶液。 解：(1) pg =-lg1.40 X 10 3 =2.85

19、pKa2=-lg1.77 X 10 4 =3.75 pKa3=-lg6.40 X 10 7 =6.2 所以选用 HCOO 最好。 设所形成的缓冲溶液中 HCOO 为 xmol,HCOON 为 ymol 据 pH= pKa lg na nb x lg - (1) y Ka (HCN)二 y(1.32 10 3 刃=6.2 X 10 10 解得 y=4.7 X 10 8 mol?L 1.40 X 10 3.5=3.75 x+y=1 解得 x=0.64 y=0.36 所以 m(NaOH)=0.36500 所以OH = Kbc=1.33 X 10 mol?L pH=11.12 (2)混合后溶液中存在 0.005molNH3?H2O 0.005NH 3Cl pH=PK - n(NH 4Cl) n(NH3 H2O) 5 =PKb-lg1.77 X 10 =4.75 混合溶液中存在 0.005mol NH3? H2O 0.005molNaOH 在 NaOH 存在下,NH 3? H2O 电离度更小,可忽略不计 OH = 0005 =6.67 X 10 mol?L 1 pH=-lg K =12.82 0.075 OH 9-23 在烧杯中盛有 0.2 mo