电解质溶液习题答案

第五章电解质溶液1.写出下列分子或离子的共轭碱：H2O、H3O+、H2CO3、HCO-3、NH+4、NH+3CH2COO-、H2S、HS-。写出下列分子或离子的共轭酸：H2O、NH3、HPO2-4、NH-2、[Al(H2O)5OH]2+、CO2-3、NH+3CH2COO-。酸H2OH3O+H2CO3HCO3-NH4+NH3+CH2COO-H2SHS-共轭碱OHH2OHCO3-CO32-NH3NH2CH2COO-HS-S2-(2)碱H2ONH3HPO42-NH2-[Al(H2O)5OH]2+CO32-NH3+CHCOO-共轭酸H3O+NH4+H2PO4-NH3[Al(H2O)6]3+HCO3-NH3+CH2COOH2.在溶液导电性试验中，若分别用HAc和NH3·H2O作电解质溶液，灯泡亮度很差，而两溶液混合则灯泡亮度增强，其原因是什么？答：HAc和NH3·H2O为弱电解质溶液，解离程度很小；混合后反应形成NH4Ac为强电解质，完全解离，导电性增强。3.阐明：

(1)H3PO4溶液中存在着哪几种离子?请按多种离子浓度的大小排出次序。其中H3O+浓度与否为PO3-4浓度的3倍？

(2)NaHCO3和NaH2PO4均为两性物质，为何前者的水溶液呈弱碱性而后者的水溶液呈弱酸性？答：(1)若c(H3PO4)=O.10mol·L-1，则溶液中各离子浓度由大到小为：离子H+H2PO4-HPO42-OH-PO43-浓度/mol·L-12.4×10-22.4×10-26.2×10-84.2×10-135.7×10-19其中H+浓度并不是PO43-浓度的3倍。(2)当溶液的cKa2>20Kw，且c>20Ka1NaHCO3：pH=(pKa1+pKa2)=(6.37+10.25)=8.31碱性NaH2PO4：pH=(pKa1+pKa2)=(2.12+7.21)=4.66酸性下列化学组合中，哪些可用来配制缓冲溶液？

(1)HCl+NH3·H2O(2)HCl+Tris(三(羟甲基)甲胺)(3)HCl+NaOH

(4)Na2HPO4+Na3PO4(5)H3PO4+NaOH(6)NaCl+NaAc答：(1)(2)(4)(5)解释下列现象：

(1)CaC2O4溶于盐酸而不溶于乙酸。

(2)将H2S通入ZnSO4溶液中，ZnS沉淀不完全。但如在ZnSO4溶液中先加入NaAc，再通入H2S，则ZnS沉淀相称完全。

(3)BaSO4不溶于盐酸，而BaCO3却可溶于盐酸。答：(1)CaC2O4Ca2++C2O42-HCl=Cl-+H+→H2C2O4平衡右移(2)Zn2++S2-ZnS在ZnSO4溶液中先加入NaAc，再通入H2S，此时溶液中的Ac-可夺取H2S中的H+离子，使H2S的解离增大，提高溶液中S2-的浓度，使ZnS完全沉淀出来。(3)BaCO3+H+Ba2++H2CO3→H2O+CO2平衡右移6.在具有固体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的溶解度减少；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的溶解度稍有增长；（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的溶解度大大地增长。叠氮钠（NaN3）加入水中可起杀菌作用。计算0.010mol·dm-3NaN3溶液的多种物种的浓度。已知叠氮酸（HN3）的Kөa=1.9×10-5。解设溶液中[OH-]=xmol·dm-3(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-xxxx=2.3×10-6(mol·dm-3)c(OH-)=c(HN3)=2.3×10-6mol·dm-3c()=c(Na+]=0.010mol·dm-3c(H3O+)=Kw/c(OH-)=1.00×10-14/(2.3×10-6)=4.3×10-9mol·dm-3某一元弱酸溶液的浓度为1.0mol·dm-3，其pH值为2.77。求此弱酸的解离平衡常数和解离度。解据题意可知c(H+]=1.70×10-3mol·dm-3HA+H2OA-+H3O+平衡时(mol·dm-3)1.0-1.70×10-31.70×10-31.70×10-3奶油腐败后的分解产物之一为丁酸（C3H7COOH），有恶臭。今有一具有0.2mol丁酸的0.40dm3溶液，其pH值为2.50，求丁酸的解离平衡常数。解丁酸为一元弱酸，据题意该溶液中[H+]=3.16×10-3mol·dm-3HA+H2OA-+H3O+平衡时(mol·dm-3)0.5-3.16×10-33.16×10-33.16×10-3若使1.0dm3浓度为8mol·dm-3氨水的解离度增大2倍，需加水多少dm3？解根据稀释定律，浓度为0.1mol·dm-3氨水的解离度为当解离度增大2倍时，设溶液的浓度为xmol·dm-3则解得x=2(mol·dm-3)故需要加水0.3dm3计算下列溶液的pH值：(1)0.010mol·dm-3HCl和0.10mol·dm-3NaOH等体积混合；(2)0.010mol·dm-3NH4Cl溶液；(3)1.0×10-4mol·dm-3NaCN溶液；(4)0.1mol·dm-3溶液H2C2O4溶液；(5)0.10mol·dm-3的H3PO4溶液。解(1)由于NaOH过量，酸碱反应后，溶液为0.018mol·dm-3NaOH则溶液的pH=14-lg0.018=12(2)NH4Cl溶液按照一元弱酸处理：查表Kb,NH3=1.76×10-5则Ka,NH4+=Kw/Kb=5.68×10-10由于c/Ka,NH4+>500,故可用最简式计算(mol·dm-3)因此，pH=5.62(3)NaCN溶液按照一元弱碱处理：查表Ka,,HCN=6.2×10-10则Kb,CN-=Kw/Ka=1.61×10-5由于c/Kb,CN-<500,故不能用最简式计算CN-+H2O=HCN+OH-平衡时(mol·dm-3)1..0×10-4-xxx解得x=1.21×10-4(mol·dm-3)因此pH=9.92(4)H2C2O4=HC2O4-+H+Ka1=5.6×10-20.1-xxxHC2O4-=H++C2O42-Ka2=1.5×10-4yy由于Ka1/Ka2=373>100，即H2C2O4二级电离出的氢离子浓度很小，可以忽视不计，因此可按一元弱酸处理。又由于c/Ka1<500,故不能用最简式计算解得x=0.0519(mol·dm-3)故PH=1.28(5)由于Ka1/Ka2=6.9×10-3/6.1×10-8>>100，Ka2/Ka3=6.1×10-8/4.8×10-13>>100，即H3PO4二、三级电离出的氢离子浓度很小，可以忽视不计，因此可按一元弱酸处理。又由于c/Ka1<500,故可用最简式计算解得x=0.0263(mol·dm-3)故PH=1.58在H2S饱和溶液中加入HCl使溶液的pH=2.0，计算溶液中c(S2-)。解H2S饱和溶液中，c(H2S)=0.1mol·dm-3H2S+H2O=HS-+H3O+Ka1=1.3×10-70.11.0×10-2解得x=1.3×10-6(mol·dm-3)HS-+H2O=S2-+H3O+Ka2=7.1×10-151.3×10-6y1.0×10-2解得y=9.2×10-19(mol·dm-3)即溶液中c(S2-)为9.2×10-19mol·dm-3在1.0dm3的0.10mol·dm-3氨水溶液中，应加入多少克NH4Cl固体才能使溶液的pH等于9.00（忽视固体的加入对溶液体积的影响）？解NH3+H2O=NH4++OH-Kb=1.76×10-50.10mol·dm-3xmol·dm-31.0×10-5mol·dm-3解得x=0.176(mol·dm-3)则所需NH4Cl固体为：0.176×1.0×53.5=9.4(g)向100cm3某缓冲溶液中加入200mgNaOH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pKөa=5.30，c(HB)=0.25mol·dm-3，求原缓冲溶液的pH值。解HB=H++B-原缓冲液(mol·dm-3)0.25xc(B-)加入NaOH后(mol·dm-3)0.25-0.0510-5.6c(B-)+0.05根据加入NaOH后，解得c(B-)=0.35(mol·dm-3)加入NaOH前，因此加入NaOH前后溶液的pH基本无变化。用0.025mol·dm-3的H2C8H4O4（邻苯二甲酸）溶液和0.10mol·dm-3的NaOH溶液，配制pH为5.60的缓冲溶液100cm3，求所需H2C8H4O4溶液和NaOH溶液的体积比。解缓冲系为—,查表，pKa2=5.432。设需H2C8H4O4溶液V1mL，需NaOH溶液的总体积为V2mL，依题意第一步反应需NaOH溶液的体积亦为V1mL。对于较复杂的平衡体系，可用列表法找出平衡时各物质的量。(1)H2C8H4O4(aq)+NaOH(aq)(aq)+H2O(l)起始量mmol+0.025V1+0.025V1变化量mmol-0.025V1-0.025V1+0.025V1平衡量mmol00+0.025V1(2)(aq)+NaOH(aq)(aq)+H2O(l)起始量mmol+0.025V1+(0.10V2-0.025V1)变化量mmol-(0.10V2-0.025V1)-(0.10V2-0.025V1)+(0.10V2-0.025V1)平衡量mmol[0.025V1-(0.10V2-0.025V1)]0(0.10V2-0.025V1)=(0.050V1-0.10V2)pH=pKa2+lg=5.432+lg=5.60解得取100gNaAc·3H2O，加入13cm36.0mol·dm-3HAc溶液，然后用水稀释至100dm3，此溶液的pH是多少？若向此溶液中通入0.10molHCl气体（忽视溶液体积变化），求溶液的pH变化多少？解查表可知Ka,HAc=1.76×10-5，pKa,HAc=4.75;Mr(NaAc·3H2O)=136所加入NaAc为0.735mol；加入NaAc后,该体系为缓冲溶液，则通入0.10molHCl气体后∆pH=0.42已知298K时Fe(OH)3的Kөsp=2.64×10-39，求Fe(OH)3的溶解度。解设Fe(OH)3的溶解度为sFe(OH)3=Fe3++3OH-s3s则Kөsp=s×(3s)3=2.64×10-39解得s=4.6×10-14(mol·dm-3)计算下列难溶电解质的溶度积：

(1)CaF2在纯水中的溶解度为1.46×10-10mol·dm-3；

(2)PbI2在纯水中的溶解度为1.35×10-3mol·dm-3；

(3)PbCl2在0.130mol·dm-3的Pb(NO3)2溶液中的溶解度是5.7×10-3mol·dm-3。解(1)CaF2=Ca2++2F-s2sKөsp=s×(2s)2=4s3=4×(1.46×10-10)3=1.25×10-29(2)PbI2=Pb2++2I-s2sKөsp=s×(2s)2=4s3=4×(1.35×10-3)3=9.84×10-9(3)PbCl2=Pb2+2Cl-s2sKөsp=（s+0.13）×(2s)2s+0.13≈0.13若向Mg2+浓度为1.0×10-4mol·dm-3溶液中加入固体NaOH，使OH-浓度为2.0×10-4mol·dm-3，与否有Mg(OH)2沉淀生成？解查表可知Mg(OH)2Kөsp=5.61×10-12由于溶液中c(Mg2+)×c(OH-)2=1.0×10-4×(2.0×10-4)2=4.0×10-12<Kөsp,Mg(OH)2因此不会有Mg(OH)2沉淀生成。在10cm3的0.0015mol·dm-3的MnSO4溶液中，加入5cm30.15mol·dm-3氨水，能否生成Mn(OH)2沉淀？如在上述MnSO4溶液中先加0.49g固体(NH4)2SO4，然后再加5cm30.15mol·dm-3氨水，与否有沉淀生成？解(1)加入5cm30.15mol·dm-3氨水后溶液中OH-浓度设为xNH3+H2O=NH4++OH-Kb=1.76×10-5xx解得x=1.2×10-3(mol·dm-3)c(Mn2+)×c(OH-)2==1.2×10-9>Kөsp,Mn(OH)2=2.06×10-13因此有Mn(OH)2沉淀生成。(2)先加入0.49g固体(NH4)2SO4，再加入5cm30.15mol·dm-3氨水后溶液中OH-浓度设为yNH3+H2O=NH4++OH-Kb=1.76×10-5y解得y=2.7×10-6(mol·dm-3)则c(Mn2+)×c(OH-)2==7.29×10-15<Kөsp,Mn(OH)2因此没有Mn(OH)2沉淀生成。将0.010mol的CuS溶于10.0dm3盐酸中，计算盐酸所需的浓度。从计算成果阐明盐酸能否溶解CuS？解查表Kөsp,CuS=6.3×10-36Ka1,H2S=1.3×10-7,Ka2,H2S=7.1×10-15设盐酸所需的浓度为xmol·dm-3若使CuS溶解，即c(Cu2+)=c(S2-)=0.0010mol·dm-3，而S2-与HCl反应转化为H2S：CuS+2HCl=CuCl2+H2St=0xt=∞x-0.0020.0010.001解得x=1.2×104(mol·dm-3)盐酸的这一浓度是无法到达的，故盐酸无法使CuS溶解。往Cd(NO3)溶液中通入H2S时可以生成CdS沉淀。要使溶液中所剩Cd2+浓度不超过2.0×10-6mol·dm-3，问溶液容许的最大酸度是多少？解据题意(mol·dm-3)解得H+)=0.15(mol·dm-3)已知溶液中NaCl和K2CrO4浓度分别为0.010mol·dm-3和0.0010mol·dm-3，向该溶液中滴加AgNO3溶液（忽视体积变化），问：

(1)哪一种沉淀先生成？

(2)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？（忽视溶液体积的变化）

(3)两种负离子可否完全分离？解(1)AgCl开始沉淀时c(Ag+)AgCl＝Ksp(AgCl)/c(Cl-)＝(1.77×10-10/0.01)mol·dm-3＝1.77×10-8mol·dm-3Ag2CrO4开始沉淀时c(Ag+)Ag2CrO4＝[Ksp(Ag2CrO4)/c(CrO42-)]1/2＝(1.12×10-12/0.001)1/2mol·dm-3＝3.35×10-6mol·dm-3沉淀Cl-所需c(Ag+)较小，AgCl沉淀先生成。(2)当c(Ag+)＝1.0×10-5mol·dm-3时，Ag2CrO4开始沉淀，此时溶液中剩余的Cl-浓度为：c(Cl-)＝Ksp(AgCl)/c(Ag+)＝1.77×10-10/(1.0×10-5)(mol·dm-3)＝1.77×10-5mol·dm-3(3)由于Ag2CrO4开始沉淀时，Cl-浓度为1.77×10-5mol·dm-3，基本沉淀完全，因此两种负离子可以完全分离。某溶液中具有Pb2+和Ba2+金属离子，其浓度都是0.010mol·dm-3。若向此溶液滴加溶液，问哪种金属离子先沉淀？这两种离子有无分离的也许？解Pb2+离子开始沉淀时c(CrO42-)PbCrO4＝Ksp(PbCrO4)/c(Pb2+)＝(1.8×10-14/0.010)mol·dm-3＝1.8×10-12mol·dm-3Ba2+离子开始沉淀时c(CrO42-)BaCrO4＝Ksp(BaCrO4)/c(Ba2+)＝(1.17×10-10/0.010)mol·dm-3＝1.17×10-8mol·dm-3沉淀Pb2+离子所需较小，Pb2+离子先沉淀。当Pb2+离子沉淀完全，即c(Pb2+)＝1.0×10-5mol·dm-3时，此时溶液中剩余的c(CrO42-)浓度为：c(CrO42-)PbCrO4＝Ksp(PbCrO4)/c(Pb2+)＝(1.8×10-14/1.0×10-5)mol·dm-3＝1.