普通化学第六版第三章习题.pdf

1 第三章第三章 水化学与水污染水化学与水污染 1. 是非题是非题（对的在括号内填“十”号，错的填“”号） （1）两种分子酸 HX 溶液和 HY 溶液有同样的 pH 值，则这两种酸的浓度（moldm-3）相同。 （ ） （2）0.10moldm-3NaCN 溶液的 pH 值比相同浓度的 NaF 溶液的 pH 值要大，这表明 CN 的 b K值比 F 的 b K值要大。 （ ） （3）有一由 AcHAc组成的缓冲溶液，若溶液中),Ac(C)HAc(C 则该缓冲溶液抵抗外来酸的 能力大于抵抗外来碱的能力。 （ ） （4）PbI2和 CaCO3的溶度积均近似为 10-9，从而可知在他们的饱和溶液中前者的 Pb2+的浓度与后者 的 Ca2+的浓度近似相等。 （ ） （5）MgCO3溶度积 sp K=6.8210-6，这意味着所有含有 MgCO3溶液中，)CO( cMg( c 2 3 2 , 而且 626 2 3 2 dmmol1082. 6)CO( c)Mg( c （ ） 答案： （1-）同样 pH，表示 ceq(H+)相等,而KaCHceq ) ( （2+）pH 大表示 ceq(OH-)大，而KbCOHceq ) ( （3-）酸浓度大对碱的缓冲能力强。即加同量的碱 pH 增大的值小于加同量的酸 pH 减小的值 （4-）不是同类型的难溶电解质不能直接比较，要通过计算具体分析。 （5-）)CO( cMg( c 2 3 2 不正确的。原因是：CO32-水解使 Mg2+与 CO32不相等，另外含有 MgCO3 溶液中也可以有 MgCl2或 Na2CO3等。 626 2 3 2 dmmol1082. 6)CO( c)Mg( c 成立的条件必须是 MgCO3的饱和溶液。 2. 选择题选择题（将正确答案的标号填入空格内） （1）往HAcdmmol10. 0dm1 33 溶液中加入一些NaAc晶体并使之溶解，会发生的情况 是 。答案：b c g （a）HAc 的值增大 （b）HAc 的值减少 （c）溶液的 pH 值增大 （d）溶液的 pH 值减小 （e）HAc 的 Ka 值增大 （f）HAc 的 Ka 值减少 （g）HAc 的 Ka 值不变 （2）设氨水的浓度为 c，若将其稀释 1 倍，则溶液中 c(OH )为 。答案： c (a)c 2 1 (b)cK 2 1 b (c)2/cKb (d) 2c （3）下列各种物质的溶液浓度均为 1 kgmol01. 0 ，按它们的渗透压递减的顺序排列 。 答案： c （=cRT） （a）HAcNaClC6H12O6CaCl2 （b）C6H12O6HAcNaClCaCl2 2 （c）CaCl2NaClHAcC6H12O6 （d）CaCl2HAcC6H12O6NaCl （4）设 AgCl 在水中，在 0.01moldm 3CaCl 2中，在 0.01moldm 3NaCl 中以及在 0.05moldm 3AgNO 3中的溶解度分别为 sO、s1、s2和 s3，这些量之间的正确关系是 。答案： b （同离子 效应使 s 减小，同离子浓度越大，s 减小的越多） （a）sOs1s2s3 （b）sOs2s1s3 （c）sOs1=s2s3 （d）sOs2s3s1 （5）下列物质在同浓度 Na2S2O3溶液中溶解度（以 1dm3Na2S2O3溶液中能溶解该物质的物质的量计） 最大的是 。答案： c (Ks 最大的) （a）Ag2S （b）AgBr （c）AgCl （d）AgI 3. 填空题填空题 在下列系统中，各加入约 1.00gNH4Cl 固体并使其溶解，对所指定的性质（定性地）影响如何？并简 单指出原因。 （1）10.0cm30.10moldm-3HCl 溶液 pH 值 。答案： 基本不变，原溶液是强酸，NH4+的解离忽略 不计。 （2）10.0cm30.10moldm 3NH 3水溶液（氨在水溶液中的解离度） 。答案：减小 （3）10.0cm3纯水（pH 值） 。答案：减小，NH4+是弱酸 （4）10.0cm3带有 PbCl2沉淀的饱和溶液（PbCl2的溶解度） 。答案：减小，同离子效应。 4将下列溶液按其凝固点的高低顺序排列为_。 （1）1mol.kg-1NaCl （2）1mol.kg-1C6H12O6 （3）1mol.kg-1H2SO4 （4）0.1mol.kg-1CH3COOH（5）0.1mol.kg-1 NaCl （6）0.1mol.kg-1 C6H12O6 （7）0.1mol.kg-1CaCl2 答案：溶液中微粒浓度大的凝固点降低的多 凝固点降低的顺序是 6 4 5 7 2 1 3 考虑到难电离、弱电解质和不同类型的强电解质的区别。 5.对极稀的同浓度溶液来说，MgSO4的摩尔电导率差不多是 NaCl 摩尔电导率的两倍。而凝固点下降 却大致相同，试解释之。 答案：极稀溶液来说完全电离。凝固点下降与离子浓度有关，而电导率与单位体积溶液中离子所带电 荷有关。同浓度 MgSO4与 NaCl 离子浓度相等而电荷不等。 6海水中盐的总浓度约为 0.6mol.dm-3(以质量分数计约为 3.5%)。若均以主要组分 NaCl 计，试估算海 水开始结冰的温度和沸腾温度，以及在 250C 时用反渗透法提取纯水所需的最低压力（设海水中盐的总浓 度若以质量摩尔浓度 m 表示时也近似为 0.6mol.kg-1） 。 答案：查数据 水的 kbp=0.515K.kg.mol-1 kfp=1.853 K.kg.mol-1 NaCl 是强电解质 微粒浓度是 20.6 mol.kg-1 沸点上升Tbp=kbpm=0.51520.6 =0.618K 凝固点下降Tfp=kfpm=1.85320.6=2.22K 渗透压=cRT=20.6 mol.dm-3103dm3.m-38.314Pa.m3.mol-1.K-1298.15K =2.974106Pa=2.974MPa 反渗透法提取纯水所需的最低压力是 2.974MPa 7.利用水蒸发器提高卧室的湿度.卧室温度为 250C,体积为 3.0104dm3。 假设开始时室内空气完全干燥， 也没有潮气从室内逸出。 （假设水蒸气符合理想气体行为） （1）问须使多少克水蒸气才能确保室内空气为水蒸气所饱和（250C 时水蒸气压=3.2kPa）? （2）如果将 800g 水放入蒸发器中，室内最终的水蒸气压力是多少？ （3）如果将 400g 水放入蒸发器中，室内最终的水蒸气压力是多少？ 3 答案：据理想气体状态方程 PV=nRT （1）m=18n=18（3.21033.0104/1000）(8.314298.15)=697.1g （2）P= nRT/V=（80018）8.314298.1530=3672Pa3.2kPa(饱和蒸气压) 所以室内最终的水蒸气压力是饱和蒸气压 3.2kPa （3）P= nRT/V=（40018）8.314298.1530=1836Pa=1.8kPa 8.（1）写出下列各种物质的共轭酸： （a） 2 3 CO (b) HS (c)OH2 (d) 2 4 HPO (e) 3 NH (f) 2 S 答案：HCO3 - H 2S H3O + H 2PO4 - NH 4 + HS- （2）写出下列各物质的共轭碱： （a） 43PO H （b）HAc (c) HS (d)HNO2 (e)HClO （f）H2CO3 答案：H2PO4 - Ac- S2- NO 2 - ClO- HCO 3 - 9.在某温度下 0.1mol.dm-3氢氰酸(HCN)溶液的解离度为 0.010%，试求在该温度时 HCN 的解离常数。 答案： HCN（aq） = H+ + CN - 平衡浓度 0.1-0.10.01% 0.10.01% 0.10.01% Ka=(0.10.01%)2/(0.1-0.10.01%)=1.010-9 (该题可直接利用公式 Ka=c2计算,但要理解公式的使用条件) 10.计算 0.050 mol.dm-3次氯酸(HClO)溶液中的 H+和次氯酸的的解离度. HClO（aq） = H+ + ClO - 平衡浓度 0.050-x x x 解离度=x/0.050 查数据 Ka=2.9510-8=x2/(0.050-x)x2/0.050 当 Ka 很小 (c-xc) c(H+)CKa(Ka 很小 c/Ka500 时 酸的解离可忽略不计,可以直接利用公式) c(H+)05. 01095. 2 8 =3.8510-5 mol.dm-3 解离度=3.8510-5/0.050=0.077% 11.已知氨水溶液的浓度为 0.20 mol.dm-3。 （1）求该溶液中 OH -的浓度、pH 和氨的解离度。 （2）在上述溶液中加入 NH4Cl 晶体，使其溶解后 NH4Cl 的浓度为 0.20 mol.dm-3。求所得溶液的 OH -的浓 度、pH 和氨的解离度。 （3）比较上述（1） 、 （2）两小题的计算结果，说明了什么？ 答案： NH3H2O = NH4+(aq) + OH -(aq) 已知 Kb=1.7710-5 (1)平衡浓度 0.20-x x x (xKa2Ka3 所以溶液中的 H+主要来自第一步解离. 设磷酸三步解离出的 H+浓度分别是 x y z 则 xyz 平衡时溶液中各离子浓度 H3PO4= H+ + H2PO4 - 其中 x+y+zx 0.10-x x+y+z x-y x-yx H2PO4 -= H+ + HPO 4 2- y-zy x-y x+y+z y-z HPO42 - = H+ + PO 4 3- y-z x+y+z z Ka1=x2/(0.10-x) Ka2=xy/x=y Ka3=xz/y 代入相应数据解得 c(H+)=x=2.710-2 mol.dm-3 pH=1.6 c(HPO42 -)=y=K a2=6.2510-8 mol.dm-3 c(PO43-)=z=Ka3Ka2/ c(H+)=5.110-19 mol.dm-3 13.利用书末附录中的数据(不进行具体计算)，将下列化合物的 0.10 mol.dm-3溶液按 pH 增大的顺序排列 之。 （1）HAc （2）NaAc （3）H2SO4 （4）NH3 （5）NH4Cl （6）NH4Ac 答案：pH 由小到大的顺序为 （3） （1） （5） （6） （2） （4） 原因是 强酸 弱酸 弱酸 弱酸+弱减 弱减 弱碱 Ka(1)Ka(5) Kb(2) KfZn(NH3)42+ 配离子的转化反应的平衡常数(1)K= KfZn(NH3)42+/ KfCu(NH3)42+1 KQ(=1) 所以反应正向进行 19.根据 PbI2的溶度积(Ks=8.4910-9)，计算（在 250C 时） ： （1）PbI2在水中的溶解度（moldm-3） ； （2）PbI2饱和溶液中 Pb2+和 I-的浓度； （3）PbI2在 0.010 moldm-3KI 的饱和溶液中 Pb2+离子的浓度； （4）PbI2在 0.010 moldm-3Pb(NO3)2溶液中的溶解度(moldm-3)。 答案：(1)设 PbI2在水中的溶解度为 s moldm-3 平衡时（饱和溶液中）ceq(Pb2+)=s ceq(I-)=2s Ks= ceq(Pb2+)ceq(I-)2 =4s3 s=3 4 Ks =3 9 4 1049. 8 =1.28510-3 moldm-3 (2) ceq（Pb2+）=s=1.28510-3 moldm-3 ceq(I-)=2s=2.5710-3 moldm-3 (3) 设 PbI2在 0.010 moldm-3KI 中溶解达到饱和时 ceq(Pb2+)=s3 moldm-3 则 ceq(I-)=2s3+0.010 Ks= ceq(Pb2+)ceq(I-)2=s32s3+0.0102s30.0102 ceq(Pb2+)=s3=8.4910-5 moldm-3 (4)设 PbI2在 0.010 moldm-3Pb(NO3)2溶液中的溶解度为 s4 6 平衡时（饱和溶液中）ceq(Pb2+)=s4+0.010 ceq(I-)=2s4 Ks= ceq(Pb2+)ceq(I-)2=( s4+0.010)(2s4)20.010(2s4)2 s4=4.610-4 moldm-3 由计算结果可以发现,由于同离子效应使难溶电解质的溶解度减小.AB2类型的电解质,B-离子影响更大. 20.应用标准热力学数据计算 298.15K 时 AgCl 的溶度积常数。 答案：AgCl 的溶解平衡 AgCl（s）=Ag+（aq）+Cl-（aq） fGm0（298.15K）/kJ.mol-1 -109.789 77.107 -131.26 rGm0（298.15K）=77.107+(-131.26)-( -109.789)=55.636 kJ.mol-1 lnK0=-rGm0/RT=-55.6361000/(8.314298.15)= -22.44 K0=Ks=e-22.44=10-22,44/2.303=10-9.74=1.8210-10 21. 将 Pb(NO3)2溶液与NaCl溶液混合，设混合液中 Pb(NO3)2的浓度为 0.2 moldm-3问： （1）当在混合溶液中 Cl-的浓度等于 5.410-4 moldm-3时，是否有沉淀生成？ （2）当混合溶液中 Cl-的浓度多大时，开始生成沉淀？ （3）当混合溶液中 Cl-的浓度为 6.010-2 moldm-3时，残留于溶液中 Pb2+的浓度为多少？ 答案：(1) Q=c(Pb2+).c (Cl-)2=0.2(5.410-4)2 Ks(PbCl2)/0.2 c (Cl-)7.6410-3 moldm-3 (3)ceq (Pb2+)= Ks(PbCl2)/ .ceq (Cl-)2=1.1710-5(6.010-2)2=0.00325 moldm-3=3.2510-3 moldm-3 22. 若加入 F-来净化水，使 F-在水中的质量分数为 1.010-4%。问往含 Ca2+浓度为 2.010-4 moldm-3 的水中按上述情况加入 F-时，是否会产生沉淀？ 答案：c(F-)=1.010-419mol0.1dm3=5.2610-5 Q= c(Ca2+).c (F-)2=2.010-4. 5.2610-52=5.610-13 Na2SO4 NaCl 24.根据你的所见所闻,谈谈水污染的严重性。有人说：人类创造了五彩缤纷的物质文明，与此同时也给 自己带来沉痛灾难。你对此有何理解？ 答案：略 25.工业废水的排放标准规定 Cd2+降低到 0.10mg.dm-3以下才可以排放。若用加消石灰的中和沉淀法除去 Cd2+,按理论上计算,废水中 pH 值应控制多少？已知：镉的摩尔质量 112g.mol -1,Cd(OH) 2的 Ks=5.2710 -15 答案：c(Cd2+)=0.0001/112=8.9 10-7mol.dm-3 欲使 ceq(Cd2+)8.9 10-7mol.dm-3 而 ceq(Cd2+)ceq(OH-)2=5.27 10-15 则 4 7 15 1059. 0 109 . 8 1027. 5 )( OHc c (OH-) 7.68 10-5 pH14-5+lg7.68=9.89 26.某电镀公司将含 CN-废水排入河中，环保检察人员发现，每排放一次氰化物，该段河水的 BOD（有 机物在微生物作用下的耗氧量）就上升 3.0mg.dm-3。假设反应为 2CN-（aq）+5/2O2（g）+2H+（aq）2CO2（g）+N2（g）+H2O 求 CN-在该段河水中的浓度 2mol 2.5mol 答案： xmol.dm-3 3.010-3/32 x=23.010-3/322.5=7.510-5 mol.dm-3 7 练习题练习题 一、选择题一、选择题 1、水、HAc、HCN 的共轭碱的碱性强弱的顺序是： A. OH Ac CN B. CN OH Ac C. OH CN Ac D. CN Ac OH 2、下列离子能与 I发生氧化还原反应的是： A. Zn2+ B. Hg2+ C. Cu2+ D. Cd2+ 3、摩尔浓度相同的弱酸 HX 及盐 NaX 所组成的混合溶液：(已知：X + H2O HX + OH的平衡常数为 1.01010) A. pH = 2 B. pH = 4 C. pH =5 D. pH = 10 4、下列沉淀的溶解反应中，可以自发进行的是： A. AgI + 2NH3 = Ag(NH3)2+ + I B. AgI + 2CN = Ag(CN)2 + I C. Ag2S + 4S2O32 = 2Ag(S2O3)23 + S2 D. Ag2S + 4NH3 = 2Ag(NH3)2+ + S2 5、醋酸的电离常数为 Ka，则醋酸钠的水解常数为： A. 00 wa KK B. Ka / Kw C. Kw / Ka D. 00 aw KK 6、在氯化钠饱和溶液中通入 HCl 气体，下列现象最合理解释的是： A. 无任何现象出现，因为不能发生复分解反应； B. 有固体 NaCl 生成，因为通入 HCl 降低了 NaCl 的溶度积； C. 有固体 NaCl 生成，因为增加Cl使固体 NaCl 的溶解平衡向生成固体 NaCl 的方向移动； D. 有固体 NaCl 生成，因为根据溶度积规则，增加Cl使得Na+ Cl Ksp(NaCl)，所以有固体 NaCl 生成。 7、等浓度、等体积的氨水与盐酸混合后，所得溶液中各离子浓度的高低次序是： A. H+ Cl NH4+ OH B. Cl NH4+ H+ OH C. Cl NH4+ OH H+ D. Cl = NH4+ H+ OH 8、下列化合物中哪一个不溶于浓 NH3H2O？ A. AgF B. AgCl C. AgBr D. AgI E. CuCl2 9、CaF2饱和溶液的浓度是 2.0104 molL1，它的溶度积常数是： A. 2.6109 B. 4.0108 C. 3.21011 D. 8.01012 10、向 c(Cl-)=0.01 molL-1、c(I-)=0.1 molL-1的溶液中，加入足量 AgNO3，使 AgCl、AgI 均有沉淀生成， 此时溶液中离子浓度之比 c(Cl-)/c(I-)为： （ sp K （AgCl）1.810 -10， sp K (AgI)=8.910-17） 8 A. 0.1 B. 10-6 C. 106 D. 与所加 AgNO3量有关 二、简答题 1、把两块冰分别放入 0的水和 0的盐水中，各有什么现象发生？为什么？ 2、在北方，冬天吃冻梨前，先把梨放在凉水中浸泡一段时间，发现冻梨表面结了一层冰，而梨里面 已经解冻了。这是为什么？ 3、为什么海水鱼不能生活在淡水中？ 4、 什么叫表面活性剂？其分子结构有何特点？ 5、试述乳浊液的形成、性质和应用。 6、有一蛋白质的饱和水溶液，每升含有蛋白质 5.18g，已知在 298.15K 时，溶液的渗透压为 413Pa， 求此蛋白质的相对分子质量。 7、什么叫渗透压？什么叫做反渗透？盐碱土地上载种植物难以生长，试以渗透现象解释之。 三、计算题 1、现有一瓶含有 Fe3+杂质的 0.10 molL-1MgCl2溶液，欲使 Fe3+以 Fe(OH)3沉淀形式除去，溶液的 pH 应控制在什么范围？ 2、将 19g 某生物碱溶于 100g 水中，测得溶液的沸点升高了 0.060K ，凝固点降低了 0.220K 。计算该 生物碱的相对分子质量。 3、人体血浆的凝固点为 272.59K，计算正常体温(36.5)下血浆的渗透压。 （设血浆密度为 1gml-1） 4、 人体血液中有H2CO3HCO 3平衡起缓冲作用。 人血pH=7.40， 已知pK 1a(H2CO3)=6.37, pK 2a=10.25。 计算人血中 H2CO3、HCO 3各占 CO2总量的百分数。 5、计算 298K 时，c(Na2S)=0.10 molL -1的 Na 2S 水溶液的 pH 值及c(HS -)和 c(H2S)。 6、欲配制 pH5.00 c(HAc)=0.10molL -1的缓冲溶液 500ml，需要 2.0 molL-1HAc 多少毫升？固体 NaAc 多少克? 7、某一酸雨样品的 pH=4.07，假设该样品的成分为 HNO2，计算 HNO2的