分析化学习题答案

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第四章习题

习题4-1

4.1以下各种弱酸的pKa已在括号内注明，求它们的共轭碱的pKb；(1)HCN(9.21)；(2)HCOOH(3.74)；(3)苯酚(9.95)；(4)苯甲酸(4.21)。解：(1)HCNpKb=14-9.25=4.79(2)HCOOHpKb=14-3.74=10.26(3)苯酚pKb=14-9.95=4.05(4)苯甲酸pKb=14-4.21=9.79

4.2.已知H3PO4的pKa=2.12，pKa=7.20，pKa=12.36。求其共轭碱PO43-的pKb1，HPO42-的pKb2．和H2PO4-的pKb3。

解：PO43-pKb=14-12.36=1.64HPO42-pKb=2．14-7.20=6.80

H2PO4-pKb=14-2.12=11.88

4.3已知琥珀酸(CH2COOH)2(以H2A表示)的pKal=4.19，pKb1=5.57。试计算在pH4.88和5．0时H2A、HA-和A2-的分布系数δ2、δ1和δ0。若该酸的总浓度为0.01mol·L-1，求pH＝4.88时的三种形式的平衡浓度。

解：pH=4.88〔H+〕=1.32×10-5

(1.32?10?5)2??(H2A)?

(1.32?10?5)2?6.46?10?5?1.32?10?5?2.69?10?6?6.46?10?5=0.145

1.32?10?5?6.46?10?5?1(HA)??52?5?5?6?5(1.32?10)?6.46?10?1.32?10?2.69?10?6.46?10?=0.710

6.46?10?5?2.96?10?6?0(A)?

(1.32?10?5)2?6.46?10?5?1.32?10?5?2.69?10?6?6.46?10?52?=0.145pH=5

(1.0?10?5)2??(H2A)?(1.0?10?5)2?6.46?10?5?1.0?10?5?2.69?10?6?6.46?10?5=0.109

1.0?10?5?6.46?10?5?1(HA)??52?5?5?6?5(1.0?10)?6.46?10?1.0?10?2.69?10?6.46?10?=0.702

6.46?10?5?2.96?10?6?0(A)?(1.0?10?5)2?6.46?10?5?1.0?10?5?2.69?10?6?6.46?10?52?=0.189

pH=4.88c(H2A)=0.01mol·L-1c(H2A)=0.145×0.01=1.45×10-3mol·Lc(HA-)=0.710×0.01=7.10×10-3mol·L

--3

c(A2)=0.145×0.01=1.45×10mol·L-1

4.4分别计算H2CO3(pKa1=6.38，pKa2=10.25)在pH=7.10，8.32及9.50时，H2CO3，HCO3-和CO32-的分布系数δ2`δ1和δ0。解：pH=7.10

(10?7.10)2?2(H2CO3)??7.102?6.38?7.10?10.25?6.38(10)?10?10?10?10=0.16

10?7.10?10?6.38?1(HCO)?(10?7.10)2?10?6.38?10?7.10?10?6.38?10?10.25?3=0.84

10?6.38?10?10.25?0(CO)??7.102?6.38?7.10?6.38?10.25(10)?10?10?10?102?3=5.94×10-4pH=8.32

(10?8.32)2?2(H2CO3)?(10?8.32)2?10?6.38?10?8.32?10?10.25?10?6.38=0.0112

10?8.32?10?6.38?1(HCO)??8.322?6.38?8.32?6.38?10.25(10)?10?10?10?10?3=0.979

10?6.38?10?10.25?0(CO)??8.322?6.38?8.32?6.38?10.25(10)?10?10?10?102?3=0.0115

pH=9.50

(10?9.50)2?2(H2CO3)?(10?9.50)2?10?6.38?10?9.50?10?10.25?10?6.38=6.34×10-4

10?9.50?10?6.38?1(HCO)??9.502?6.38?9.50?6.38?10.25(10)?10?10?10?10?3=0.851

10?6.38?10?10.25?0(CO)??9.502?6.38?9.50?6.38?10.25(10)?10?10?10?102?3=0.150

4.5已知HOAc的pKa=4.74，NH3·H20的pKb=4.74。计算以下各溶液的pH：(1)0.10mol·L-1HOAc；(2)0.10mol·L-1NH3·H2O；(3)0.15mo1·L-1NH4Cl；(4)0.15mol·L-1NaOAc。解：(1)0.1mol·L-1HAc∵cKa?0.1?1010?5c?Ka?0.1?10?4.74?10Kw

∴〔H+〕=0.1?10?4.74?1.35?10?3mol?L?1pH=2.87

(2)0.10mol·L-1NH3·H2O

?cKb??OH??0.1?10?4.74?1.35?10?3mol?L?1pH?11.13(3)0.15mo1·L-1NH4Cl

??0.1?105?4.7410c?Kb?0.1?10?4.74?10Kw

0.15?105Ka10?9.26?9.26c?K?0.15?10?10Kwa?c??H??0.15?10?9.26?9.03?10?6mol?L?1pH?5.04(4)0.15mol·L-1NaOAc

??

?cKb??OH??0.15?10?9.26?9.03?10?6mol?L?1pH?8.96??0.15?10510?9.26c?Kb?0.15?10?9.26?10Kw

4.6计算浓度为0.12mol·L-1的以下物质水溶液的pH(括号内为pKa)。(1)苯酚(9.95)；(2)丙烯酸(4.25)；(3)吡啶的硝酸盐(C5H5NHN03)(5.23)。解：(1)苯酚(9.95)

?c?Ka?0.12?10?9.95?10KwcKa??H??0.12?10?9.95?3.67?10?6mol?L?1pH?5.44(2)丙烯酸(4.25)

??0.12?105?9.9510

?c?Ka?0.12?10?4.25?10KwcKa??H??0.12?10?4.25?2.60?10?3mol?L?1pH?2.58

??0.12?105?4.2510

(3)吡啶的硝酸盐(C5H5NHNO3)(5.23)

?c?Ka?0.12?10?5.23?10Kw?H??cKa???0.12?10510?5.23

0.12?10?5.23?8.4?10?4mol?L?1pH?3.084.7计算浓度为0.12mol·L-1的以下物质水溶液的pH(pK：见上题)。(1)苯酚钠；(2)丙烯酸钠；(3)吡啶。解：(1)苯酚钠

Kb?10?4.05

?c?Kb?0.12?10?4.05?10KwcKb??OH??0.12?10?4.05?3.27?10?3mol?L?1pH?11.52(2)丙烯酸钠

??0.12?105?4.0510

Kb?10?9.75?c?Kb?0.12?10?9.75?10KwcKb?0.12?105?9.7510

?OH??0.12?10?9.75?4.62?10?6mol?L?1pH?8.66(3)吡啶

??Kb?10?8.77?c?Kb?0.12?10?8.77?10KwcKb???OH??0.12?10510?8.770.12?10?8.77?1.43?10?5mol?L?1

pH?9.154.8计算以下溶液的pH:(1)0.1mol·L-1NaH2PO4；(2)0.05mol·L-1K2HPO4.解：(1)0.1mol·L-1NaH2PO4

?c?Ka2?0.1?10?7.20?10Kwc0.1??13.16?10Ka110?2.12?H??Ka1?Ka2?10?7.20?10??2.12?2.19?10?5mol?L?1pH?4.66(2)0.05mol·L-1K2HPO4

???c?Ka3?0.05?10?12.38?2.2?10?14?10Kw?HcKa1?0.05?1010?7.20????Ka3?c?Kw10?12.38?0.05?10?14??2.0?10?10mol?L?1

c0.05Ka210?7.20pH?9.704.9计算以下水溶液的pH(括号内为pKa)。

(1)0.10mol·L-1乳酸和0.10mol·L-1乳酸钠(3.76)；

(2)0.01mol·L-1邻硝基酚和0.012mol·L-1邻硝基酚的钠盐(7.21)(3)0.12mol·L-1氯化三乙基胺和0.01mol·L-1三乙基胺(7.90)；(4)0.07mol·L-1氯化丁基胺和0.06mol·L-1丁基胺(10.71)。解：(1)0.10mol·L-1乳酸和0.10mol·L-1乳酸钠(3.76)

?H??K?aca0.10?10?3.76??10?3.76mol?L?1cb0.10pH=3.76

-+-+

由于ca〉〉〔OH〕－〔H〕,且cb〉〉〔OH〕－〔H〕所以最简式计算是合理的

(2)0.01mol·L-1邻硝基酚和0.012mol·L-1邻硝基酚的钠盐(7.21)

?H??K?aca0.01?10?7.21??10?7.29mol?L?1cb0.012pH=7.29

-+-+

由于ca〉〉〔OH〕－〔H〕,且cb〉〉〔OH〕－〔H〕所以最简式计算是合理的

(3)0.12mol·L-1氯化三乙基胺和0.01mol·L-1三乙基胺(7.90)

?H??K?aca0.12?10?7.90??10?6.82mol?L?1cb0.01pH=6.82-+-+

由于ca〉〉〔OH〕－〔H〕,且cb〉〉〔OH〕－〔H〕所以最简式计算是合理的