《酸碱平衡及酸碱滴定》习题答案.pdf

上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 1 酸碱平衡 习题答案 酸碱平衡 习题答案 1 计算 pH 5 00 时 0 10mol L 1的 HAc 溶液中各型体的分布系数及平衡浓度 解 36 0 1076 1 10 10 500 5 00 5 ar r KH H HAc 1 036 0 36 0 10 0 LmolHAccHAcc r 64 0 36 0 11 1 HAcAc 11 064 0 64 0 10 0 LmolAccAcc r 2 计算 0 10mol L 1的 HCOONH4溶液的 pH 解 由于 HCOO 和 NH4 分别为弱碱和弱酸 此溶液为两性溶液体系 其中 5 14 34 4 1077 1 10 1077 1 NHKKNHK HCOOHK bwa a 所以 根据两性物质溶液体系 pH 计算公式可得 500 6 1077 1 10 1077 1lg lg 5 14 4 4 NHKHCOOHKpH aa 两性物质溶液体系 pH 计算公式中涉及到的两个平衡常数均是酸的解离常数 根据有效数字修约规则 本题计算结果需要保留有效数字三位 也就是 6 500 3 欲配置 pH 5 00 的缓冲溶液 现有 0 1mol L 1的 HAc 溶液 100mL 应加 0 1mol L 1的 NaOH 溶 液多少毫升 解 设需要加 0 1mol L 1的 NaOH 溶液 x mL 则根据缓冲溶液体系 pH 计算公式可得 00 5 101 0101001 0 101 0 lg1076 1lg lg lg lg 33 3 5 x x NaOHVNaOHcHAcVHAcc NaOHVNaOHc pK HAn An pK HA A pKpH rr r aa r r a 解方程得到 mLmLx 2 106 064 4 取 50mL0 10mol L 1的某一元弱酸溶液 与 20mL0 10mol L 1的 NaOH 溶液混合 稀释到 100mL 测得此溶液的 pH 5 25 求此一元弱酸的 a K 解 根据题给酸碱溶液的体积关系可知 混合后的溶液应为该一元弱酸与其共轭碱组成的缓冲溶液 用 HA 和 A 分别表示该一元弱酸及其共轭碱 则根据缓冲溶液体系 pH 计算公式可得 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 2 25 5 102010 0105010 0 102010 0 lg lg lg lg 33 3 a rr r aa r r a pK NaOHVNaOHcHAVHAc NaOHVNaOHc pK HAn An pK HA A pKpH 解方程得 6 107 3 a K 5 称取 CCl3COOH16 34g 和 NaOH3 00g 溶于水并稀释至 1 00L 1 此溶液的 pH 是多少 2 要配成 pH 为 0 64 的缓冲溶液 应在此溶液中加入多少量的强酸或强碱 解 1 溶于水并稀释后 CCl3COOH 和 NaOH 的分析浓度分别是 cr CCl3COOH m CCl3COOH M CCl3COOH 16 34 163 4 0 1000 mol L 1 cr NaOH m NaOH M NaOH 3 00 40 01 0 0750 mol L 1 由于 CCl3COOH 过量 两种物质反应平衡时 溶液中存在 0 0750 mol L 1的 CCl3COO 和 0 1000 0 0750 mol L 1的 CCl3COOH 因此 溶液为缓冲液体系 其 pH 为 12 1 0750 0 1000 0 0750 0 lg23 0 lg CCl3COOH CCl3COO lg r r a c c pKpH 注意有效数字修约规则 2 解法 1 为达到题给目标 pH 首先需确定该 pH 对应的溶液类型 为确定目标溶液的类型 必须考 察 0 1000 mol L 1CCl3COOH 溶液的 pH 50043 023 0 1000 0 2023 01000 0 arwar KcKKc 1 2 2 075 0 2 1000 023 0423 023 0 2 4 Lmol cKKK H raaa r 即 pH 1 12 因此 要使目标 pH 为 0 64 则应往溶液中加强酸 设需要加强酸 x 摩尔 则 此时 CCl3COOH 解 离出的 H 应为 10 pH x nNaOH 10 0 64 x 0 0750 mol L 1 代入 CCl3COOH 的平衡常数表达式 23 0 0750 0101000 0 0750 01010 64 0 64 064 0 x x HAc AcH K r rr a 解方程得 x 0 25 mol 答 溶液中应加入 0 25molHCl 解法 2 64 0 0750 01000 0 0750 0 lg23 0lg COOHCCl COOCCl lg 3 3 x x c c pKpH r r a 64 0 0750 01000 0 0750 0 lg64 0 x x 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 3 x 0 025 mol 答 溶液中应加入 0 025molHCl 第二小题 两种解法为什么计算结果如此不同 请注意 教材给出的缓冲溶液计算公式是一个近 似公式 而本题给出的溶液体系并不符合这个近似条件 因此 不能采用该公式进行计算 故 第 二种解法是错误的 6 把 0 30mol L 1的 HCl 溶液和 0 40mol L 1的 NH3溶液各 50mL 相混合 计算此溶液的 pH 解 根据题给酸碱溶液的体积关系可知 混合后的溶液应为 NH3与其共轭酸组成的缓冲溶液 根据缓冲溶液体系 pH 计算公式可得 77 8 105030 0 105030 0105040 0 lg 1077 1 10 lg lg lg lg 3 33 5 14 33 4 3 4 3 HClVHClc HClVHClcNHVNHc pK NHn NHn pK NH NH pKpH r rr aa r r a 7 把 75 0mL0 1mol L 1的 NaOH 溶液和 50 0mL0 2mol L 1的 NH4Cl 溶液相混合 计算此溶液的 pH 解 根据题给酸碱溶液的体积关系可知 混合后的溶液应为 NH3与其共轭酸组成的缓冲溶液 根据缓冲溶液体系 pH 计算公式可得 73 9 10751 010502 0 10751 0 lg 1077 1 10 lg lg lg lg 33 3 5 14 444 3 4 3 NaOHVNaOHcClNHVClNHc NaOHVNaOHc pK NHn NHn pK NH NH pKpH rr r aa r r a 8 写出下列各酸的共轭碱 3 624252523 OHFePOHOHHCHNHCOHCN 答 以上物质对应的共轭碱分别是 52 32 45242 2 3 OHOHFeHPOOHCHNCOCN 11 写出下列物质的质子条件式 NH4CN Na2HPO4 NH4 2HPO4 NaNH4HPO4 NaAc H3BO3 H2SO4 HCOOH 解 1 NH4CN 以 H2O 4 NH CN 为零水准 则质子传递反应式为 OHHCNOHCN NHOHOHNH OHOHOHOH 2 3324 322 则质子条件式为 3 OHNHHCNH 2 Na2HPO4 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 4 以 H2O 2 4 HPO为零水准 则质子传递反应式为 OHPOHOHHPO OHPOHOHHPO POOHOHHPO OHOHOHOH 22 432 2 4 422 2 4 3 432 2 4 322 则质子条件式为 2 3 44342 OHPOPOHPOHH 3 NH4 2HPO4 以 H2O 4 NH 2 4 HPO为零水准 则质子传递反应式为 OHPOHOHHPO OHPOHOHHPO POOHOHHPO NHOHOHNH OHOHOHOH 22 432 2 4 422 2 4 3 432 2 4 3324 322 则质子条件式为 2 3 3 44342 OHNHPOPOHPOHH 4 NaNH4HPO4 以 H2O 4 NH 2 4 HPO为零水准 则质子传递反应式为 OHPOHOHHPO OHPOHOHHPO POOHOHHPO NHOHOHNH OHOHOHOH 22 432 2 4 422 2 4 3 432 2 4 3324 322 则质子条件式为 2 3 3 44342 OHNHPOPOHPOHH 此题与上一小题答案一样 为什么 5 NaAc H3BO3 以 H2O H3BO3 Ac 为零水准 则质子传递反应式为 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 5 4 43233 2 322 2BOHOHOHBOH OHHAcOHAc OHOHOHOH 则质子条件式为 44 OHBOHHAcH 注意 1 H3BO3的行为有些怪异 它是通过抢夺水分子中的 OH 生成质子 2 为什么这次 H4BO4 浓度前边不乘以系数 2 呢 因为一个硼酸分子只形成一个质子 6 H2SO4 HCOOH I 以 H2O 2 4 SO HCOO 为零水准 则质子传递反应式为 OHHCOOHOHHCOO OHHSOOHSO OHOHOHOH 2 42 2 4 322 则质子条件式为 43 OHHSOHCOOHOH II 以 H2O H2SO4 HCOOH 为零水准 则质子传递反应式为 OHHCOOOHHCOOH SOOHOHHSO HSOOHOH OHOHOHOH 32 4324 43242 322 SOH 则质子条件式为 2 443 HCOOSOHSOOHOH I II 两种零水准得到的结果显然是不一样的 仔细分析发现 第一种结果其实是非常荒谬的 对 于由两种酸组成的溶液 居然氢氧根离子的浓度那么高 那么 问题出在哪里呢 1 第一种解法里 把硫酸的一级解离丢掉了 事实上如果以硫酸根离子为参考水准的时候 因为 自身不可逆 也无法写出那个解离 2 参考水准的选择应选择初始溶液中的主要型体 切记 附加题 请推导 H3PO4和 Na3PO4水溶液中各型体的分布系数公式 并分析其相互关系 解 H3PO4溶液中 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 6 32121 2 1 3 3 321211 2 4 3 4 42 2 4 43 42 42 2 4 43 42 43 42 43 3 4 43 2 4 43 42 3 4 2 44243 4343 43 1 1 1 1 1 1 aaaraarar r r a r a r a r a r a r a r r r r r r r r r r r r r r r r r r rrrr r r r KKKHKKHKH H H K H K H K H K H K H K HPO PO POH HPO POH POH POH HPO POH POH POH POH POH PO POH HPO POH POH POHPOPOHPOH POH c POH POH 32121 2 1 3 2 1 322 1 2 4 3 4 42 2 4 42 2 4 42 43 42 3 4 42 2 4 42 43 3 4 2 44243 4242 42 1 1 1 1 1 1 aaaraarar ra r a r a r a a r r r r r r r r r r r r r r r rrrr r r r KKKHKKHKH HK H K H K H K K H HPO PO POH HPO POH HPO POH POH POH PO POH HPO POH POH POHPOPOHPOH POH c POH POH 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 7 32121 2 1 3 21 3 221 2 4 3 4 2 4 42 2 4 42 42 43 2 4 3 4 2 4 42 2 4 43 3 4 2 44243 2 4 2 42 4 1 1 1 1 1 1 aaaraarar raa r a a r a r a r r r r r r r r r r r r r r r rrrr r r r KKKHKKHKH HKK H K K H K H K H HPO PO HPO POH HPO POH POH POH HPO PO HPO POH HPO POH POHPOPOHPOH HPO c HPO HPO 32121 2 1 3 321 332321 3 4 2 4 3 4 2 4 2 4 42 3 4 2 4 2 4 42 42 43 3 4 2 4 3 4 42 3 4 43 3 4 2 44243 3 4 3 43 4 1 1 1 1 1 1 aaaraarar aaa a r a r a r a r a r a r r r r r r r r r r r r r r r r r r r rrrr r r r KKKHKKHKH KKK K H K H K H K H K H K H PO HPO PO HPO HPO POH PO HPO HPO POH POH POH PO HPO PO POH PO POH POHPOPOHPOH PO c PO PO Na3PO4溶液中 32132 2 3 3 3 123233 2 4 3 4 42 2 4 43 42 42 2 4 43 42 43 42 43 3 4 43 2 4 43 42 3 4 2 44243 4343 43 1 1 1 1 1 1 bbbrbbrbr r r b r b r b r b r b r b r r r r r r r r r r r r r r r r r r rrrr r r r KKKOHKKOHKOH OH OH K OH K OH K OH K OH K OH K HPO PO POH HPO POH POH POH HPO POH POH POH POH POH PO POH HPO POH POH POHPOPOHPOH POH c POH POH 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 8 32132 2 3 3 2 3 122 3 2 4 3 4 42 2 4 42 2 4 42 43 42 3 4 42 2 4 42 43 3 4 2 44243 4242 42 1 1 1 1 1 1 bbbrbbrbr rb r b r b r b b r r r r r r r r r r r r r r r rrrr r r r KKKOHKKOHKOH OHK OH K OH K OH K K OH HPO PO POH HPO POH HPO POH POH POH PO POH HPO POH POH POHPOPOHPOH POH c POH POH 32132 2 3 3 32 1 223 2 4 3 4 2 4 42 2 4 42 42 43 2 4 3 4 2 4 42 2 4 43 3 4 2 44243 2 4 2 42 4 1 1 1 1 1 1 bbbrbbrbr rbb r b b r b r b r r r r r r r r r r r r r r r rrrr r r r KKKOHKKOHKOH OHKK OH K K OH K OH K OH HPO PO HPO POH HPO POH POH POH HPO PO HPO POH HPO POH POHPOPOHPOH HPO c HPO HPO 32132 2 3 3 321 112123 3 4 2 4 3 4 2 4 2 4 42 3 4 2 4 2 4 42 42 43 3 4 2 4 3 4 42 3 4 43 3 4 2 44243 3 4 3 43 4 1 1 1 1 1 1 bbbrbbrbr bbb b r b r b r b r b r b r r r r r r r r r r r r r r r r r r r rrrr r r r KKKOHKKOHKOH KKK K OH K OH K OH K OH K OH K OH PO HPO PO HPO HPO POH PO HPO HPO POH POH POH PO HPO PO POH PO POH POHPOPOHPOH PO c PO PO 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 9 以 43PO H 为例考察两种溶液中分布系数的关系 43 43 43 32 332123 123 12323 2 r 3 12323 2 3 3 3 32121 2 1 3 3 43 1 1 1 PONa rrbrbbbbb bbb bbbbbb r bwbwbwrwbwbwrwbwrw rw aaaraarar r POH POH OHOHKOHKKKKK KKK KKKKK OH K OH KKKKKKOHKKKKKOHKKKOHK OHK KKKHKKHKH H POH 由此可以看出 任何同一种型体在两种溶液中的分布系数都是一致的 也就是说 型体分布系数的 表达式与溶液 pH 值无关 酸碱滴定法 习题答案 酸碱滴定法 习题答案 1 下列物质能否分步滴定 应选用何种指示剂 为什么 1 0 10 mol L 1H2C2O4 2 0 10 mol L 1H3PO4 3 0 10 mol L 1酒石酸 4 0 10 mol L 1柠檬酸 5 0 10 mol L 1吡啶 6 0 10 mol L 1乙二胺 CH2NH2 2 解 1 由 42 5 2 21 832 11 10102 9 104 6 109 5 10109 5109 510 0 aa ar KK Kc 可知 该物质不能被分步滴定 也就无所谓选用何种指示剂了 2 由 81413 33 45 13 8 32 898 22 45 8 3 21 843 11 10104 4104 410 0 10104 1 104 4 1023 6 101012 31023 6 2 10 0 101021 1 1023 6 1052 7 101052 71052 710 0 ar aa ar aa ar Kc KK Kc KK Kc 可知 该物质的前两个化学计量点可以准确 分步滴定 两个化学计量点处的溶液 pH 分别为 78 9 104 41023 6lglg 66 4 1023 61052 7lglg 138 4334322 83 4324311 POHKPOHKpH POHKPOHKpH aa aa 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 10 所以 这两个化学计量点处应该分别选择溴酚蓝 甲基红 和酚酞做指示剂分步 准确滴定 3 由 41 5 4 21 854 11 101013 2 1031 4 1020 9 101020 91020 910 0 aa ar KK Kc 可知 该物质不能被分步滴定 也就无所谓选用何种指示剂了 4 由 41 7 5 32 41 5 4 21 10101 4 101 4 1068 1 101023 4 1068 1 101 7 aa aa KK KK 可知 该物质不能被分步滴定 也就无所谓选用何种指示剂了 5 由 8109 11 10107 1107 110 0 ar aa ar Kc KK Kc 可知 该物质可以被分步滴定 化学计量点处的 pH 分别为 16 4 101 7 10 3 10 0 lg lglglg 500104 2 10 101 7 3 10 0 201069 4 101 7 10 3 10 0 39 8 101 7105 8 10 lglg 8 14 2 3132 5 14 8 13 9 8 14 13 85 14 21 1 b w rar ar war bb w K K cKcHpH Kc KKc KK K pH 因此 可以分别选择酚酞 甲基橙 或溴酚蓝 做指示剂分步 准确滴定两个化学计量点 2 计算下列溶液的 pH 1 0 025mol L 1HCOOH 溶液 2 1 0 x10 4mol L 1NaCN 溶液 3 0 10mol L 1NH4CN 溶液 4 0 10mol L 1H3BO3溶液 解 1 该溶液为一元弱酸溶液 因此 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 11 68 21077 1025 0lg lglg 5001041 1 1077 1 025 0 201042 41077 1025 0 4 24 64 ar ar war KcHpH Kc KKc 2 该溶液为一元弱碱溶液 因此 74 926 41414 26 4 2 2 100 1 1003 2 41003 2 1003 2 lg 2 4 lglg 50093 41003 2 100 1 201003 2 1003 2100 1 1003 2 1093 4 10 4 5 2 55 2 54 954 51014 pOHpH cKKK OHpOH Kc KKc KKK rbbb br wbr awb 3 该溶液体系为两性溶液 因此 28 9 1064 5104 93 lg lg 1010 4 NHKHCNKpH aa 4 该溶液体系为一元弱酸溶液 07 5 103 710 0lg lglg 500104 1103 7 10 0 20103 7103 710 0 10 810 1110 ar ar war KcHpH Kc KKc 3 称取 CaCO3 0 5000g 溶于 50 00mLHCl 中 多余的酸用 NaOH 回滴 耗碱 6 20mL 1mLNaOH 相当于 1 010mLHCl 溶液 求这两种溶液的浓度 解 根据题意可知 2 010 1 1 1020 6 2 5000 0 1000 50 3 3 3 NaOHcHClc NaOHc CaCOMr HClc 解方程得 1 1 2308 0 2284 0 LmolNaOHc LmolHClc 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 12 4 0 1000 mol L 1的二元酸 H2A 能否被 0 1000 mol L 1的 NaOH 标准溶液分步 准确滴定 如果能 计算各计量点时的 pH 解 4 21 87 2 83 1 10 10100 21000 0 10100 31000 0 aaaa KKcKcK 该二元酸能够被准确 分步滴定 在第一化学剂量点处 溶液主体为 HA 为两性物质 则 61 4100 2100 3lglg lg 73 21 aar KKHpH 注 pH 值一般保留小数点后边两位即可 在第二化学剂量点处 溶液主体为 A 2 为弱碱体系 则 5 7 14 21 101 4 100 2 10 3 1000 0 OH awbr KcKcK pOH 4 39 pH 14 4 39 9 61 请特别注意 第二个化学剂量点的时候 随着滴定过程的进行 溶液体积已经变为原来的 3 倍 因此分析浓度变为原来的 1 3 教材给出的题目是错误的 1 仅判断能否分步滴定并不足以确定一个滴定分析能否进行 必须 同时判断其准确滴定可能性 2 如果不知道滴定剂浓度 第二个化学剂量点处 pH 无法计算 5 称取仅含有Na2CO3和K2CO3的试样1 000g溶于水后以甲基橙做指示剂 滴于终点时耗去0 5000 mol L 1HCl30 00mL 试计算样品中 Na2CO3和 K2CO3的质量分数 解 甲基橙变色时 溶液主体应该是碳酸溶液 因此 分别用 1和 2表示 Na2CO3和 K2CO3的质 量分数 则有 2 10305000 02 000 1 000 1 1 1 3 32 2 32 1 21 COKMCONaM rr 解方程得 1 12 03 2 87 97 6 测定某一混合碱 试样量为 1 000g 酚酞作指示剂 滴至终点需 0 2500mol L 1HCl20 40mL 再 以甲基橙为指示剂 继续以 HCl 滴至终点 需 HCl28 46mL 试求该混合碱的组成及质量分数 解 由于第一次滴定消耗盐酸小于第二次滴定消耗的盐酸 可以判断混合碱组成为 NaHCO3 Na2CO3 此外可能含有其它物质 根据混合碱计算公式得 06 54 100 000 1 99 1051040 202500 0 100 3 321 32 s m CONaMrHClVHClc CONa 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 13 9 16 100 000 1 01 841040 2046 282500 0 100 3 3212 3 s m CONaMrHClVHClVHClc NaHCO 请注意 混合试样的组分计算过程中 一定要记住 试样中可能含有微量其他组分 7 有浓 H3PO42 000g 用水稀释定容为 250 0mL 取 25 00mL 以 0 1000mol L 1NaOH20 04mL 滴 定至终点 用甲基红做指示剂 计算 H3PO4的质量分数 解 用甲基红做指示剂时 滴定终点处的溶液主体为 NaH2PO4 因此 20 98 100 000 2 00 98 00 25 0 250 1000 01004 20 100 000 2 00 25 0 250 100 3 43 4343 43 POHMNaOHcNaOHV m POHMPOHn POH r s r 8 含有 Na2HPO4 12H2O 和 NaH2PO4 H2O 混合试样 0 6000g 用甲基橙指示剂以 0 1000 mol L 1HCl14 00mL 滴定至终点 同样质量的试样用酚酞作指示剂时需用 5 00mL0 1200 mol L 1NaOH 滴至终点 计算各组分的质量分数 解 甲基橙指示剂的变色点处 溶液主体为 42PO H 因此用 HCl 标准溶液滴定过程中的滴定反应为 42 2 4 POHHHPO 因此 w Na2HPO4 12H2O s r m OHHPONaMHPONan 12 24242 100 s r m OHHPONaMHClVHClc 12 242 100 6000 0 1202 1896 1411000 141000 0 3 100 83 58 酚酞指示剂的变色点处 溶液主体为 2 4 HPO 用 NaOH 标准溶液滴定过程中的滴定反应 OHHPOOHPOH 2 2 442 w NaH2PO4 12H2O s r m PONaHMPONaHn H2O 4242 上海海洋大学 基础化学 习题答案 熊振海 14 s r m OHPONaHMNaOHVNaOHc 242 100 6000 0 02 1898 1191000 51200 0 3 100 13 8 答 答 该混合试样中的 Na2HPO4 H2O 质量分数为 83 58 NaH2PO4 12H2O 的质量分数为 13 80 9 用移液管取 100mL 乙酸乙酯放入盛有 50 00mL0 2378mol L 1的 KOH 溶液的回流瓶中 加热回 流 30 分钟 是乙酸乙酯完全水解 剩余未反应的 KOH 用 0 3172mol L 1 的 HCl 滴定 用去 32 75mL 计算乙酸乙酯的含量 g mL 1 滴定时应选什么指示剂 为什么 解 设乙酸乙酯的含量为 x g mL 1