第三章思考题习题答案(新).doc

第3章 酸碱滴定法思考题1根据酸碱质子理论，什么是酸？什么是碱？什么是两性物质？各举例说明。答：酸碱质子理论认为：凡能给出质子（H）的物质都是酸；如HAc、HCl、NH4+凡能接受质子的物质都是碱。如，NH3 、F- 、CO3 2，可以给出质子，又可以接受质子的物质称为两性物质。例如HCO3- 、H2PO4-。2质子理论和电离理论的不同点主要是什么？答：质子理论和电离理论对酸碱的定义不同；电离理论只适用于水溶液，不适用于非水溶液，而质子理论适用于水溶液和非水溶液。3判断下面各对物质哪个是酸？哪个是碱？试按强弱顺序排列起来。HAc , Ac； NH3 , NH4+ ； HCN, CN； HF, F-；H3PO4, CO3 2答：酸：H3PO4 HF HAc HCN NH4+ 碱：CO3 2- NH3 CN- Ac- F- 4在下列各组酸碱物质中，哪些属于共轭酸碱对？（1）H3PO4Na2HPO4；（2）H2SO4-SO42-；（3）H2CO3-CO32-；（4）HAc-Ac- 答：属于共轭酸碱对是(4) HAc-Ac-5写出下列酸的共轭碱：H2PO4，NH4+，HPO42-，HCO3-，H2O， 苯酚。答：HPO42-, NH3 , PO43- , CO32- , OH- , C6H5O-6写出下列碱的共轭酸：H2PO4-，HC2O4-，HPO42-，HCO3-，H2O，C2H5OH。答：H3PO4，H2C2O4，H2PO4-，H2CO3，H3O+，C2H5OH2+7. HCl要比HAc强得多，在1molL1HCl和1molL1HAc溶液中，哪一个酸度较高？它们中和NaOH的能力哪一个较大？为什么？答：1molL-1HCl溶液的酸度大。由于HCl+NaOHNaCl+H2O HAc+NaOHNaAc+H2O 1molL-1HCl和1molL-1HAc消耗的NaOH的量是一样的，所以1molL-1HCl和1molL-1HAc溶液中和NaOH的能力一样大。8写出下列物质的质子条件：NH4CN；Na2CO3；(NH4)2HPO4；(NH4)3PO4；(NH4)2CO3；NH4HCO3 答：NH4CN H+HCN=NH3+OH-Na2CO3 HCO3-+H+2H2CO3 =OH-(NH4)2HPO4 H+H2PO4-+2 H3PO4=NH3+PO43-+OH-(NH4)3PO4 H+2H2PO4-+3 H3PO4+ HPO42-=NH3 +OH-(NH4)2CO3 H+2H2CO3+HCO3-=NH3+OH-NH4HCO3 H+H2CO3=NH3+CO32-+OH-9有三种缓冲溶液，它们的组成如下：（1）1.0 molL-1HAc + 1.0 molL-1NaAc；（2）1.0 molL1HAc + 0.01 molL1NaAc；（3）0.01 molL1HAc + 1.0 molL1NaAc。这三种缓冲溶液的缓冲能力（或缓冲容量）有什么不同？加入稍多的酸或稍多的碱时，哪种溶液的pH将发生较大的改变？哪种溶液仍具有较好的缓冲作用？答：（1）的缓冲溶液弱酸及其共轭碱的浓度比为1，且浓度较大，对酸、碱都具有较大的缓冲能力。当加入稍多的酸或碱时pH变化较小。（2）的缓冲溶液弱酸及其共轭碱的浓度比为100，其抗酸组分（NaAc）浓度小，当加入稍多的酸时，缓冲能力小。（3）的缓冲溶液弱酸及其共轭碱的浓度比为0.01，其抗碱组分（HAc）浓度小，当加入稍多的碱时，缓冲能力小。10欲配制pH为3左右的缓冲溶液，应选下列何种酸及其共轭碱（括号内为pKa）：HOAc（4.74），甲酸（3.74），一氯乙酸（2.86），二氯乙酸（1.30），苯酚（9.95）。答：由pH=可知，应选一氯乙酸及其共轭碱配制pH为3左右的缓冲溶液。11 酸碱滴定中指示剂的选择原则是什么?在使用时应该注意什么?答：酸碱滴定中指示剂的选择原则是使指示剂的变色范围处于或部分处于滴定的pH突跃范围内；指示剂的变色点等于或接近化学计量点的pH。在实际滴定中，指示剂选择还应考虑人的视觉对颜色的敏感性，如酚酞由无色变为粉红色容易辨别，甲基橙由黄色变为橙色，即颜色由浅到深，人的视觉较敏感，因此强酸滴定强碱时常选用甲基橙，强碱滴定强酸时常选用酚酞指示剂指示终点。12. 下列各种弱酸、弱碱能否用酸碱滴定法直接加以测定？如果可以，应选用哪种指示剂？为什么？CH3ClCOOH，HF，苯酚，苯胺，CCl3COOH，苯甲酸答： CH2ClCOOH，HF，苯酚，CCl3COOH，苯甲酸为酸，其pKa分别为2.86，3.46，9.95，0.64，4.21。CH2ClCOOH，HF，CCl3COOH，苯甲酸很容易满足cKa10-8的准确滴定条件，故可用NaOH标准溶液直接滴定，以酚酞为指示剂。苯酚的酸性太弱，cKaV2，V20；(2) V2V1，V10；(3) V1=V2；(4) V1=0，V2 0；(5) V10，V2=0答：(1)NaOH+Na2CO3 (2) NaHCO3+Na2CO3 (3)Na2CO3 (4)NaHCO3(5) NaOH16. 判断下列情况对测定结果的影响：(1)用部分风化的H2C2O42H2O标定NaOH溶液浓度。(2)用混有少量邻苯二甲酸的邻苯二甲酸氢钾标定NaOH。(3)用吸收了CO2的NaOH溶液滴定H3PO4至第一化学计量点；若滴定至第二化学计量点，情况又怎样？(4)已知某NaOH溶液吸收了二氧化碳，有0.4%的NaOH转变为Na2CO3。用此NaOH溶液测定HAc的含量。答：（1）因为c(NaOH)=，当H2C2042H2O有部分风化时，V(NaOH)增大，使标定所得NaOH的浓度偏低。（2）因为c(NaOH)=，当邻苯二甲酸氢钾混有少量邻苯二甲酸时，消耗更多的碱使V(NaOH)增大，标定所得NaOH的浓度偏低。（3）CO2与NaOH反应生成Na2CO3，用NaOH滴定H3PO4至第一计量点时，pH为4.7，Na2CO3被中和到CO2和H2O，对测定没有影响。滴定H3PO4至第二计量点时，pH为9.7，Na2CO3被中和到NaHCO3和H2O，将消耗更多的NaOH，使测定结果偏高。（4）HAc与NaOH反应生成NaAc，计量点时的pH约为8.7，Na2CO3被中和到NaHCO3和H2O，将消耗更多的NaOH，使测定结果偏高。17. 用蒸馏法测定NH3含量，可用过量H2SO4吸收，也可用H3BO3吸收，试对这两种分析方法进行比较。答：在用过量H2SO4吸收NH3时，H2SO4的量要准确计量，需用NaOH标准溶液滴定过量H2SO4，用甲基红作指示剂；用H3BO3吸收NH3时，H3BO3的量无须准确计量，只要过量即可。生成的H2BO3-要用HCl标准溶液滴定，而过量的H3BO3不会被HCl标准溶液滴定。18. 今欲分别测定下列混合物中的各个组分，试拟出测定方案(包括主要步骤、标准溶液、指示剂和含量计算式，以gmL-1表示)。(1) H3BO3+硼砂； (2)HCI+NH4C1； (3)NH3H2O+NH4Cl； (4)NaH2PO4+Na2HPO4； (5)NaH2PO4+H3PO4； (6)NaOH+Na3PO4答：（1）硼酸+硼砂 H3BO3 =9.24，其共轭碱H2BO3-，=4.76，H2BO3-可满足10-8的要求。取试液V(mL)，用HCl为标准溶液，以甲基红为指示剂。计算公式为：H3BO3的测定再取试液V(mL)，加入甘露醇，使H3BO3强化，用NaOH标准溶液滴定，酚酞为指示剂，(2) HCI+NH4C1 取试液V(mL)，以NaOH为标准溶液，以甲基橙为指示剂，测定HCl。计算公式为：再取试液V(mL)，用甲醛法测定NH4+4NH4+ +6HCHO 3H+ +(CH2)6N4H+ + 6H2O以NaOH为标准溶液，以酚酞为指示剂，测定HCl和NH4+的总量。(3)NH3H2O+NH4Cl取试液V(mL)，以HCl为标准溶液，以甲基红为指示剂，测定NH3H2O：然后向溶液中加入甲醛，以NaOH为标准溶液，以酚酞为指示剂，测定NH4+的总量。(4)NaH2PO4+Na2HPO4 用NaOH标准溶液滴定NaH2PO4，以百里酚蓝为指示剂，测定NaH2PO4量，消耗体积为V1；在加入氯化钙溶液继续用NaOH标准溶液滴定释放出的氢离子，消耗NaOH体积为V2， (5)NaH2PO4+H3PO4以NaOH为标准溶液，以甲基橙为指示剂，消耗NaOH体积为V1，酚酞为指示剂，又消耗NaOH体积为V2。 (6)NaOH+Na3PO4 以HCl为标准溶液，以酚酞为指示剂，消耗HCl体积为V1，以甲基橙为指示剂，又消耗HCl体积为V2。 19. 对于不符合直接滴定条件的弱酸或弱碱，可以通过哪些途径进行滴定？略习题答案1. 计算PO43的pK，HPO42的pK和H2PO4的pK解：H3PO4 =2.12 =7.20 =12.36=14-12.36=1.64 =14-7.20=6.80 =14-2.12=11.882用下列数据近似地计算弱酸或弱碱的解离常数：（1）某一元弱酸摩尔质量为122.1，称取1.04g配成100ml水溶液，其pH为2.64，计算弱酸的pKa值。（2）某一元弱碱的共轭酸水溶液，浓度为0.10molL-1， pH3.48，计算该弱碱的Kb值。解：（1）c=0.08518 molL-110-2.64= =6.1610-5 =4.21(2) 10-3.48= =1.110-6 =5.963计算pH=6.0时，H3PO4的各种存在形式的分布系数？ =1.2410-4 =0.941 =0.0593 =2.5910-84当pH=7.00，8.50及9.10时，分别计算H2CO3的各种存在形式的分布系数。当H2CO3溶液中各种存在形式的总浓度是0.20 molL-1时，问pH=8.50时的平衡浓度各为多少？解：pH=7.00 =0.193 =0.806 =4.5310-4pH=8.50 =7.4010-3 =0.975 =0.0173pH=9.10 =1.7810-3 =0.932 =0.0660pH=8.50H2CO3=7.4010-30.2=1.4810-3 molL-1HCO3-=0.9750.2=0.195 molL-1CO32-=0.01730.2=3.4610-3 molL-15计算下列溶液的pH值(1) 0.10 molL-1 ClCH2COOH（一氯乙酸）； （2）0.05 molL-1 KH2PO4；（3）0.05 molL-1醋酸0.05 molL-1醋酸钠； （4）0.10 molL-1 Na2S；（5）0.05 molL-1邻苯二甲酸氢钾； （6）0.20 molL-1 H3PO4；（7）0.10 molL-1 Na3PO4； （8）0.10 molL-1H3BO3； 解：(1) pKa=2.86 cKa=0.0510-2.86=6.910-510Kw =3610Kw =1310H+=2.210-5pH=4.66（3）H+=1.810-5pH=4.74由于 caOH-H+ cb H+-OH-所以用最简式合理(4) H2S =1.310-7 =1.110-13 S2- =9.110-2 =7.710-8 =9.110-20.110Kw 10Kw =4510H+=6.510-5pH=4.18(6) H3PO4 =2.12 =7.20 =12.36 =10-2.120.210Kw =2610Kw =4.410Kw 105H+=7.610-6pH=5.12(9)NH4+ Ka=5.510-10 =0.055.510-10=2.7510-1110Kw 105H+=5.210-6pH=5.28（10）0.10 Na2HPO4 =7.20 =12.36=0.110-12.36=4.410-1410H+=1.810-10pH=9.746下列三种缓冲溶液的pH各为多少？如分别加入6molL1 NaOH溶液1ml，它们的pH各变为多少？ 解：(1) 100mLl.0molL-1NH3H2O和1.0 molL-1NH4Cl溶液 (2) 100mL 0.050molL-1NH3H2O和1.0molL-1NH4Cl溶液 (3) 100mL 0.070molL-1NH3H2O和0.070molL-1NH4Cl溶液计算结果说明ca，cb 越大且二者的比值趋向1时，溶液的pH值变化小，溶液的缓冲性能好。7某滴定反应过程中会产生1.0mmol H+，现加入5.0mL pH为5.00的HOAc-OAc-缓冲溶液控制溶液酸度。如欲使反应体系的pH下降不到0.30单位，该缓冲溶液中的HOAc和OAc-浓度各为多少？若配制此溶液1L，应加多少克NaAc3H2O和多少毫升冰醋酸？解：设HAc和Ac-的浓度分别为ca、cb1.810-5=10-5 (1)加5mLpH=5.0缓冲溶液后，反应体系的pH=4.7 ,若反应体系的体积为V升 c(HAc)= c(Ac-)=10-4.7 (2)联立(1)(2)方程解 ca=0.424 、cb=0.763配制缓冲溶液需醋酸钠为：0.7631136=103.8g 醋酸为：=0.0244L=24.4mL8当下列溶液各加水稀释十倍时，其pH有何变化？计算变化前后的pH。（1）0.10molL1 HNO3； （2）0.10molL1KOH；（3）0.10molL1 NH3H2O； （4）0.10molL1 HOAc +0.10molL1NaOAc解：（1）0.10 molL-1HNO3 pH=1.0 稀释10倍后H+=0.010 molL-1 pH=2.0 （2）0.10 molL-1 KOH pOH=1.0 pH=13.0 稀释10倍后OH-=0.010 molL-1 pOH=2.0 pH=12.0 （3）0.10 molL-1 NH3H2O =0.11.810-510Kw 105OH-=1.3410-3pH=11.13稀释后NH3浓度为0.010 molL=0.011.810-510Kw 105OH-=4.2410-4pH=10.63 (4) 0.10molL1 HAc +0.10molL1NaAc H+=1.810-5=1.810-5 molL1 pH=4.74稀释后HAc 、NaAc分别为 0.010molL1H+=1.810-5=1.810-5 molL1 pH=4.749配制pH=8.0的缓冲溶液500ml，用了15molL1的氨水3.5ml，问需加固体NH4Cl多少克？解： c(NH3)=0.105 molL-110-6=1.810-5 c=1.89 molL-1m=1.8953.490.5=50.5g10配制500mL pH=3.6的缓冲溶液，现有5molL1HOAc溶液200ml，需加NaOAc3H2O 多少克？解： c(HAc)=2.0 molL-110-3.6=1.810-5 c=0.143 molL-1 m（NaOAc3H2O）=0.1431360.5=9.7g11现有0.20 molL1的HOAc溶液30ml，需配置一个pH=5.0的缓冲溶液，问需要加入0.20 molL1NaOH溶液多少毫升？解：设需要加入0.20 molL1NaOH溶液多少毫升VmL10-5=1.810-5 解之的 V=19.3mL12用0.1000molL-1NaOH标准溶液滴定0.1000molL-1邻苯二甲酸氢钾溶液，化学计量点时的pH为多少?化学计量点附近滴定突跃为多少?应选用何种指示剂指示终点? 解：计量点时产物为邻苯二甲酸钾钠c(邻苯二甲酸钾钠)=0.05000molL-1 =1.1310-5 pH=9.05计量点前邻苯二甲酸氢钾剩余0.1时c(邻苯二甲酸氢钾)=c(邻苯二甲酸钾钠)= pH=8.41 计量点后，NaOH过量0.02mL pH=9.70 滴定突跃为7.419.70,选酚酞为指示剂。13. 用0.1000 molL-1HCl溶液滴定20.00mL0.1000 molL-1NH3 H2O溶液时，化学计量点的pH值是多少？化学计量点附近的滴定突跃为多少？应选择何种指示剂？ 解：计量点时 HCl + NH3 NH4Cl c(NH4+)=0.05000molL-1 105 cKa=0.0500010-9.2610Kw pH=5.28计量点前NH3剩余0.1时c(NH3)= c(NH4+)= OH-= pH=6.26 计量点后，HCl过量0.02mL pH=4.30 滴定突跃为6.264.30,选甲基红为指示剂。14.有一三元酸，其=2.0，=6.0，=12.0。能否用NaOH标准溶液进行分步滴定，若能，第一和第二化学计量点时的pH值分别为多少？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： 10-9，10-9且，104，第一、第二个H能滴定，且符合分别滴定的条件，故第一化学计量点附近和第二化学计量点附近均有pH突跃。=10-12, 太小，不能满足准确滴定条件，故第三化学计量点附近无pH突跃，即不能滴定至酸的质子全部被中和。第一化学计量点 pH1=( +)=(2.0+6.0)=4.0 应选甲基橙或甲基红为指示剂。第二化学计量点 pH2=(+)=(6.0+12.0)=9.0， 应选酚酞为指示剂15.用0.1000 molL-1NaOH滴定0.1000 molL-1洒石酸溶液时，有几个pH突跃？在第二个化学计量点时pH值为多少？应选用什么指示剂？解：酒石酸 =3.04 =4.37 酒石酸不能分步滴定，由于第二步能准确滴定，因此只有一个突跃。 第二个化学计量点时 ，酒石酸根离子的浓度为0.03333molL-1 pOH=5.55 pH=8.45 选用百里酚蓝为指示剂。16. 以甲基红为指示剂，用硼砂为基准物，标定HCl溶液。称取硼砂0.985 4g，滴定用去HCI溶液23.76mL，求HCI溶液的浓度。 解：反应方程式 Na2B4O710H2O + 2HCl4H3BO3 + 10H2O + 2NaClNa2B4O710H2O) c(HCl)=0.2175 molL-117. 标定NaOH溶液，用邻苯二甲酸氢钾基准物0.0.6025g，以酚酞为指示剂滴定至终点，用去NaOH溶液22.98 mL。求NaOH溶液的浓度解：n(NaOH)=n(KHC8H4O4) c(NaOH)=0.1284 molL-118. 称取纯的四草酸氢钾(KHC2O4H2C2O42H2O)0.4198g，用NaOH标准溶液滴定时，用去25.35 mL。求NaOH溶液的浓度。解：反应为 2KHC2O4H2C2O42H2O +6NaOH 3Na2C2O4 + K2C2O4 + 10H2On(KHC2O4H2C2O42H2O)= c(NaOH)=0.1954 molL-119.称取混合碱试样0.8236g，以酚酞为指示剂，用0.2238 molL-1HCl滴定至终点，耗去酸体积为28.45mL时。再以甲基橙为指示剂滴定至终点，又耗去HC120.25mL，求试样中各组分的含量。解：因为V1=28.54mLV2=20.25mL, 所以，混合碱中含有NaOH 和Na2CO3(Na2CO3)=%=58.33%(NaOH)=%=8.913%20.称取混合碱试祥0.6524g，以酚酞为指示剂，用0.1992 molL-1HCI标准溶液滴定终点，用去酸标液21.76mL，再加甲基橙指示剂，滴定至终点，又耗去酸标液27.15mL。试样中各组分的百分含量。解：因为V2=27.15mLV1=21.76mL, 所以，混合碱中含有NaHCO3 和Na2CO3(Na2CO3)=% =70.43%(NaHCO3)=% =13.83%21.称取Na2CO3和NaHCO3的混合试样0.6852g，溶于适量水中。以甲基橙为指示树，用0.2000 molL-1HCl溶液滴定至终点时，消耗50.00mL。如改用酚酞为指示剂，用上述HCl溶液滴定至终点时，需消耗多少毫升？解：设Na2CO3为mg，NaHCO3为0.6852-m=50.0010-30.2000 m=0.2647g V=12.49mL22.有Na3PO4试样，其中含有Na2HPO4。称取该样0.9947g，以酚酞的指示剂，用0.2881 molL-1HCl标准溶液17.56mL滴定至终点。再加入甲基橙指示剂，继续用0.2881 molL-1HCI滴定至终点时，又耗去20.18mL。求试样中Na3PO4、Na2HPO4的含量。 解：(Na3PO4)=% =83.38%(Na2HPO4)=% =10.77%23.一试样仅含NaOH和Na2CO3，称取0.3720 g试样用水溶解后，以酚酞为指示剂，消耗0.1500 molL-1HCI溶液40.00mL，问还需再加人多少毫升0.1500 molL-1HCI溶液可达到以甲基橙为指示剂的终点?并分别计算试样中NaOH和Na2CO3的质量分数。解：设NaOH含量为，Na2CO3含量为，需V mL HCl，则 联立解得V = 13.33mL, x = 43.01%, y = 56.99%24. 有一Na2CO3与NaHCO3的混合物0.3518g，以0.1298molL1HCI溶液滴定，用酚酞指示终点时耗去22.16mL，试求当以甲基橙指示终点时，将需要多少毫升的HCI溶液? 解：当用酚酞作指示剂时，只有Na2CO3与HCl反应，n(Na2CO3)=n(HCl)故 m(Na2CO3)=0.1298221610-3106.0=0.3049gm(