2010第一学期第8章酸碱平衡习题答案-给学生

PAGE1PAGE6材料化学系《化学概论与定量分析化学》第一学期习题第8章酸碱平衡和酸碱容量分析◆《近代化学导论》书上习题：上册第337页/10，11，12，13，14，15，16，17，19第337页/10答：（1）0.1mol·L–1的HCl（2）0.01mol·L–1HF（3）0.1mol·L–1HF（4）0.1mol·L–1的HCl和0.01mol·L–1的HCl第337页/11解：（1）[OH－]＝＝4.2×10–3mol·L–1＝0.42%或＝0.42%（2）＝1.3×10–3mol·L–1＝1.3%（3）＝4.2×10–4mol·L–1溶液越稀，其解离度α越大，但不表明其[OH－]的浓度也越大，溶液越稀，[OH－]的浓度越小。这两种答案并不矛盾，因为解离度是转化率的一种，它表示[OH－]离子的平衡浓度在NH3的原始浓度中所占的百分比。因此不同浓度的NH3溶液中[OH－]的大小不能用解离度的大小来说明，因为，，[OH－]随着浓度的降低而降低，尽管α增大了一些，但这远不能补偿[OH－]因降低而降低的效应，所以溶液越稀，其[OH－]浓度也越低。第337页/12解：SO2溶液的浓度即[H2SO3]的浓度＝＝0.078mol·L1，Ka1＝1.7×10–2，Ka2＝6.2×10–8由于Ka1≫Ka2，故可以忽略H2SO3第二步解离产生的[H+]；又因为/Ka1＜400，故不可以用最简式计算，需要解一元二次方程；由于[H+]≈，[H2SO3]=0.078–=0.078–[H+]所以Ka1＝＝1.7×10–2解一元二次方程得：[H+]＝＝2.9×10–2mol·L1，根据Ka2＝＝6.2×10–8，求得[]＝Ka2＝6.2×10–8mol·L1第337页/13解：HCOOHH+＋HCOO－α＝3.2%，[HCOO－]≈[H+]＝α×cHCOOH＝3.2%×0.2＝0.0064mol·L1[HCOOH]＝0.2-0.0064＝0.1936mol·L1故Ka＝＝2.1×10–4或根据，所以Ka＝α2·＝(3.2%)2×0.2＝2.0×10–4第337页/14解：这是一个HAc－NaAc的缓冲溶液，首先要求出和，＝0.2727mol·L–1＝0.9091mol·L–1查表得HAc的pKa＝4.74（即Ka＝1.8×10–5），所以，＝5.26第337页/15解：这是一个NH3－NH4Cl的缓冲溶液，首先要求出和，NH4Cl的相对分子质量为53.45，＝0.3742mol·L–1＝0.1mol·L–1查表得NH3的pKb＝4.74（即Kb＝1.8×10–5），，＝5.31pH＝14.00－pOH＝14－5.31＝8.69第337页/16解：HAH++A－，pH＝4.55则lg[H+]＝–4.55，[H+]＝2.8×10–5mol·L1，因为[H+]≈[A－]所以＝7.8×10–8第337页/17解：已知H2S饱和溶液的浓度约为0.1mol·L1，Ka1＝1.1×107，Ka2＝1.0×1014根据公式即可求出H2S饱和溶液的pH值。mol·L1pH＝－lg（1.1×104）＝3.96第337页/19解：（1）0.500mol·L1NH4Cl强酸弱碱盐水解，+H2ONH3+H3O+，已知弱碱NH3的Kb＝1.8×10–5所以NH4Cl的mol·L1pH＝4.77（2）0.040mol·L1NaF强碱弱酸盐水解，F－+H2OHF+OH－，已知弱酸HF的Ka＝6.5×10–4mol·L1pOH＝–lg7.7×10–7＝6.11pH＝14－6.11＝7.89（3）0.020mol·L1NH4弱酸弱碱盐水解，已知HF的Ka＝6.5×10–4，NH3的Kb＝1.8×10–5需用最简公式计算溶液中的氢离子浓度，＝6.0×10–7mol·L1pH＝6.22◆补充习题：1.将0.20mol·L–1的HAC(Ka=1.76×10–5)溶液300mL，稀释到多大体积时，才能使其解离度是原溶液的2倍？稀释前、后的pH各为多少？若在原溶液中加入100mL浓度为0.10mol·L–1盐酸或0.10mol·L–1的NaAC溶液后，pH又各为多少？解离度α各为多少？解：设HAc溶液稀释前的浓度为c1，解离度为；HAc溶液稀释后的浓度为c2，解离度为；（1）求溶液稀释到多大体积时，解离度为原来的2倍根据，若要，即，需mol·L–1因此要稀释到的体积为：＝1200mL（2）求稀释前后的pH值稀释前：因为cHAc/Ka＞400，可以用最简式计算；＝1.9×10–3mol·L–1，pH＝2.72稀释后：也可以用最简式计算；＝0.9×10–3mol·L–1，pH＝3.00（3）求在原溶液中加入100mL、0.01mol·L–1的HCl后，溶液的pH和α首先求出＝0.15mol·L–1＝0.025mol·L–1设加入HCl后溶液中解离出的[Ac-]浓度为xmol·L–1，则HAcH++Ac-初始浓度0.1500平衡浓度0.15-xx+0.025x根据平衡关系式：＝＝1.76×10–5x+0.025≈0.025，0.15-x≈0.15因为＝1.76×10–5，求得x＝1.1×10–4mol·L–1溶液中：[Ac-]＝1.1×10–4mol·L–1，[H+]≈0.025mol·L–1pH＝1.60＝＝＝0.073％（4）求在原溶液中若加入0.10mol·L-1的NaAc100mL后，溶液的pH和α首先求出＝＝0.15mol·L–1＝＝0.025mol·L–1这实际上是HAc－NaAc缓冲溶液，故可用公式求pH：pH＝pKa－lg＝4.75－lg＝3.97[H+]＝1.1×10–4mol·L–1＝＝＝0.073％2.某HAC（Ka=1.8×10–5）溶液其解离度为2.0%，某氨水（Kb=1.8×10–5）其OH–浓度为1.5×10–3mol·L–1。试求：（1）上述两溶液的浓度（mol·L–1）和pH?（2）将此HAC溶液与等体积等浓度的NaOH溶液混合后，溶液的pH?（3）将100mL此氨水与25mL等浓度盐酸混合后溶液的pH?此混合溶液稀释1倍体积后的pH?解：（1）求两溶液的浓度和pH在HAc溶液中：因为＝所以＝＝＝0.045mol·L–1因为cHAc/Ka＞400，可以用最简式计算；＝9.0×10–4mol·L–1pH＝3.05在NH3溶液中：设NH3的浓度为x，由平衡关系式可求NH3+H2ONH4++OH¯x1.5×10–31.5×10–3因为Kb＝＝＝1.8×10–5所以x＝cNH3＝0.13mol·L–1因为cNH3/Kb＞400，可以用最简式计算：[OH¯]＝＝＝1.5×10–3mol·L–1pOH＝–lg1.5×10–3＝2.82，pH＝14–2.82=11.18（2）等体积等浓度的HAc与NaOH混合后溶液的pH：溶液混合后生成NaAc，其初始浓度cNaAc＝＝0.022mol·L–1NaAc水解：Ac¯+H2OHAc+OH¯，Kh＝＝因为cNaAc/Kh＞400，可以用最简式计算：＝3.5×10–6mol·L–1pOH＝5.46，故pH＝14–5.46＝8.54（3）氨水与HCl混合后溶液的pH：混合后生成NH4Cl，由于NH3水过量，所以形成一个NH3-NH4Cl缓冲溶液，总体积为0.125L，原＝0.13mol·L–1，＝0.13mol·L–1，VHCl＝0.025L；NH4Cl的初始浓度为＝＝0.026mol·L–1剩余NH3的浓度为＝＝0.078mol·L–1NH3的pKb＝–lg1.8×10–5＝4.74pOH＝pKb－lg＝4.74－lg＝4.26pH＝14–4.26＝9.74溶液稀释1倍后pH值不变，因为=，pH仍为9.74。3.配制氨基乙酸总浓度为0.10mol·L–1的缓冲溶液100mL，此缓冲溶液的pH=2.00，已知氨基乙酸Ka1=4.5×10–3，Ka2=2.5×10–10，问（1）需氨基乙酸（M=75.06）多少克？（2）还需加多少毫升1.0mol·L–1的酸还是碱？为什么？解：（1）需氨基乙酸多少克？已知氨基乙酸（NH2CH2COOH）M=75.06，浓度为0.10mol·L1，体积为100mL，可求得氨基乙酸的质量m（2）还需加多少毫升1.0mol·L–1的酸还是碱？为什么？需要加入酸，因为题目要求缓冲溶液的pH=2.00，而氨基乙酸是个弱酸、两性物质，在水溶液中以双极离子形式存在：氨基乙酸阳离子氨基乙酸双极离子氨基乙酸阴离子所以这是一个由质子化的氨基乙酸阳离子（在缓冲对中做酸，）和氨基乙酸（在缓冲对中做盐，）组成的酸性缓冲溶