浙江大学无机化学课后题习题解答.pdf

第一章习题解1-1 第一章第一章 习 题 解 答习 题 解 答 基本题 1-1 有一混合气体，总压为 150Pa，其中 N2和 H2的体积分数分别为 0.25 和 0.75， 求 H2和 N2的分压。 解：根据式(1-6) p V V p B B p(N2) = 0.25p = 0.25 150 Pa = 37.5 Pa p(H2) = 0.75p = 0.75150 Pa =112.5 Pa 1-2 液化气主要成分是甲烷。某 10.0m3贮罐能贮存 164、100kPa 下的密 度为 415kgm 3 的液化气。计算此气罐容纳的液化气在 20C、100kPa 下的气体 的体积。 解：甲烷的物质的量为 n(4151000g.m-310m3/16.04g.mol-1) = 259103mol 所以 3 3 -1-133 m 6309 Pa10100 .293K.K.mol8.314Pa.mmol10259nRT p V 1-3 用作消毒剂的过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为 0.03，这种水溶液 的密度为 1.0gmL 1 ，请计算这种水溶液中过氧化氢的质量摩尔浓度、物质量的 浓度和摩尔分数。 解：1L 溶液中，m( H2O2) = 1000mL1.0gmL 10.030 = 30g m( H2O) = 1000mL1.0gmL 1 (10.030) = 9.7102g n( H2O2) = 30g/34gmoL 1 =0.88mol n( H2O) = 970g/18g.mol 1 =54mol b( H2O2)= 0.88mol /0.97kg = 0.91molkg 1 c( H2O2)= 0.88mol/1L = 0.88molL 1 x( H2O2) = 0.88/(0.88.+54) = 0.016 1-4 计算 5.0%的蔗糖(C12H22O11)水溶液与 5.0%的葡萄糖(C6H12O6)水溶液的 沸点。 解： b(C12H22O11)=5.0g/(342g.mol 1 0.095kg)=0.15molkg 1 1-2第一章习题解 b(C6H12O6)=5.0g/(180g.mol 1 0.095kg)=0.29molkg 1 蔗糖溶液沸点上升 Tb=Kbb(C12H22O11)= 0.52Kkgmol 1 0.15molkg 1 =0.078K 蔗糖溶液沸点为：373.15K+0.078K=373.23K 葡萄糖溶液沸点上升 Tb=Kbb(C6H12O6)= 0.52Kkgmol10.29molkg1=0.15K 葡萄糖溶液沸点为：373.15K + 0.15K = 373.30K 1-5 比较下列各水溶液的指定性质的高低(或大小)次序。 (l)凝固点：0.1molkg1C12H22O11溶液，0.1molkg1CH3COOH 溶液， 0.1molkg 1 KCl 溶液； (2)渗透压：0.1molL 1 C6H12O6溶液，0.1molL 1 CaCl2溶液，0.1molL 1 KCl 溶液，1molL 1 CaCl2溶液。 （提示：从溶液中的粒子数考虑。 ） 解：凝固点从高到低： 0.1molkg 1 C12H22O11溶液0.1molkg 1 CH3COOH 溶液0.1molkg 1 KCl 溶液 渗透压从小到大： 0.1mol L 1 C6H12O6溶 液 500 故由12=1得V =3004/1mL =1200mL 此时仍有 caKa20Kwca/Ka500 。 Kb(NH3H2O)=1.810-5由于 cKa20Kwc/ Ka500 故可用 c(OH-)= b Kc求 c(OH-)= 5 108 . 12 . 0 =1.910-3mol.L-1 %95 . 0 105 . 9 20 . 0 109 . 1 )(OH 3 3 b c c 4-2奶油腐败后的分解产物之一为丁酸(C3H7COOH)，有恶臭。今测得 0.20mol.L 1 丁酸溶液的 pH 为 2.50, 求丁酸的 Ka为多少？ 1-32第一章习题解 解：pH=2.50则 c(H+)=10-2.5mol.L-1 a=10-2.5/0.2=510-2.5 Ka= a ca 1 2 = 5 . 3 2 5 . 2 1021 1052 . 0 =2510-50.2=510-5 4-3What is the pH of a 0.025mol.L 1 solution of ammonium acetate at 25? pKaof acetic acid at 25 is 4.74, pKaof the ammonium ion at 25 is 9.25, pKw is 14.00。 解：已知 25时乙酸的 pKa= 4.74 ， NH4+的 pKa= 9.25 求乙酸铵溶液(0.025 mol.L-1)的 pH 值? NH4Ac 为弱酸弱碱盐，NH4+为 Ka，HAc 为 Ka(解离常数)则 cKa 20Kw，c(H+)= 995 . 6 25 . 9 74 . 4 101010 aaK K pH= - logc（H+） =6.995 7.00 4-4已知下列各种弱酸的 Ka值，求它们的共轭碱的 Kb值，并比较各共 轭碱的相对强弱。 (1) Ka(HCN) = 6.210 10 (2) Ka(HCOOH) =1.810 4 (3) Ka(C6H5COOH 苯甲酸)=6.210 5 (4) Ka(H6O5OH 苯酚)=1.110 10 (5) Ka(HAsO2)=6.010 10 (6) Ka1(H2C2O4)=5.910 2 ， Ka2=6.410 5 解： (1)HCNKa= 6.210 10 Kb=Kw/6.210 10 =1.610 5 (2)HCOOHKa= 1.810 4 Kb=Kw/1.810 4 =5.610 11 (3)C6H5COOHKa= 6.210 5 Kb=Kw/6.210 5 =1.6110 10 (4)C6H5OHKa=1.110 10 Kb=Kw/1.110 10 =9.110 5 (5)HAsO2Ka=6.010 10 Kb=Kw/6.010 10 =1.710 5 (6)H2C2O4Ka1=5.910 2 Kb2=Kw/5.910 2 =1.710 13 Ka2=6.410 5 Kb1=Kw/6.410 5 =1.510 10 碱性强弱：C6H5OAsO2 CN C6H5COOC2O4 2 HCOO HC2O4 4-5用质子理论判断下列物质哪些是酸？并写出它的共轭碱。哪些是碱？也写 出它的共轭酸。其中哪些既是酸又是碱？（列表） H2PO4；CO3 2 ；NH3；NO3；H2O；HSO4；HS；HCl.。 解： 酸共轭碱碱共轭酸既是酸又是碱 H2PO4 HPO4 2 H2PO4 H3PO4H2PO4 第一章习题解1-33 NH3NH2NH3NH4+NH3 H2OOHH2OH3O+H2O HSO4 SO4 2 HSO4 H2SO4HSO4 HS S 2 HS H2SHS HClClNO3 HNO3 CO3 2 HCO3 4-6写出下列化合物水溶液的 PBE： (1)H3PO4(2) Na2HPO4(3) Na2S(4)NH4H2PO4 (5) Na2CO3(6) NH4Ac(7) HCl+Hac(8)NaOH+NH3。 解： (1) H3PO4：c( H+) = c(H2PO4) + 2c( HPO4 2 ) + 3c (PO4 3 ) + c(OH) (2) Na2HPO4：c(H+) + c(H2PO4) + 2c(H3PO4) = c(PO4 3 ) + c(OH) (3) Na2S：c(OH) = c(H+) + c(HS) + 2c(H2S ) (4)NH4H2PO4：c(H+) + c(H3PO4) = c(NH3) + c(HPO4 2 ) + 2c(PO4 3 ) + c(OH) (5)Na2C2O4：c(OH) = c(H+) + c(HC2O4) + 2c(H2C2O4) (6)NH4AC：c(HAc) + c(H+) = c(NH3) + c(OH) (7)HCl + HAc：c(H+) = c(Ac) + c(OH) + c(Cl) (8)NaOH + NH3：c(NH4+) + c(H+) = c(OH) c(NaOH) 4-7某药厂生产光辉霉素过程中，取含 NaOH 的发酵液 45L (pH=9.0)，欲 调节酸度到 pH=3.0，问需加入 6.0 mol.L-1HCl 溶液多少毫升？ 解：pH = 9.0pOH = 14.0 9.0 = 5.0c(OH) =1.0 10 5 mol.L-1 n(NaOH)= 4510 5 mol 设加入 V1mLHCl 以中和 NaOH V1= 4510 5 /6.0103mL = 7.510 2 mL 设加入 xmLHCl 使溶液 pH =3.0 c(H+) =110 3 molL 1 6.0 x10 3 /(45+7.510 5 + x10 3 ) = 110 3 x = 7.5mL 共需加入 HCl：7.5mL + 7.510 2 mL = 7.6mL 4-8H2SO4第一级可以认为完全电离，第二级 Ka2=1.210 2 ， ，计算 0.40 molL 1 H2SO4溶液中每种离子的平衡浓度。 解：HSO4H+SO4 2 起始浓度/molL 1 0.400.400 平衡浓度/molL 1 0.40x0.40 +xx 1.210 2 = x(0.40 + x)/(0.40 x)x = 0.011 molL 1 1-34第一章习题解 c(H+) = 0.40 + 0.011 = 0.41 molL 1 pH = lg0.41 = 0.39 c(HSO4) = 0.40 0.011 = 0.39 molL 1 c(SO4 2 ) = 0.011 molL 1 4-9求 1.010 6 molL 1 HCN 溶液的 pH 值。 （提示：此处不能忽略水的解 离） 解：Ka(HCN)= 6.210 10 caKa10 8 K 1/K2=5.9102/6.410 5 10 8 caK 210 8 caK 210 8 但 K 1/ K2=7.410 4 /1.710 5 10 8 c K 210 8 但 K 1/ K2= 9.110 4 /4.310 5 500 c(H+)=0163 . 0 105 . 1 751 . 3 aa Kc pH=1.79 甲酸钠的 Kb= Kw/Ka= 1014.00/103.751=1010.25 cb=1.0molL 1 cbKb20Kwcb/Kb500 c(OH)= 625.10 bb105 . 7100 . 1 Kc pOH = 5.12pH = 14-5.12 = 8.88 4-20Calculate the concentration of sodium acetate needed to produce a pH of 5.0 in a solution of acetic acid (0.10molL 1 ) at 25. pKafor acetic acid is 4.756 at 25. 解：已知乙酸的 pKa= 4.756乙酸浓度为 ca 由于乙酸与乙酸钠构成缓冲溶液 设乙酸钠浓度为 cb pH = p K lgca/cblgca/cb= p K pH = 4.756 5.0 = 0.24 ca/cb= 0.57cb= 0.10/0.57 = 0.18(molL 1 ) 4-21Calculate the percent ionization in a 0.20 molL 1 solution of hydrofluoric acid, HF (Ka=7.210 4 )。 解：K= 1 2 ac 7.210 4 = 1 20 . 0 2 0.202+ 7.210 4 7.210 4 = 0 = 0.058 4-22 The concentration of H2S in a saturated aqueous solution at room temperature is approximately 0.10 molL 1 . Calculated c(H3O+),c(HS),and c(S 2 ) in the solution. 解： H2S 的 K 1=1.110 7 ， K 2=1.310 13 ， H2S 饱和水溶液浓度为 0.1 molL 1 caK 1=1.310 8 20Kwca/ K 1500 c(H+)= 47 1a a100 . 1101 . 110 . 0 Kc(molL 1 ) HSH+S 2 1.010 4 x1.010 4 +xx 13 103 . 1 )( x10 1.0 x10 1.0x 4 4 x =1.310 13 第一章习题解1-39 即 c(S 2 ) = 1.310 13 molL 1 c(HS) = 1.010 4 1.31013= 1.010 4 molL 1 提高题 4-23 某一元酸与 36.12mL 0.100 molL 1 NaOH 溶液中和后， 再加入 18.06mL 0.100 molL 1 HCl 溶液，测得 pH 值为 4.92。计算该弱酸的解离常数。 解 ： 36.12mL0.100 mol L 1 NaOH 与 该 酸 中 和 后 ,得 其 共 轭 碱 nb=3.61210 3 mol； 加入 18.06mL0.100molL 1 HCl 后生成该酸 na=1.80610 3 mol； 剩余共轭碱 nb=(3.6121.806)10 3 mol = 1.80610 3 mol pH = pKa lgca/cb= pKa= 4.92Ka= 104.92= 1.210 5 4-24 0.20mol 的 NaOH 和 0.20molNH4NO3溶于足量水中并使溶液最后体积 为 1.0 L，问此时溶液 pH 为多少。 解：平衡后为 0.20 molL 1 的 NH3H2O 溶液Kb=1.810 5 cbKb20Kwcb/Kb 500 c(OH) = 35 1090 . 1 108 . 120 . 0 bb KcmolL 1 pOH = 2.72pH = 14.00 2.72 = 11.28 4-25今有三种酸(CH3)2AsO2H， ClCH2COOH，CH3COOH，它们的标准 解离常数分别为 6.410 7 , 1.410 5 ,1.7610 5 。试问： (1)欲配制 pH= 6.50 缓冲溶液，用哪种酸最好？ (2)需要多少克这种酸和多少克 NaOH 以配制 1.00L 缓冲溶液，其中酸和它 的共轭碱的总浓度等于 1.00molL 1 ？ 解：(1)(CH3)2AsO2H 的 p K= 6.19；ClCH2COOH 的 p K= 4.85； CH3COOH 的 p K= 4.76； 配 pH = 6.50 的缓冲溶液选(CH3)2AsO2H 最好，其 pKa与 pH 值最为接近。 (2)pH = p K lgca/cb 6.50 = 6.19 lgca/(1.00ca)ca= 0.329 molL 1 cb= 1.00ca= 1.00 molL 1 0.329 molL 1 = 0.671 molL 1 应加 NaOH： m(NaOH)= 1.00L 0.671 molL 1 40.01gmoL 1 =26.8g 需(CH3)2AsO2H：m(CH3)2AsO2H) =1.00L 138 gmoL 1 =138g 4-260.5000 molL 1 HNO3溶液滴定 0.5000molL 1 NH3H2O 溶液。试计算 滴定分数为 0.50 及 1.00 时溶液的 pH 值。应选用何种指示剂？ 解：滴定分数为 0.50 时，NH3H2O 溶液被中和一半，为 NH3H2O 和 NH4+ 的混合溶液； pOH = pKb lgcb/ca其中 ca= cb pOH = lg(1.810 5 ) = 4.75pH = 14.00 4.75 = 9.25 滴定分数为 1.00 时， NH3H2O刚好完全被中和， 溶液为 0.2500 molL 1 NH4+； 1-40第一章习题解 K(NH4+)= Kw/Kb= 1.0010 14 /1.810 5 = 5.610 10 caK20Kwca/ K500 510 1018 . 1 106 . 52500 . 0 )( a cKHcpH= 4.93 可选指示剂：甲基红较好(4.46.2)；溴甲酚绿(3.85.4)。 4-27已知某试样可能含有 Na3PO4，Na2HPO4和惰性物质。称取该试样 1.0000g，用水溶解。试样溶液以甲基橙作指示剂，用 0.2500molL 1 HCl 溶液滴 定，用去了 32.00mL。含同样质量的试样溶液以百里酚酞作指示剂，需上述 HCl 溶液 12.00mL。求试样中 Na3PO4和 Na2HPO4的质量分数。 解：由题意可得：试样中含 Na3PO4和 Na2HPO4(不可能含 NaH2PO4) Na3PO4+ HCl = Na2HPO4+ NaCl(百里酚酞) Na2HPO4+ HCl = NaH2PO4+ NaCl(甲基橙) w(Na3PO4) = 12.0010 3 L0.2500 molL 1 163.94gmol 1 /1.0000g = 0.4918 w(Na2HPO4) = (32.0012.002)10 3 L0.2500 molL 1 141.96gmol 1 /1.0000g = 0.2839 4-28 称取 2.000g 干肉片试样， 用浓 H2SO4煮解(以汞为催化剂)直至其中的 氮素完全转化为硫酸氢铵。用过量 NaOH 处理，放出的 NH3吸收于 50.00mL H2SO4(1.00mL 相当于 0.01860gNa2O)中。过量酸需要 28.80mL 的 NaOH(1.00mL 相当于 0.1266g 邻苯二甲酸氢钾)返滴定。试计算肉片中蛋白质的质量分数。(N 的质量分数乘以因数 6.25 得蛋白质的质量分数)。 解：0.01860g Na2O 的物质的量 n(Na2O) = 0.01860g/61.98gmol 1 = 3.00110 4 mol 0.1266g 邻苯二甲酸氢钾的物质的量 n(邻) = 0.1266g/204.22gmol 1 = 6.19910 4 mol 50.00mL H2SO4的物质的量 n(H2SO4) = 50.00mL3.00110 4 molmL 1 = 1.50110 2 mol 28.80mLNaOH 的物质的量 n(NaOH) = 28.80mL6.19910 4 molmL 1 = 1.78510 2 mol 1mol H2SO42molNaOHNNH4+1/2H2SO4NaOH n(NaOH) = 2n(H2SO4) ；n(NH3)=2n(H2SO4) w(蛋白质)= 6.25 14.007 (1.50110 2 mol 1.78510 2 mol/2)2/2.000 = 0.5327 4-29称取混合碱试样 0.8983g，加酚酞指示剂，用 0.2896 molL 1 HCl 溶液 滴定至终点，计耗去酸溶液 31.45mL。再加甲基橙指示剂，滴定至终点，又耗 去 24.10mL 酸。求试样中各组分的质量分数。 解：分析题意可得：用酚酞耗去 31.45mL 盐酸,再用甲基橙耗去 24.10 盐酸， 可知试样有 NaOH 和 Na2CO3组成。 w(Na2CO3) = 24.1010 3 0.2896105.99/0.8983 = 0.8235 第一章习题解1-41 w (NaOH)=(31.4524.10)10 3 0.289640.01/0.8983 = 0.09481 4-30有一三元酸，其 pKa1= 2.0，pKa2= 6.0，pKa3=12.0。用氢氧化钠溶 液滴定时， 第一和第二化学计量点的 pH 分别为多少？两个化学计量点附近有无 pH 突跃？可选用什么指示剂？能否直接滴定至酸的质子全部被作用？ 解：Ka1=10 2 Ka2=10 6 Ka3=10 12 第一计量点时 c(H+)= 462 2a1a101010 KKpH= 4 第二计量点时 c(H+)= 9126 3a2a101010 KKpH= 9 由于 cKa110 8 cKa2=10 7 10 8 (含 c=0.1molL 1 ) 故两个计量点产生 pH 突跃，但第二计量点的突跃可能较小，最好用混合指 示剂，第一计量点用甲基橙，第二计量点时用百里酚酞+酚酞。 由于 cKa3=10 13 500 c(OH)= 610 104 . 51075 . 5 050 . 0 pOH=5.27pH = 14.005.27=8.73 c(H+) = 1.910 9 (molL 1 ) the percent reaction= c(OH)/cb= 5.410 6 /0.050 = 1.110 4 第五章第五章 习 题 解 答习 题 解 答 基本题基本题 5-1写出下列难溶电解质的溶度积常数表达式： AgBr；Ag2S；Ca3(PO4)2；MgNH4AsO4。 解： Ksp(AgBr) = c(Ag+)c(Br) Ksp(Ag2S) = c2(Ag+)c(S 2 ) KspCa3(PO4)2 = c3(Ca2+)c2(PO4 3 ) Ksp(MgNH4AsO4) = c(Mg2+)c(NH4+)c(AsO4 3 ) 5-2下列说法是否正确？ (1) PbI2和 CaCO3的溶度积均近似为 10 9 ，所以在他们的饱和溶液中，前 者的 Pb2+浓度和后者的 Ca2+浓度近似相等。 (2) PbSO4的溶度积 Ksp1.610 8 ，因此所有含 PbSO4固体的溶液中， c(Pb2+)c(SO4 2 )，而且 c(Pb2+)c(SO4 2 )1.610 8 。 解： （1）不正确，二者为不同类型的难溶电解质，虽然他们的溶度积均近 第一章习题解1-43 似为 10 9 ，但 Pb2+浓度和 Ca2+浓度并不相等。 （2） 不正确， 所有含 PbSO4固体的溶液中， c(Pb2+)c(SO4 2 )1.610 8 ， 但 c(Pb2+)和 c(SO4 2 )不一定相等。 5-3设 AgNO3在纯水中、在 0.01molL 1 CaCl2中、在 0.01molL 1 NaCl 中 以及在 0.05molL 1 AgCl 中的溶解度分别为 s1、s2、s3和 s4、 ，请比较它们溶解度 的大小。 解： s2s3 s1s4 5-4已知 CaF2溶解度为 210 4 molL 1 ，求其溶度积 Ksp。 解：Ksp c(Ca2+)c2(F) =( 210 4 ) (2210 4 )2=3.21011 5-5已知 Zn(OH)2的溶度积为 1.210 17 (25)，求其溶解度。 解：设溶解度为 x KspZn(OH)2 =c(Zn2+)c(OH-)2= x(2x)2= 4x3 所以s = x = (1.210 17 /4)1/3=1.410 6 (molL 1 ) 5-6 10 mL0.10 molL 1 MgCl2和 10 mL 0.010 molL 1 氨水混合时，是否有 Mg(OH)2沉淀产生? 解：Ksp(Mg(OH)2) = 1.810 11 ，c(Mg2+) = 0.050 molL 1 ，c(NH3) = 0.0050 molL 1 c(OH) = (cbKb)1/2= (0.00501.810 5 )1/2= 3.010 4 (molL 1 ) Qi= c(Mg2+)c2(OH) = 0.050 (3.010 4 )2=4.510 9 Ksp=1.810 11 所以，生成沉淀。 5-7在 20 mL 0.5 molL 1 MgCl2溶液中加入等体积的 0.10 mol.L 1 的 NH3.H2O 溶液，问有无 Mg(OH)2沉淀生成? 为了不使 Mg(OH)2沉淀析出，至少 应加入多少克 NH4C 固体(设加入 NH4Cl 固体后，溶液的体积不变)。 解： c(Mg2+) =0.50molL 1 /2 = 0.25 molL 1 c(NH3) = 0.10mol.L 1 /2 = 0.050 molL 1 c(OH) = (cbKb)1/2= (0.0501.810 5 )1/2= 9.510 4 (molL 1 ) Qi= c(Mg2+)c2(OH) = 0.25(9.510 4 )2=2.310 7 Ksp=1.810 11 所以，生成沉淀。 为不生成沉淀，则 c(OH)Ksp/ c(Mg2+)1/2 = 1.810 11 /0.251/2 = 8.510 6 (molL 1 ) 根据Kb= c(NH4 + )c(OH)/ c(NH3H2O) 则c(NH4+)= Kb c(NH3H2O)/ c(OH) =1.810 5 0.050/8.4910 6 = 0.11(molL 1 ) m(NH4Cl) = 0.11 molL 1 4010 3 L53.5g mol 1 1-44第一章习题解 = 0.24g 5-8工业废水的排放标准规定 Cd2+降到 0.10mgL 1 以下即可排放。若用加 消石灰中和沉淀法除 Cd2+，按理论计算，废水溶液中的 pH 值至少应为多少? 解：Ksp(Cd(OH)2)= 5.2510 15 c(Cd2+) = 0.1010 3 gL 1 /112.4g mol 1 = 8.910 7 molL 1 c(OH) = Ksp/c(Cd2+)1/2= (5.2510 15 /8.910 7 )1/2=7.710 5 (molL 1 ) 所以pH = 14+lg7.710 5 = 9.89 5-9称取氯化物试样 0.1350g；加入 30.00mLc(AgNO3)=0.1120 molL 1 的硝 酸银溶液， 然后用 c(NH4SCN)=0.1230mo1L 1 的硫氰酸铵溶液滴定过量的硝酸 银，用去 10.00mL。计算试样中 C1的质量分数。 解：w = (0.112030.000.123010.00) 10 3 35.45/0.1350 = 0.5593 提高题 5-10假定 Mg(OH)2的饱和溶液完全解离，计算： (1) Mg(OH)2在水中的溶解度； (2) Mg(OH)2饱和溶液中 OH浓度; (3) Mg(OH)2饱和溶液中 Mg2+的浓度； (4) Mg(OH)2在 0.010molL 1 NaOH 溶液中的溶解度； (5) Mg(OH)2在 0.010molL 1 MgCl2溶液中的溶解度。 解：(1)设 Mg(OH)2在水中的溶解度为 x Ksp(Mg(OH)2) = c(Mg2+)c2(OH) = x (2x)2= 4x3 所以x = Ksp(Mg(OH)2)/41/3= (1.81011/4)1/3= 1.710 4 (molL 1 ) (2)c(OH) = 21.710 4 molL 1 = 3.410 4 molL 1 (3)c(Mg2+) = 1.710 4 molL 1 (4)设 Mg(OH)2在 0.010molL 1 NaOH 溶液中的溶解度为 x c(Mg2+) = x， c(OH) = 2x +0.010 0.010 x(0.010)2= 1.81011 所以s = x = 1.810 7 molL 1 (5)设 Mg(OH)2在 0.010molL 1 MgCl2溶液中的溶解度为 x c(Mg2+) = x +0.010 0.010，c(OH) = 2x 0.010 (2x)2= 1.81011 所以s = x = 2.110 5 molL 1 5-11由附录 III 的热力学函数计算 298K 时 CaF2的溶度积常数。 解：CaF2(s)Ca2+(aq) + 2F(aq) fGm(298.15)/kJmol 1 1167.3553.58278.79 rGm= B BfGm(B) = (553.582278.79)(1167.3) kJmol1 = 56.14 kJmol 1 由rGm= RT lnKsp 第一章习题解1-45 得lnKsp= rGm/RT = 56.14 103/ (8.314 298.15) = 22.65 Ksp= 1.46 1010 5-12某溶液中含有 CaF2和 CaCO3的沉淀，若 F离子的浓度为 2.010 17 ， 那么 CO3 2 的浓度为多少？ 解：c(Ca2+) = Ksp(CaF2)/c2(F) = 2.710 11 /（2.010 17 ）2 = 6.751022 c(CO32-) = Ksp(CaCO3)/c(Ca2+) = 2.810 9 /6.751022 = 4.1410 32 5-13放射性示踪物可以方便地对低浓度物质的 K sp进行测量。 20.0mL0.0100molL 1 的AgNO3溶液含有放射性银， 其强度为每毫升每分钟29610 个信号，将其与 100mL0.0100mol.L 1 的 KIO3溶液混合，并准确稀释至 400mL。 在溶液达到平衡后，过滤除去其中的所有固体。在滤液中发现银的放射性强度 变为每毫升每分钟 47.4 个信号。试计算 AgIO3的 Ksp？ 解：原有 AgNO3溶液的浓度 c1（AgNO3）= 0.0100 mol.L-1， 放射性强度为 每毫升每分钟 29610 个信号。 滤液银的放射性强度为每毫升每分钟 47.4 个信号，所以滤液中银的浓度 为： c2（AgNO3） ： 0.0100 mol.L-1=47.4 ： 29610 c2（AgNO3）=(0.0100047.4)/29610=1.610-5( mol.L-1) 滤液中 IO3-的浓度为(1000.0100-200.0100)/400=0.002( mol.L-1) 所以， AgIO3的 KSP(AgIO3)= 1.610-50.002 =3.210-8 5-14一溶液中含有 Fe3+和 Fe2+离子，它们的浓度都是 0.05molL 1 。如果 要求 Fe(OH)3沉淀完全而 Fe2+离子不生成 Fe(OH)2沉淀，问溶液的 pH 应如何控 制? 解：Fe(OH)3沉淀完全时的 pH c(OH) = Ksp(Fe(OH)3)/c(Fe3+)1/3 = (410 38 /1.010 6 )1/3 = 310 11 pH = 3.5 不生成 Fe(OH)2沉淀时的 pH c(OH) = Ksp(Fe(OH)2)/c(Fe2+)1/2 = (8.010 16 /0.05)1/2 = 110 7 pH = 7.1 1-46第一章习题解 所以应控制3.5 KMnO4 PbO2 K2Cr2O7 Br2 FeCl3 I2 CuCl2 在酸性介质中的还原产物依次为： F， H2O， Mn2+， Pb2+， Cr3+， Br， Fe2+， I， Cu 6-7Calculate the potential of a cell made with a standard bromine electrode as the anode and a standard chlorine electrode as the cathode. Solution:E(Cl2/Cl)=1.358V，E(Br2(l)/Br) =1.065V the potential of a cell: E= E(+) E()=1.358V1.065V=0.293V 6-8. Calculate the potential of a cell based on the following reactions at standard conditions. (1) 2H2S +H2SO3 3S +3H2O (2) 2Br+2Fe3+Br2+2Fe2+ (3) Zn +Fe2+Fe+Zn2+ (4)2MnO4+5H2O2+6HCl2MnCl2+2KCl+8H2O+5O2 Solution: (1)0.308V;(2)0.316V;(3)0.323V;(4)0.828V. 6-9已知MnO4+8H+5e = Mn2+4H2OE=1.51V Fe3+e =Fe2+E=0.771V (1)判断下列反应的方向 MnO4+ 5Fe2+ 8H+Mn2+ 4H2O +5Fe3+ (2)将这两个半电池组成原电池，用电池符号表示该原电池的组成，标明电 池的正、负极，并计算其标准电动势。 (3)当氢离子浓度为 10molL 1 ，其它各离子浓度均为 1molL 1 时，计算该电 池的电动势。 解：(1)MnO4+5Fe2+8H+ Mn2+4H2O+5Fe3+ E+ E反应正向进行 (2)()Pt| Fe3+(c1)，Fe2+(c2)MnO4(c3)，Mn2+(c4) | Pt（+） E=1.51 0.771= 0.739V (3)E = E+ E= E+ )( )( lg V0592 . 0 还原型 氧化型 c c n E = 1.51V + 8 10lg 5 V0592 . 0 0.771V = 0.83V 6-10已知下列电池 Zn| Zn2+(x molL 1 )Ag+(0.10 molL 1 )|Ag 的电动势 E =1.51V，求 Zn2+离子的浓度。 解：E = E+ E= 1.51V 1-52第一章习题解 E(Ag+/Ag) + 0.0592Vlgc(Ag+) E(Zn2+/Zn) + 2 0592 . 0 Vlgc(Zn2+) =1.51V 0.799V+0.0592Vlg0.10 0.763V + 2 0592 . 0 Vlgc(Zn2+) =1.51V c(Zn2+) = 0.57(molL 1 ) 6-11为了测定的溶度积，设计了下列原电池 ()Pb| PbSO4| SO4 2 (1.0 molL 1 )Sn2+(1.0 molL 1 )|Sn(+) 在 25C 时测得电池电动势 E= 0.22V，求 PbSO4溶度积常数 Ksp。 解：查表 E( Sn2+/Sn)= 0.136VE(Pb2+/ Pb) = 0.126V E= E+ E0.22V = 0.136 E E= E( PbSO4/ Pb)= 0.356V E(PbSO4/ Pb)= E(Pb2+/ Pb) = E(Pb2+/ Pb) +)Pb(lg 2 0592 . 0 2 c 0.356V = 0.126V + 2 0592 . 0 lgc(Pb2+) 0.356V = 0.126V + 2 0592 . 0 lg Ksp(PbSO4)/c(SO4 2 ) lgKsp(PbSO4) = 7.77Ksp= 1.710 8 6-12根据标准电极电势计算 298K 时下列电池的电动势及电池反应的平衡 常数。 (1) () Pb | Pb2+(0.1 molL 1 )Cu2+(0.5 molL 1 )|Cu(+) (2) () Sn | Sn2+(0.05 molL 1 )H+(1.0 molL 1 )|H2(105Pa) |Pt(+) (3)()Pt|H2(105Pa)|H+(1molL 1 )Sn4+(0.5 molL 1 )， Sn2+(0.1 molL 1 )|Pt(+) (4) () Pt | H2(105Pa)|H+(0.01 molL 1 )H+(1.0 molL 1 )|H2(105Pa) | Pt(+) 解：(1)E+= 0.337V + 2 0592 . 0 Vlg0.5 =0.33V E= 0.126V + 2 0592 . 0 Vlg0.1 = 0.16V E = E+ E= 0.33V (0.16V) = 0.49V lgK= 0592 . 0 )126. 0337 . 0 (2 V0592 . 0 nE = 15.64K= 4.41015 (2)E+= E(H+/H2) = 0 E= 0.136V + 2 0592 . 0 Vlg0.05 = 0.17V E = E+ E= 0.17V lgK= V0592. 0 nE =59 . 4 0592 . 0 )136 . 0 0(2 K=3.9104 第一章习题解1-53 (3)E+= 0.151V + 2 0592 . 0 Vlg 1 . 0 5 . 0 = 0.17V E= E(H+/H2) =0 E = E+ E= 0V 0.17V = 0.17V lgK= V0592 . 0 nE = 0592 . 0 151 . 0 2 = 5.10K=1.3105 (4)E+= E(H+/H2) = 0 E= 0V + 2 0592 . 0 Vlg 1 01 . 0 2 = 0.12V E = E+ E= 0V + 0.12V= 0.12V lgK=0 0592 . 0 02 V0592 . 0 nE K=1 6-13试根据下列元素电势图回答 Cu+， Ag+， Au+， Fe2+等离子哪些能发 生歧化反应。 EA/VCuCuCu 521 . 0 153 . 0 2 AgAgAg 799 . 0 98 . 1 2 AuAuAu 691 . 1 40 . 1 2 FeFeFe 440 . 0 2771 . 0 3 解： Cu+，Au+能发生歧化。 6-14计算在 1molL 1 HCl 溶液中用 Fe3+滴定 Sn2+的电势突跃范围。在此滴 定中应选用什么指示剂？若用所选指示剂，滴定终点是否和化学计量点符合？ 解：已知 E(Sn4+/ Sn2+) = 0.14VE( Fe3+/ Fe2+) = 0.70V 突跃范围：(0.14V+3 2 0592 . 0 V)=0.23V (0.70V3 1 0592 . 0 V) = 0.52V 选亚甲基蓝；EIn= 0.36V， 与化学计量点 Esp= 3 14 . 0 270 . 0 1 =0.33V 符合。 6-15将含有 BaCl2的试样溶解后加入 K2CrO4使之生成 BaCrO4沉淀，过滤 洗涤后将沉淀溶于 HCl 溶液， 再加入过量的 KI 并用 Na2S2O3溶液滴定析出的 I2。 若试样为 0.4392g，滴定时耗去 29.61mL 0.1007 molL 1 Na2S2O3标准溶液。计算 试样中 BaCl2的质量分数。 解：有关反应Ba2+ CrO4 2 = BaCrO4 2CrO4 2 + 6I+ 16H+= 2Cr3+ 8H2O + 3I2 I2+ 2Na2S2O3= Na2S4O6+ 2NaI 1-54第一章习题解 n(Ba2+) = n(CrO4 2 ) = 3 2 n(I2) = 3 1 n(S2O3 2 ) 4714 . 0 4392 . 0 3 . 2081061.291007 . 0 3 1 )BaCl()OS( 3 1 )BaCl()BaCl()BaCl( )(BaCl 3 s 2 2 32 s 22 s 2 2 m Mn m Mn m m w 6-16用 30.00mL KMnO4溶液恰能氧化一定质量的 KHC2O4H2O，同样质 量的 KHC2O4H2O 又恰能被 25.20mL0.2000 molL 1 KOH 溶液中和。 计算 KMnO4 溶液的浓度。 解：有关反应2MnO4+ 5C2O4 2 + 16H+ 2Mn2+ 10CO2+ 8H2O HC2O4+ OH C2O4 2 + H2O n(MnO4) = 2n(C2O4 2 )/5n(KHC2O4H2O) = n