基础化学习题解答

-.z.第一章1.为什么说化学是一门中心科学？试举几例说明化学和医学的关系。解因为现代化学几乎与所有的科学和工程技术相关联，起着桥梁和纽带作用；这些科学和技术促进了化学学科的蓬勃发展，化学又反过来带动了科学和技术的进展，而且很多科技进步以化学层面的变革为突破口。因此，化学是一门中学科学。化学和医学的关系极为密切，无论是制药、生物材料、医学材料、医学检验，还是营养、卫生、疾病和环境保护，乃致对疾病、健康、器官组织结构和生命规律的认识，都离不开化学。2.SI单位制由哪几部分组成？请给出5个SI倍数单位的例子。解国际单位制由SI单位和SI单位的倍数单位组成。其中SI单位分为SI基本单位和SI导出单位两大部分。SI单位的倍数单位由SI词头加SI单位构成。例如mg、nm、ps、μmol、kJ等等。3.下列数据，各包括几位有效数字？(1)2.0321g(2)0.0215L(3)pKHIn＝6.30(4)0.01﹪(5)1.0×10-5解(1)5位，(2)3位，(3)2位，(4)1位，(5)2位。4.*物理量的真实值T=0.1024，实验测定值*=0.1023，测定值的相对误差RE是多少？运用公式，以百分率表示。解5.关于渗透压力的VaHoff公式写作，式中，c是物质的量浓度，R是摩尔气体常数，T是绝对温度。通过量纲分析证明渗透压力的单位是kPa。解式中，花括号代表量的值，方括号代表量的单位。6.地球水资源是被关注的热点。有国外资料给出水资源的分布：水资源水资源体积/mi3占水资源总量百分比/%海洋31700000097.23,冰盖，冰川70000002.15地下水20000000.61淡水湖300000.0092已知1mile=1.609344km，把表中数据换算成SI单位数据并计算水资源的总体积。解1mi3=1.6093443km3=4.168182kmV=(317000000+7000000+2000000+30000)×4.168182km3=1.3590×1097.求0.010kgNaOH、0.100kg(Ca2+)、0.100kg(Na2CO3)的物质的量。解8.20℃，将350gZnCl2溶于650g解9.每100mL血浆含K+和Cl-分别为20mg和366mg，试计算它们的物质的量浓度，单位用mmol·L-1表示。解10.如何用含结晶水的葡萄糖(C6H12O6·H2O)配制质量浓度为50.0g·L-1的葡萄糖溶液500mL？设溶液密度为1.00kg·L-1，该溶液的物质的量浓度和葡萄糖C6H12O6的摩尔分数是多少？解设称取含结晶水的葡萄糖(C6H12O6·H2O)的质量为m,11.*患者需补充Na+5.0g，如用生理盐水补充{ρ(NaCl)=9.0g·L-1}，应需多少？解12.溶液中KI与KMnO4反应，假如最终有0.508gI2析出，以(KI+KMnO4)为基本单元，所消耗的反应物的物质的量是多少？解∵10KI+2KMnO4+8H+=12K++2MnO2+5I2+4H2O∴E*ercisesWhichofthefollowingisnon-SIunit—milliliter,milligram,kilopascalcentimeterandmillimole"SolutionMilliliterisanon-SIunit.Ifyouhadtodothecalculationof(29.837-29.24)/32.065,whatwouldbethecorrectresultofsignificantfigure"SolutionIfamoleofmarblesstackedtightlytogether,howkilometersdeepwouldtheycoverthelandofourcountry"Theradiusofthemarbleis1.0cmandtheareaofourlandis9.6×106kmSolutionAmarblewouldtakeahe*agonalareaofwhenstackedtightlytogether,andeachlayerofmarbleswouldbecmdeep.Thereforethedeepof1moleofmarblescoveringourlandwouldbe:Anaqueoussolutionis8.50%ammoniumchloride,NH4Cl,bymass.Thedensityofthesolutionis1.024g·mL-1.Whatarethemolality,molefraction,andamount-of-substanceconcentrationofNH4Clinthesolution"SolutionA58-gsampleofagaseousfuelmi*turecontains0.43molefractionpropane,C3H8;theremainderofthemi*tureisbutane,C4H10.Whatarethemassesofpropaneandbutaneinthesample"SolutionAsampleofpotassiumaluminumsulfate12-hydrate,KAl(SO4)2·12H2O,containing118.6mgisdissolvedin1.000Lofsolution.Calculatethefollowingforthesolution:(1)Theamount-of-substanceconcentrationofKAl(SO4)2.(2)Theamount-of-substanceconcentrationofSO42-.(3)ThemolalityofKAl(SO4)2,assumingthatthedensityofthesolutionis1.00g·mL-1.Solution(1)(2)(3)第二章水在20℃时的饱和蒸气压为2.34kPa。若于100g水中溶有10.0g蔗糖(Mr解根据,甲溶液由1.68g蔗糖(Mr=342)和20.00g水组成，乙溶液由2.45g（Mr=690）的*非电解质和20.00g水组成。⑴ 在相同温度下，哪份溶液的蒸气压高？⑵ 将两份溶液放入同一个恒温密闭的钟罩里，时间足够长，两份溶液浓度会不会发生变化，为什么？⑶ 当达到系统蒸气压平衡时，转移的水的质量是多少？解(1)溶液乙的蒸气压下降小，故蒸气压高。（2）乙溶液浓度变浓,甲溶液浓度变稀。因为浓度不同的溶液置于同一密闭容器中，由于不同，P不同，蒸发与凝聚速度不同。乙溶液蒸气压高，溶剂蒸发速度大于甲溶液蒸发速度，所以溶液乙中溶剂可以转移到甲溶液。（3）设由乙溶液转移到甲溶液的水为*(g),当两者蒸气压相等时，则*=3.22g3. 将2.80g难挥发性物质溶于100g水中，该溶液在101.3kPa下，沸点为100.51℃。求该溶质的相对分子质量及此溶液的凝固点。(Kb=0.512K·kg·mol-1，Kf=1.86K·kg·mol-1解该溶液的凝固点为-1.85℃4. 烟草有害成分尼古丁的实验式是C5H7N，今将538mg尼古丁溶于10.0g水，所得溶液在101.3kPa下的沸点是100.17℃解尼古丁的分子式为：5.溶解3.24g硫于40.0g苯中，苯的凝固点降低1.62℃。求此溶液中硫分子是由几个硫原子组成的？(Kf=5.10K·kg·mol-1解此溶液中硫原子是由8个硫原子组成。6.试比较下列溶液的凝固点的高低：(苯的凝固点为5.5℃，Kf=5.12K·kg·mol-1，水的Kf=1.86K·kg·mol-1⑴0.1mol·L-1蔗糖的水溶液；⑵0.1mol·L-1乙二醇的水溶液；⑶0.1mol·L-1乙二醇的苯溶液；⑷0.1mol·L-1氯化钠水溶液。解对于非电解质溶液，电解质溶液，故相同浓度溶液的凝固点的大小顺序是：⑶＞⑴＝⑵＞⑷7.试排出在相同温度下，下列溶液渗透压由大到小的顺序：⑴c(C6H12O6)=0.2mol·L-1；⑵；⑶；⑷c(NaCl)=0.2mol·L-1。解根据非电解质溶液,电解质溶液,渗透压大小顺序是：⑷＞⑵＞⑶＞⑴8.今有一氯化钠溶液，测得凝固点为-0.26℃⑴此溶液的渗透浓度为140mmol·L-1；⑵此溶液的渗透浓度为280mmol·L-1；⑶此溶液的渗透浓度为70mmol·L-1；⑷此溶液的渗透浓度为7153mmol·L-1。解由于NaCl在水溶液中可以电离出2倍质点数目，该溶液的渗透浓度可认为：所以（1）正确，氯化钠溶液的渗透浓度应为140mmol·L-19.100mL水溶液中含有2.00g白蛋白，25℃解10.测得泪水的凝固点为-0.52℃，求泪水的渗透浓度及37解泪水的渗透浓度为。11.今有两种溶液，一为1.50g尿素(Mr=60.05)溶于200g水中，另一为42.8g*非电解质溶于1000g水中，这两种溶液在同一温度下结冰，试求该非电解质的相对分子质量。解若两溶液在同一温度下结冰，则，有12.在0.100kg的水中溶有0.020molNaCl,0.010molNa2SO4和0.040molMgCl2。假如它们在溶液中完全电离，计算该溶液的沸点升高值。解他们在溶液中完全电离，溶液中总质点数目为：E*ercises1.Whatarethenormalfreezingpointsandboilingpointsofthefollowingsolution"(a)21.0gNaClin135mLofwater.(b)15.4gofureain66.7mLofwater.Solution:（a）(b)2.If4.00gofacertainnonelectrolyteisdissolvedin55.0gofbenzene,theresultingsolutionfreezesat2.36℃Solution:3.Theaverageosmoticpressureofseawaterisabout30.0atmat25℃.Calculatetheconcentration(molarity)ofanaqueoussolutionofurea(NH2CONH2Solution:4.Aquantityof7.85gofapoundhavingtheempiricalformulaC5H4isdissolved301gofbenzene.Thefreezingpointofthesolutionis1.05℃Solution:Sincetheformulamassofisandthemolarmassisfoundtobe,themolecularformulaofthepoundis.5.Ethyleneglycol(EG)CH2(OH)CH2(OH),isamonautomobileantifreeze.itischeap,water-soluble,andfairlynonvolatile(b.p.197℃).Calculatethefreezingpointofasolutioncontaining651gofthissubstancein2505gofwater.Wouldyoukeepthissubstanceinyourcarradiatorduringthesummer"Themolarmassofethyleneglycolis62.01gSolution:M(EG)=62.01g·mol-1Becausethesolutionwillboilat102.15℃6.Asolutionispreparedbydissolving35.0gofhemoglobin(Hb)inenoughwatertomakeuponeliterinvolume.Iftheosmoticpressureofthesolutionisfoundtobe10.0mmHgat25℃Solution:theconcentrationofthesolution:7.A0.86percentbymasssolutionofNaCliscalled"physiologicalsaline”becauseitsosmoticpressureisequaltothatofthesolutioninbloodcell.Calculatetheosmoticpressureofthissolutionatnormalbodytemperature(37℃).Notethatthedensityofthesalinesolutionis1.005gSolution:第三章1.分别用浓度和活度mol·解用浓度计算：π=icRT=2×0.0050mol·L-1×8.314J·mol-1·K-1×298K×=25kPa用活度计算：π’=icRT=2×0.0050mol·L-1×0.92×8.314J·mol-1·K-1×298K×=23kPa2.酸H2OH3O+H2CO3CH2COO-H2SHS-共轭碱OH-H2ONH3NH2CH2COO-HS-S2-3.碱H2ONH3[Al(H2O)5OH]2+CH2COO-共轭酸H3O+NH3[Al(H2O)6]3+CH2COOH4.说明(1)H3PO4溶液中存在着哪几种离子"请按各种离子浓度的大小排出顺序。其中H3O+浓度是否为浓度的3倍？(2)NaHCO3和NaH2PO4均为两性物质，但前者的水溶液呈弱碱性而后者的水溶液呈弱酸性，为什么"答(1)在H3PO4溶液中存在下列质子转移平衡：H3PO4(aq)+H2O(l)(aq)+H3O+(aq)(aq)+H2O(l)(aq)+H3O+(aq)(aq)+H2O(l)(aq)+H3O+(aq)H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq)由于Ka1>>Ka2>>Ka3，各离子浓度由大到小为：[H3O+]≈[]>[]>[OH-]>[]。其中H3O+浓度并不是浓度的3倍。(2)NaHCO3在水溶液中存在下列质子转移平衡：(aq)+H2O(l)(aq)+H3O+(aq)Ka()=Ka2(H2CO3)=4.7×10-11(aq)+H2O(l)H2CO3(aq)+OH-(aq)Kb()=Kw/Ka1(H2CO3)=1.0×10-14/(4.5×10-7)=2.2×10-8由于Kb()>Ka()，结合质子的能力大于其给出质子的能力，因此NaHCO3水溶液呈弱碱性。NaH2PO4在水溶液中存在下列质子转移平衡：(aq)+H2O(l)(aq)+H3O+(aq)Ka()=Ka2(H3PO4)=6.1×10-8(aq)+H2O(l)H3PO4(aq)+OH-(aq)Kb()=Kw/Ka1(H3PO4)=1.0×10-14/(6.9×10-3)=1.4×10-12由于Ka()>Kb()，H2PO4-给出质子的能力大于其接受质子的能力，因此NaHCO3水溶液呈弱酸性。5.解释BaSO4在生理盐水中的溶解度大于在纯水中的，而AgCl的溶解度在生理盐水中却小于在纯水中的。答生理盐水中含有Na+离子和Cl-离子对BaSO4起到盐效应作用使溶解度增大，但Cl-离子对AgCl却起到同离子效应作用而使溶解度降低。6.在含有固体AgCl的饱和溶液中，加入下列物质，对AgCl的溶解度有什么影响？并解释之。(1)盐酸(2)AgNO3(3)KNO3(4)氨水答（1）盐酸和（2）AgNO3，由于同离子效应，将使AgCl的溶解度降低；但若加入HCl浓度较大的话，Ag+与Cl-可以生成配合物[AgCl2]-，此时AgCl的溶解度反而会增大。（3）KNO3则由于盐效应，将使AgCl的溶解度稍有增加；（4）氨水，由于NH3与Ag+形成了配离子将使游离的Ag＋明显地减少，AgCl的溶解度大大地增加。7.计算0.10mol·L-1H2S溶液中[H3O+]、[HS-]及[S2-]。已知Ka1=8.9×10-8，Ka2=1.2×10-13。解H2S(aq)+H2O(l)HS-(aq)+H3O+(aq)初始浓度/(mol·L-1)0.10平衡浓度/(mol·L-1)0.10-*≈0.10**mol·L-1=9.4×10-5mol·L-1[HS-]≈[H3O+]＝9.4×10-5mol·L-1HS-(aq)+H2O(l)S2-(aq)+H3O+(aq)=1.2×10-13由于[HS-]≈[H3O+]，因此[S2-]≈Ka2,即[S2-]=1.2×10-13mol·L-18.解痛药吗啡(C17H19NO3)是一种弱碱，主要由未成熟的罂粟籽提取得到，其Kb=7.9×10-7。试计算0.015mol·L-1吗啡水溶液的pH值。解∵c/Kb=0.015/7.9×10-7>500，且c·Kb>20Kw∴[OH-]==1.1×10-4mol·L-1,pOH=3.96,pH=10.049.水杨酸（邻羟基苯甲酸，C7H6O3）是二元酸，Ka1=1.06×10-3，Ka2=3.6×10-14，它是一种消毒防腐剂，有时可用作止痛药而代替阿司匹林，但它有较强的酸性，能引起胃出血。计算0.065mol∙L-1的C7H6O3溶液的pH值及平衡时各物种的浓度。解∵Ka2很小，可忽略第二级H3O+的解离。但c/Ka1<500C7H6O3(aq)+H2O(l)(aq)+H3O+(aq)初始浓度/(mol·L-1)0.065平衡浓度/(mol·L-1)0.065-****=7.8×10-3，[]≈[H3O+]=7.8×10-3mol·L-1，pH=2.11[]≈Ka2，即[]=3.6×10-14mol·L-110.计算下列酸碱质子传递平衡常数，并判断反应偏向何方？(1)HNO2(aq)+-(aq)=H(aq)+(aq)(2)(aq)+(aq)=HNO2(aq)+(aq)(3)(aq)+Ac-(aq)=NH3(aq)+HAc(aq)(4)(aq)+H2O(l)=(aq)+OH-(aq)解(1)K=，反应正向进行；(2)K=，反应正向进行；(3)K=，反应逆向进行；(4)K=，反应逆向进行。11.叠氮钠（NaN3）加入水中可起杀菌作用。计算0.010mol·L-1NaN3溶液的各种物种的浓度。已知叠氮酸（HN3）的Ka=1.9×10-5。解设溶液中[OH-]=*mol·L-1(aq)+H2O(l)HN3(aq)+OH-(aq)初始浓度/(mol·L-1)0.010平衡浓度/(mol·L-1)0.010-****=2.3×10-6[OH-]=[HN3]=2.3×10-6mol·L-1[]=[Na+]=0.010mol·L-1[H3O+]=Kw/[OH-]=1.00×10-14/(2.3×10-6)=4.3×10-9mol·L-112.计算下列溶液的pH值：（1）100mL、0.10mol·L-1H3PO4与100mL、0.20mol·L-1NaOH相混合（2）100mL、0.10mol·L-1Na3PO4与100mL、0.20mol·L-1HCl相混合解(1)n(H3PO4)：n(NaOH)=(100mL×0.10mol·L-1):(100mL×0.20mol·L-1)=1:2，反应为：H3PO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2HPO4(aq)+2H2O(l)生成[Na2HPO4]=0.10mol·L-1×100mL/(100mL+100mL)=0.050mol·L-1pH=(pKa2+pKa3)=（7.21+12.32）=9.76(2)n(Na3PO4)：n(HCl)=(100mL×0.10mol·L-1):(100mL×0.20mol·L-1)=1:2，反应为：Na3PO4+2HCl=NaH2PO4+2NaCl生成[NaH2PO4]=0.10mol·L-1×100mL/(100mL+100mL)=0.050mol·L-1pH=(pKa1+pKa2)=(2.16+7.21)=4.6813.在浓度均为0.010mol·L-1的KCl和K2CrO4的混合溶液中，逐滴加入AgNO3溶液时，AgCl和Ag2CrO4哪个先沉淀析出？当第二种离子刚开始沉淀时，溶液中的第一种离子浓度为多少"(忽略溶液体积的变化)。{已知：Ksp(AgCl)＝1.77×10-10、Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10-12}解AgCl开始沉淀时：[Ag+]AgCl＝＝1.8×10-8mol·L-1Ag2CrO4开始沉淀时：＝1.1×10-5mol·L-1沉淀Cl-所需[Ag+]较小，AgCl沉淀先生成。当[Ag+]＝1.1×10-5mol·L-1时，Ag2CrO4开始沉淀，此时溶液中剩余的Cl-浓度为：[Cl-]＝＝1.6×10-5mol·L-114.乳酸HC3H5O3是糖酵解的最终产物，在体内积蓄会引起机体疲劳和酸中毒，已知乳酸的Ka=1.4×10-4，试计算浓度为1.0×10-3mol·L-1乳酸溶液的pH值。解由于c/Ka<500，不能用最简式计算。[H3O+]=mol·L-1=3.1×10-4mol·L-1pH=3.5115.已知乳酸的Ka=1.4×10-4，测得*酸牛奶样品的pH值为2.42。计算该酸奶中乳酸的浓度。解pH=2.42,[H3O+]=3.8×10-3mol·L-1。设乳酸的浓度为c(HC3H5O3)。HC3H5O3(aq)+H2O(l)(aq)+H3O+(aq)由1.4×10-4c(HC3H5O3)=1.4×10-4×3.8×10-3+(3.8×10-3)c(HC3H5O3)=0.11mol·L-116.正常成人胃液的pH值为1.4，婴儿胃液pH值为5.0。问成人胃液中的H3O+浓度是婴儿胃液的多少倍？解成人胃液的pH值为1.4，则[H3O+]成人=0.040mol·L-1婴儿胃液pH值为5.0，则[H3O+]婴儿=1.0×10-5mol·L-1[H3O+]成人/[H3O+]婴儿=0.040mol·L-1/(1.0×10-5mol·L-1)=400017.有一浓度为0.100mol·L-1的BH*溶液，测得pH=8.00。已知B是弱碱，Kb=1.0×10-3；*-1是弱酸H*的阴离子。求H*的Ka。解H*-(aq)+H2O(l)H2*(aq)+OH-(aq)H*-(aq)+H2O(l)*2-(aq)+H3O+(aq)[H3O+]=pH=1/2(pKa-pKb+pKw)pKa=2pH-pKw+pKb=2×8.00-14.00+3.00=5.00Ka=1.0×10-518.现有0.20mol·L-1HCl溶液，问：(1)如使pH=4.0，应该加入HAc还是NaAc？(2)如果加入等体积的2.0mol·L-1NaAc溶液，则混合溶液的pH值是多少？(3)如果加入等体积的2.0mol·L-1NaOH溶液，则混合溶液的pH值又是多少"解（1）应该加入碱性的NaAc。（2）加入等体积的NaAc后，由于NaAc过量，生成的HAc浓度为：[HAc]=0.20mol·L-1/2=0.10mol·L-1溶液中的NaAc浓度为：[NaAc]==2.0×10-6mol·L-1，pH=5.70（3）NaOH过量,[OH-]=pOH=0.046，pH=13.9519.喹啉（C20H24N2O2，摩尔质量＝324.4g·mol-1）是主要来源于金鸡纳树皮的重要生物碱，它是一种抗疟药。已知1g喹啉能溶在1.90L水中，计算该饱和溶液的pH值。已知pKb1=5.1，p解cb=1.0g/(1.90L×324.4g·mol-1)=1.6×10-3mol·L-1pKb1=5.1,Kb1=7.9×10-6,∵c/Kb1<500，设[OH-]=*mol·L-1,*=1.1×10-4mol·L-1,pOH=3.9,pH=10.120.取0.10mol·L-1HB溶液50.00mL，与0.10mol·L-1KOH溶液20.00mL混合，将混合溶液加水稀释至100.0mL，测得其pH值为5.25，试求此弱酸(HB)的解离平衡常数。解HB与KOH反应，生成KB，由于HB过量，组成HB-KB缓冲溶液。[HB]==0.030mol·L-1，[B-]==0.020mol·L-1，[H3O+]=5.6×10-6mol·L-1Ka=3.7×10-621.测得血液中铁离子的总浓度为5.0×10-5mol·L-1。已知37℃时Ksp{Fe(OH)3}=2.8×10-39，pKw=13.685。计算使99％的Fe3+解当溶液中99％的Fe3+离子沉淀时，Fe3+(aq)+3OH-(aq)=Fe(OH)3(s)pH=13.685-(-lg1.8×10－11)=2.94在pH＝7.40的血液中，[OH-]=10-13.685/10-7.40=10-6.285=5.2×10-7mol·L-1此血液中的Fe3+离子浓度为：结果表明，在pH>2.94时，将有超过99％的Fe3+沉淀。而在生理条件（37℃，pH=7.40）下，仅有2.0×10-20mol·L-1的Fe3+离子游离存在于血液中，说明血液中的Fe3+22.计算下列溶液的pH值：(1)0.10mol·L-1HCl溶液与0.10mol·L-1NH3·H2O等体积混合；(2)0.10mol·L-1HAc溶液与0.10mol·L-1NH3·H2O等体积混合；(3)0.10mol·L-1HCl溶液与0.10mol·L-1Na2CO3溶液等体积混合。解（1）由于n(HCl)=n(NH3)，生成0.10mol·L-1/2=0.050mol·L-1的NH4Cl，溶液的[H3O+]=mol·L-1=5.3×10-6mol·L-1pH=5.28（2）由于n(HAc)=n(NH3)，生成0.10mol·L-1/2=0.050mol·L-1的NH4Ac[H3O+]=pH=7.01（3）由于n(HCl)=n(Na2CO3)，生成0.10mol·L-1/2=0.050mol·L-1的NaHCO3，[H3O+]=pH=8.3423.计算下列溶液的pH值：(1)0.20mol·L-1H3PO4溶液与0.20mol·L-1Na3PO4等体积混合；(2)0.20mol·L-1Na2CO3溶液与0.10mol·L-1HCl溶液等体积混合。解（1）H3PO4(aq)+Na3PO4(aq)=NaH2PO4(aq)+Na2HPO4(aq)初始时：V×0.20mol·L-1V×0.20mol·L-1反应后：V×0.20mol·L-1V×0.20mol·L-1溶液中[Na2HPO4]=[NaH2PO4]=(V/2V)×0.20mol·L-1=0.10mol·L-1Ka2=，[H3O+]=6.1×10-8mol·L-1，pH=7.21（2）HCl(aq)+Na2CO3(aq)=NaHCO3(aq)初始时：V×0.10mol·L-1V×0.20mol·L-1反应后：V×0.10mol·L-1V×0.10mol·L-1溶液中[Na2CO3]=[NaHCO3]=(V/2V)×0.10mol·L-1=0.050mol·L-1Ka2=，[H3O+]=4.7×10-11mol·L-1，pH=10.3224.PbI2和PbSO4的Ksp非常接近，两者饱和溶液中的［Pb2+］是否也非常接近，通过计算说明。{Ksp(PbI2)=9.8×10-9，Ksp(PbSO4)=2.53×10-8}解PbI2=Pb2++2I-Ksp(PbI2)=[Pb2+][I-]2=S(2S)2=4S3S=[Pb2+]=mol·L-1=1.3×10-3mol·L-1PbSO4=Pb2++SO42-Ksp(PbSO4)=[Pb2+][SO42-]=S2S=[Pb2+]=mol·L-1=1.59×10-4mol·L-125.mol·mol·mol·解Mn(OH)2(s)=Mn2+(aq)+2OH-(aq)[Mn2+][OH-]2=Ksp(1)S(2S)2=Ksp,S=mol·L-1=3.72×10-5mol·L-1(2)[Mn2+]=S=3.72×10-5mol·L-1，[OH-]=2S=7.44×10-5mol·L-1(3)[OH-]=0.10mol·L-1S=[Mn2+]=mol·L-1=2.1×10-11mol·L-1(4)[Mn2+]=0.20mol·L-1S=mol·L-1=5.1×10-7mol·L-126.在100.0mL的0.20mol·L-1MnCl2溶液中，加入含有NH4Cl的0.10mol·L-1NH3·H2O溶液100.0mL，为了不使Mn(OH)2沉淀形成，需含NH4Cl多少克"解溶液中，[Mn2+]=0.20mol·L-1×100.0mL/(100.0mL+100.0mL)=0.10mol·L-1[NH3]=0.10mol·L-1×100.0mL/(100.0mL+100.0mL)=0.050mol·L-1由Ksp=[Mn2+][OH-]2，得[OH-]=mol·L-1=1.4×10-6mol·L-1由，得mol·L-1m(NH4Cl)=0.64mol·L-1×0.200L×53.5g·mol-127.在1.0L0.10mol·L-1H3PO4溶液中，加入6.0gNaOH固体，完全溶解后，设溶液体积不变，求(1)溶液的pH值；(2)37℃时溶液的渗透压；(3)在溶液中加入18g葡萄糖，其溶液的渗透浓度为多少？是否与血液等渗(300mmol·L-1)？{M(NaOH)=40.0，M(C6H解(1)反应前，溶液中n(H3PO4)=0.10mol·L-1×1.0Ln(NaOH)=6.0g/(40g·mol-1n(NaOH)-n(H3PO4)=0.15mol-0.10mol=0.05mol反应H3PO4(aq)+NaOH(aq)=NaH2PO4(aq)+H2O(l)初始时/mol0.100.15=0.050.10继续反应NaH2PO4(aq)+NaOH(aq)=Na2HPO4(aq)+H2O(l)初始时/mol0.100.05=0.050.05所以平衡时[Na2HPO4]=[NaH2PO4]=0.050mol·L-1由Ka2=，得[H3O+]=6.1×10-8mol·L-1，pH=7.21(2)П=∑icRT=[c(HPO42-)+c(H2PO4-)+c(Na+)]RT=(0.050+0.050+3×0.050)mol·L-1×8.314J·mol-1·K-1×(273+37)K×=644kPa(3)溶液的渗透浓度为18g·L-1/(180g·mol-1)+(0.050+0.050+3×0.050)mol·L-1=0.35mol·L-1与血液相比，为高渗溶液。28.将500mlc(MgCl2)=0.20mol·L-1和500mlc(NH3·H2O)=0.20mol·L-1混合。求：(1)混合后溶液是否有沉淀生成？请通过计算加以说明。(2)若有沉淀要加入多少克NH4Cl，才能使溶液无Mg(OH)2沉淀产生"（忽略加入NH4Cl固体引起的体积变化）已知Ksp{Mg(OH)2}=5.61×10-12，Kb(NH3)=1.8×10-5，Mr(NH4Cl)=53.5。解(1)混合后溶液中，c(MgCl2)=0.10mol·L-1，c(NH3·H2O)=0.10mol·L-1∵cKb>20Kw,c/Kb>500∴[OH-]=IP=[Mg2+][OH-]2=0.10×(1.3×10-3)2=1.7×10-7＞Ksp{Mg(OH)2}，有沉淀生成(2)要使沉淀溶解，设需加入*gNH4Cl，则：[OH-]≤=7.5×10-6mol·L-∴[NH4+]==0.24mol·L-1*=0.24mol·L-1×(0.50L+0.50L)×53.5g·mol-1=12.8gE*ercises1.125.0mLof0.40mol·L-1propanicacid,HPr,isdilutedto500.0mL.WhatwillthefinalpHofthesolutionbe"(Ka=1.3×10-5)Solutionc(HPr)==0.10mol·L-1,[H3O+]==1.1×10-3mol·L-1，pH=2.942.Ethylamine,CH3CH2NH2,hasastrong,pungentodorsimilartothatammonia.Likeammonia,itisabase.A0.10mol·L-1solutionhasapHof11.86.CalculatetheKbfortheethylamine,andfindKaforitsconjugateacid,.SolutionpH=11.86,pOH=14.00-11.86=2.14[OH-]=7.2×10-3mol·L-1Kb(CH3CH2NH2)=3.Pivaicacidisamonoproticweakacid.A0.100mol·L-1solutionofpivalicacidhasapH=3.00.WhatisthepHof0.100mol·L-1sodiumpivalateatthesametemperature"SolutionKa(HPi)=，Kb(NaPi)=Kw/Ka(HPi)=1.0×10-14/(1.0×10-5)=1.0×10-9，pH=9.004.(1)TheweakmonoproticacidHAis3.2%dissociatedin0.086mol·L-1solution.Whatistheacidityconstant,Ka,ofHA"(2)AcertainsolutionofHAhasapH=2.48.Whatistheconcentrationofthesolution"Solution(1)Ka(HA)=＝0.086×(3.2×10-2)2=8.8×10-5(2)WhenpH=2.48，[H3O+]=3.3×10-3mol·L-1[HA]＝=0.12mol·L-15.KspforSrSO4is3.44×10-7.(1)CalculatethesolubilityofSrSO4inH2O.(2)WhatwouldbethesolubilityofSrSO4inasolutionwhichis0.100mol·LSolution(1)mol·L-1=5.86×10-4mol·L-1(2)S＝＝3.44×10-6mol·L-16.Inasaturatedsolutionofcalciumphosphate,theconcentrationofionis3.3×10-7mol·L-1.CalculatetheKspofCa3(PO4)2.SolutionSupposethesolubilityofCa3(PO4)2isSCa3(PO4)2(s)3Ca2+(aq)＋2PO43-(aq)3S2SBasedonthetitle，[PO43-]＝3.3×10-7mol·L-1＝2SSoS＝1.65×10-7mol·L-1Ksp＝[Ca2+]3[PO43-]2＝(3S)3×(2S)2＝33×22×(1.65×10-7)5＝1.3×10-327.(1)Asolutionis0.15mol·L-1inPb2+and0.20mol·L-1inAg+.IfasolidofNa2SO4isaddedslowlytothissolution,whichwillprecipitatesfirst,PbSO4orAg2SO4"(2)TheadditionofNa2SO4iscontinueduntilthesecondcationjuststartstoprecipitateasthesulfate.Whatistheconcentrationofthefirstcationatthispoint"KspforPbSO4=2.53×10-8,Ag2SO4=1.20×10Solution(1)TheconcentrationofPb2+is0.15mol·L-1,=1.7×10-8mol·L-1TheconcentrationofAg+is0.20mol·L-1,=3.0×10-4mol·L-1Thus,thePbSO4separatesfirstwithacontrolledadditionofSO42-.(2)When[SO42-]is3.0×10-4mol·L-1,Ag2SO4isjustreadytoprecipitate,=8.4×10-5mol·L-1第四章1.什么是缓冲溶液？试以血液中的H2CO3-缓冲系为例，说明缓冲作用的原理及其在医学上的重要意义。答能抵抗少量外来强酸、强碱而保持其pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。血液中溶解的CO2与组成缓冲系。正常人体[]/[CO2(aq)]为20/1，pH=7.40。若pH<7.35，发生酸中毒，pH>7.45，发生碱中毒。当酸性代谢产物增加时，抗酸成分与H3O+结合，增加的H2CO3可通过加快呼吸以CO2的形式呼出；消耗的则由肾减少对其的排泄而得以补充；当碱性代谢产物增加时，[OH-]与H3O+生成H2O，促使抗碱成分H2CO3离解以补充消耗的H3O+。同理，减少的H2CO3及增加的可通过肺和肾来调控。血液中的H2CO3–缓冲系与其他缓冲系共同作用，维持pH为7.35~7.45的正常*围。2.什么是缓冲容量？影响缓冲溶量的主要因素有哪些"总浓度均为0.10mol·L-1的HAc-NaAc和H2CO3-缓冲系的缓冲容量相同吗？解缓冲容量是衡量缓冲溶液缓冲能力大小的尺度，表示单位体积缓冲溶液pH发生一定变化时，所能抵抗的外加一元强酸或一元强碱的物质的量。影响缓冲容量的主要因素是缓冲系的总浓度和缓冲比：缓冲比一定时，总浓度越大缓冲容量越大；总浓度一定时，缓冲比越接近于1缓冲容量越大。总浓度及缓冲比相同的HAc-NaAc和H2CO3-缓冲系的缓冲容量相同。3.下列化学组合中，哪些可用来配制缓冲溶液？(1)HCl+NH3·H2O(2)HCl+Tris(3)HCl+NaOH(4)Na2HPO4+Na3PO4(5)H3PO4+NaOH(6)NaCl+NaAc解可用来配制缓冲溶液的是：(1)HCl+NH3·H2O、(2)HCl+Tris、(4)Na2HPO4+Na3PO4和(5)H3PO4+NaOH4.将0.30mol·L-1吡啶(C5H5N，pKb=8.77)和0.10mol·L-1HCl溶液等体积混合,混合液是否为缓冲溶液？求此混合溶液的pH。解C5H5N与HCl反应生成C5H5NH+Cl-(吡啶盐酸盐)，混合溶液为0.10mol·L-1C5H5N和0.050mol·L-1C5H5NH+Cl-缓冲溶液，pKa=14.005.将10.0gNa2CO3和10.0gNaHCO3溶于水制备250mL缓冲溶液，求溶液的pH。解6.求pH=3.90，总浓度为0.400mol·L-1的HCOOH(甲酸)–HCOONa(甲酸钠)缓冲溶液中，甲酸和甲酸钠的物质的量浓度(HCOOH的pKa=3.75)解设c(HCOONa)=*mol·L-1,则c(HCOOH)=0.400mol·L-1–*mol·L-1解得c(HCOO-)=*mol·L-1=0.234mol·L-1c(HCOOH)=(0.400-0.234)mol·L-1=0.166mol·L-17.向100mL*缓冲溶液中加入0.20gNaOH固体，所得缓冲溶液的pH为5.60.。已知原缓冲溶液共轭酸HB的pKa=5.30，c(HB)=0.25mol·L-1解n(NaOH)==0.050mol·L-1加入NaOH后，解得[B-]=0.35mol·L-1原溶液8.阿司匹林(乙酰水杨酸、以HAsp表示)以游离酸(未解离的)形式从胃中吸收，若病人服用解酸药，调整胃容物的pH为2.95，然后口服阿司匹林0.65g。假设阿司匹林立即溶解，且胃容物的pH不变，问病人可以从胃中立即吸收的阿司匹林为多少克(乙酰水杨酸的Mr=180.2、pKa解依题意解得n(HAsp)=0.0028mol可吸收阿司匹林的质量=0.0028mol×180.2g·mol-1=0.50g9.在500mL0.20mol·L-1C2H5COOH（丙酸，用HPr表示）溶液中加入NaOH1.8g，求所得溶液的近似pH和校正后的精确pH。已知C2H5COOH的pK解⑴求近似pHpH=pKa⑵求精确pH，丙酸钠是强电解质I=∑cizi2=(×12+×12)=0.09mol·L-1≈0.1mol·L-1当Z=0，I=0.10时，校正因数pH=pKa10.*医学研究中，制作动物组织切片时需pH约为7.0的磷酸盐缓冲液作为固定液。该固定液的配方是：将29gNa2HPO4·12H2O和2.6gNaH2PO4·2H2O分别溶解后稀释至1L。若校正因数解c(Na2HPO4)==0.081mol·L-1c(NaH2PO4)==0.017mol·L-1pH=pKa2++lg=7.21+(-.0.53)+lg=7.3611.将0.10mol·L-1HAc溶液和0.10mol·L-1NaOH溶液以3:1的体积比混合，求此缓冲溶液的pH及缓冲容量。解HAc溶液和NaOH溶液的体积分别为3V和V，c(HAc)=(0.10×3V-0.10×V)mol·L-1/(3V+V)=0.050mol·L-1c(Ac-)=0.10mol·L-1×V/(3V+V)=0.025mol·L-112.*生物化学实验中需用巴比妥缓冲溶液，巴比妥(C8H12N2O3)为二元有机酸（用H2Bar表示，pKa1＝7.43)。今称取巴比妥18.4g，先加蒸馏水配成100mL溶液，在pH计监控下，加入6.00mol·L-1NaOH溶液4.17mL，并使溶液最后体积为1000mL。求此缓冲溶液的pH和缓冲容量。（已知巴比妥的Mr=184g·mol-1解H2Bar与NaOH的反应为H2Bar(aq)+NaOH(aq)＝NaHBar(aq)+H2O(l)反应生成的NaHBar的物质的量n(NaHBar)＝c(NaOH)V(NaOH)＝6.0mol·L-1×4.17mL＝25mmol，剩余H2Bar的物质的量为n余(H2Bar)＝n(H2Bar)-n(NaOH)＝×1000-25mmol＝75mmolpH＝pKa+lg＝7.43+lg＝6.95β＝2.303×＝0.043mol·L-113.分别加NaOH溶液或HCl溶液于柠檬酸氢钠（缩写Na2HCit）溶液中。写出可能配制的缓冲溶液的抗酸成分、抗碱成分和各缓冲系的理论有效缓冲*围。如果上述三种溶液的物质的量浓度相同，它们以何种体积比混合，才能使所配制的缓冲溶液有最大缓冲容量"（已知H3Cit的pKa1=3.13、pKa2=4.76、pKa3=6.40）`解.溶液组成缓冲系抗酸成分抗碱成分有效缓冲*围β最大时体积比Na2HCit+HClH2Cit--HCit2-HCit2-H2Cit-3.76~5.762:1Na2HCit+HClH3Cit-H2Cit-H2Cit-H3Cit2.13~4.132:3Na2HCit+NaOHHCit2--Cit3-Cit3-HCit2-5.40~7.402:114.现有(1)0.10mol·L-1NaOH溶液，(2)0.10mol·L-1NH3溶液，(3)0.10mol·L-1Na2HPO4溶液各50mL，欲配制pH=7.00的溶液，问需分别加入0.10mol·L-1HCl溶液多少mL？配成的三种溶液有无缓冲作用？哪一种缓冲能力最好？解⑴HCl与NaOH完全反应需HCl溶液50mL。⑵HCl(aq)+NH3·H2O(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l)NH4+的pKa=14.00-4.75=9.25，解得V(HCl)=50mL⑶HCl(aq)+Na2HPO4(aq)=NaH2PO4(aq)+NaCl(aq)H3PO4的pKa2=7.21，解得V(HCl)=31mL第一种混合溶液无缓冲作用；第二种pH<pKa-1，无缓冲能力；第三种缓冲作用较强。15.用固体NH4Cl和NaOH溶液来配制1L总浓度为0.125mol·L-1，pH=9.00的缓冲溶液，问需NH4Cl多少克？求需1.00mol·L-1解设需NH4Cl的质量为*gpKa(NH4+)=14.00-4.75=9.25得1.00mol·L-1×V(NaOH)=0.562[*/53.5g·mol-1-1.00mol·L-1×V(NaOH)]又[1.00mol·L-1×VNaOH)+0.562(*/53.5g·mol-1-1.00mol·L-1×V(NaOH))]/1L=0.125mol·L-1解得*=6.69,V(NaOH)=0.045L即：需NH4Cl6.69g，NaOH溶液0.045L。16.用0.020mol·L-1H3PO4溶液和0.020mol·L-1NaOH溶液配制100mLpH=7.40的生理缓冲溶液，求需H3PO4溶液和NaOH溶液的体积（mL）。解设第一步反应需H3PO4和NaOH溶液体积各为*mL⑴H3PO4(aq)+NaOH(aq)=NaH2PO4(aq)+H2O(l)*mLH3PO4与*mLNaOH完全反应，生成NaH2PO40.020mol·L-1×*mL=0.020*mmol⑵第二步反应：设生成的NaH2PO4再部分与NaOHymL反应，生成Na2HPO4，其与剩余NaH2PO4组成缓冲溶液NaH2PO4(aq)+NaOH(aq)=Na2HPO4(aq)+H2O(l)起始量mmol+0.020*+0.020y变化量mmol-0.020y-0.020y+0.020y平衡量mmol0.020(*-y)0+0.020y=1.55依题意又有2*+y=100解得*=38.4，y=23.2即需H3PO4溶液38.4mL，NaOH溶液(38.4+23.2)mL=61.6mL。17.今欲配制37℃时，近似pH为7.40的生理缓冲溶液，计算在Tris和Tris·HCl浓度均为0.050mol·L-1的溶液l00mL中，需加入0.050mol·L-1HCl溶液的体积（mL）。在此溶液中需加入固体NaCl多少克，才能配成与血浆等渗的溶液？（已知Tris·HCl在37℃时的pKa＝7.85，忽略离子强度的影响。）解⑴V(HCl)=47.6mL⑵设加入NaCl*g，血浆渗透浓度为300mmol·L-1=0.018mol·L-1=0.050mol·L-1（0.018+2×0.050）mol·L-1+0.300mol·L-1*=0.79，即需加入NaCl0.7918.正常人体血浆中，[]＝24.0mmol·L-1、[CO2(aq)]＝1.20mmol·L-1。若*人因腹泻使血浆中[]减少到为原来的90%，试求此人血浆的pH，并判断是否会引起酸中毒。已知H2CO3的pKa1ˊ=6.10。解pH=pKa1′pH虽接近7.35，但由于血液中还有其他缓冲系的协同作用，不会引起酸中毒。E*ercises1.Howdotheacidandbaseponentsofabufferfunction"Whyaretheytypicallyaconjugateacid-basepair"SolutionAbuffersolutionconsistsofaconjugateacid-basepair.Theconjugatebasecanconsumetheaddedstrongacid,andtheconjugateacidcanconsumetheaddedstrongbase,tomaintainpH。Theconjugateacid-basepairsofweakelectrolytespresentinthesamesolutionatequilibrium.2.WhenH3O+isaddedtoabuffer，doesthepHremainconstantordoesitchangeslightly？E*plain.SolutionThepHofabufferdependsonthepKaoftheconjugateacidandthebufferponentratio.WhenH3O+isaddedtoabuffer，thebufferponentratiochangesslightly，sothepHchangesslightly.3.AcertainsolutioncontainsdissolvedHClandNaCl.Whycan’tthissolutionactasabuffer"SolutionThissolutioncan’tactasabuffer.HClisnotpresentinsolutioninmolecularform.Therefore,thereisnoreservoirofmoleculesthatcanreactwithaddedOH-ions.LikewisetheCl-doesnote*hibitbasebehaviorinwater,soitcannotreactwithanyH3O+addedtothesolution.4.Whatistherelationshipbetweenbufferrangeandbuffer-ponentratio"SolutionThepHofabufferdependsonthebufferponentratio.When[B-]/[HB]=1,pH=pKa,thebufferismosteffective.Thefurtherthebuffer-ponentratioisfrom1，thelesseffectivethebufferingactionis.Practically,ifthe[B-]/[HB]ratioisgreaterthan10orlessthan0.1,thebufferispoor.ThebufferhasaeffectiverangeofpH=pKa±1.5.Choosespecificacid-baseconjugatepairsofsuitableforpreparethefollowingbeffers（UseTable4-1forKaofacidorKbofbase）：（a）pH≈4.0；（b）pH≈7.0；（c）[H3O+]≈1.0×10-9mol·L-1；Solution（a）HAcandAc-（b）and（c）andNH36.Choosethefactorsthatdeterminethecapacityofabufferfromamongthefollowingande*plainyourchoices.(a)Conjugateacid-basepair(b)pHofthebuffer(c)Bufferranger(d)Concentrationofbuffer-ponentreservoirs(e)Buffer-ponentratio(f)pKaoftheacidponentSolutionChoose(d)and(e).Buffercapacitydependsonboththeconcentrationofthereservoirsandthebuffer-ponentratio.Themoreconcentratedtheponentsofabuffer,thegreaterthebuffercapacity.Whentheponentratioisclosetoone,abufferismosteffective.7.WouldthepHincreaseordecrease,andwoulditdosotoalargerorsmalle*tent,ineachofthefollowingcases:Add5dropsof0.1mol·L-1NaOHto100mLof0.5mol·L-1acetatebufferAdd5dropsof0.1mol·L-1HClto100mLof0.5mol·L-1acetatebufferAdd5dropsof0.1mol·L-1NaOHto100mLof0.5mol·L-1HCl(d)Add5dropsof0.1mol·L-1NaOHtodistilledwaterSolution（a）ThepHincreasestoasmalle*tent;（b）ThepHdecreasestoasmalle*tent;（c）ThepHincreasestoasmalle*tent;（d）ThepHincreasestoalargere*tent.8.Whichofthefollowingsolutionswillshowbufferproperties"(a)100mLof0.25mol·L-1NaC3H5O3+150mLof0.25mol·L-1HCl(b)100mLof0.25mol·L-1NaC3H5O3+50mLof0.25mol·L-1HCl(c)100mLof0.25mol·L-1NaC3H5O3+50mLof0.25mol·L-1NaOH(d)100mLof0.25mol·L-1C3H5O3H+50mLof0.25mol·L-1Solution(b)and(d)9.AchemistneedsapH10.5buffer.ShouldsheuseCH3NH2andHClorNH3andHCltoprepareit"Why"Whatisthedisadvantageofchoosingtheotherbase"SolutionThepKaofCH3NH2·HClis10.65.ThepKaofis9.25.ThepKaoftheformerismorecloseto10.5.AbufferismoreeffectivewhenthepHisclosetopKa.SheshouldchooseCH3NH2.Theotherisnotagoodchoice.10.Anartificialfruitcontains11.0goftartaricacidH2C4H4O6，and20.0gitssalt，potassiumhydrogentartrate，perliter.WhatisthepHofthebeverage？KaSolution11.Whatarethe[H3O+]andthepHofabenzoatebufferthatconsistsof0.33mol·L-1C6H5COOHand0.28mol·L-1C6H5COONa？Kaofbenzoicacid=6.3×10Solution[H+]=7.41×10-5mol·L-112.Whatmassofsodiumacetate(NaC2H3O2·3H2O,Mr=136.1g·mol-1)andwhatvolumeofconcentratedaceticacid(17.45mol·L-1)shouldbeusedtoprepare500mLofabuffersolutionatpH=5.00thatis0.150mol·L-1overall"Solutionc(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.150mol·L-1n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.150mol·L-1×500mL×10-3L·mL-1n(CH3COOH)=0.0270mol,n(CH3COO-)=0.0480molMassofsodiumacetate=0.0480mol×136.1g·mol-1=13.NormalarterialbloodhasanaveragepHof7.40.Phosphateionsformoneofthekeybufferingsystemsintheblood.Findthebuffer-ponentratioofaKH2PO4/Na2HPO4solutionwiththispHpKa2ˊof=6.80Solution第五章1．汞蒸气易引起中毒，若将液态汞（1）盛入烧杯中；（2）盛于烧杯中，其上覆盖一层水；（3）散落成直径为2×10-4cm解第（3）种情况引起汞中毒的危险性最大。这是因为液态汞分散成微小汞液滴后，比表面增大，处于表面上的高能量Hg原子的数目增加，更易挥发成汞蒸气，与人体各器官接触的机会激增，更易引起汞中毒。2．20℃及100kPa的压下力,把半径为1.00mm的水滴分散成半径为1.00×10-3mm的小水滴。问需作多少焦尔的功？已知在20℃时水的值为0.728N·m-1.(1N=10-2J·cm-1)。解设分散前水滴半径r1=1.00mm，分散后水滴半径r2=1.00×10-3mm、水滴数目NA1=4r1，A2=N×(4πr)因为分散前后水的总体积相等：N=所做的功为：W′=σ(A2－A1)=σ=4×3.14×(1.00×10-3m)2×0.0728N·m-1×=9.13×10-4J3．举例说明制备胶体的分散法和凝集法。解胶体的制备方法常见的有分散法和凝聚法。分散法是将颗粒大的物质分散成胶体分散系粒子大小而分散在介质中，例如，将SiO2粉末通过高速分散机分散