分析化学第五版-第四章-酸碱滴定法课后答案

1 第四章第四章 酸碱滴定法酸碱滴定法 思考题思考题 1 从质子理论来看下面各物质对分别是什么 哪个是最强酸 哪个是最强碱 试按强弱顺序把他们排列起来 答 HAc Ac Ka 1 75 10 5 H3PO4 H2PO4 Ka1 7 52 10 3 NH3 NH4 Ka 5 7 10 10 HCN CN Ka 6 2 10 10 HF F Ka 6 8 10 4 CH2 6N CH2 6NH Ka 1 4 10 9 HCO3 CO3 Ka2 5 61 10 11 酸的强弱顺序 H3PO4 HF HAc CH2 6N4H HCN NH4 HCO3 碱的强弱顺序 CO3 NH3 CN CH2 6N4 Ac F H2PO4 2 写出下列物质在水溶液中的质子条件式 答 1 NH4CN HCN H3O NH3 OH 2 Na2CO3 2 H2CO3 HCO3 H3O OH 3 NH4 2HPO4 2 H3PO4 H2PO4 H3O NH3 OH PO43 4 NH4 3PO4 3 H3PO4 2 H2PO4 HPO42 H3O NH3 OH 5 NH4H2PO4 H3PO4 H3O NH3 HPO42 2 PO43 OH 3 欲配制 pH 为 3 的缓冲溶液 应选下列何种酸及其共轭碱 二氯乙酸 1 30 二氯乙酸 2 86 甲酸 3 74 乙酸 4 76 苯酚 9 95 答 选二氯乙酸 缓冲溶液 pH pKa 2 86 5 NaOH 标准溶液吸收了空气中的 CO2 当用于滴定 1 强酸 2 弱酸时 对滴定的准确度各有何影响 答 滴定强酸时 1 若用甲基橙为指示剂 终点 pH 4 消耗 2mol 强酸 即 2molNaOH 与 CO2反应生成 1molNaCO3仍消耗 2mol 强酸 基本无影响 2 若用酚酞作指示剂 终点 pH 9 生成 NaHCO3 即 2molNaOH 与 CO2 反应生成 1molNaCO3只消耗 1mol 强酸 有显著影响 滴定弱酸时 只能用酚 酞作指示剂 有显著影响 由得 用 NaOH 滴定 Hcl NaOHNaOH Hcl V Vc c HCl VNaOH cHcl偏高 用 HCl 滴定 NaOH VHcl cHcl偏高 6 标定 HCl 溶液浓度时 若采用 1 部分风化的 Na2B4O7 10H2O 2 部分吸 湿的 Na2CO3 3 在 110 烘过的 Na2CO3 则标定所得的浓度偏低 偏高还是准确 为什么 答 1 偏低 2 偏高 3 不影响 2 7 下列各酸 哪些能用 NaOH 溶液直接滴定 哪些不能 如能直接滴定 应采 用什么指示剂 蚁酸 HCOOH Ka 1 8 10 4 硼酸 H3BO3 Ka1 5 4 10 10 琥珀酸 H2C4H4O4 Ka1 6 9 10 5 Ka2 2 5 10 6 柠檬酸 H3C6H5O7 Ka1 7 2 10 4 Ka2 1 7 10 5 Ka3 4 1 10 7 顺丁烯二酸 Ka1 1 5 10 2 Ka2 8 5 10 7 解 设 Cb Ca 0 10 mol L Va 20 00 ml 1 甲酸 HCOOH Ka 1 77 10 4 Ca Ka 10 8 能被准确滴定 计量点产物 HCOO 一元弱碱 6 4 14 1068 1 2 10 0 1077 1 10 b a W C K K OH 77 5 68 1 lg61068 1lg 6 pOH 选酚酞指示剂23 8 77 5 00 14 pH 2 硼酸 H3BO3 Ka1 5 8 10 10 Ka2 1 8 10 13 Ka3 1 6 10 14 Ca Ka1 10 8 Ca Ka2 10 8 Ca Ka3 10 8 Ca Ka2 10 8 Ka1 Ka2 10 8 Ca Ka2 10 8 Ca Ka3 10 8 Ka1 Ka2 104 Ka2 Ka3 10 8 Ca Ka2 10 8 Ka1 Ka2 104 可准确分步滴定 有两个滴定突跃 第一计量点 产物 NaHA 两性物质 选甲基橙指示剂13 4 742 0 lg4 10742 0 105 5100 1 472 21 pH LmolKKH aa 第二计量点 产物 Na2A 二元弱碱 选酚酞指示剂39 9 61 4 46 2 lg5 1046 2 3 10 0 105 5 10 5 7 14 2 pHpOH LmolC K K OH b a W 11 试设计测定下列混合物中各组分的方法原理 指示剂 操作步骤及计算公 式 答 解 1 HCl H3PO4 NaCl NaH2PO4 滴定 NaOHNaCl Na2HPO4 HCl H3PO4 NaOH 滴定 甲基橙终点 V1酚酞终点 V2 试液试液 V VVC C V VC C NaOH HCl NaOH POH 212 43 13 混合碳酸盐有时采用等质量的两分试样进行分析 一份用酚酞作指示剂 另一份用甲基橙作指示剂 如果 Vp 等于用酚酞作指示剂时的酸体积 Vm 等于 用甲基橙作指示剂时的酸体积 试回答下列问题 1 设混合物含有等物质量的 NaOH 和 Na2CO3 Vp 和 Vm 间的关系怎样 2 如果混合物中 NaHCO3物质的量 2 倍于 Na2CO3 Vp 和 Vm 间的关系怎样 答 1 nNaOH 酚酞 NaCl 消耗 HCl 体积 V nNa2CO3 Vp NaHCO3 消耗 HCl 体积 V Vp 2V nNaOH 甲基橙 NaCl 消耗 HCl 体积 V nNa2CO3 Vm CO2 H2O 消耗 HCl 体积 2V Vm 3V nNaOH nNa2CO3 Vm 3 2Vp V1 V2 甲基橙终点 酚酞终点 4 2 nNa2CO3 酚酞 NaHCO3 消耗 HCl 体积 V 2nNaHCO3 Vp NaHCO3 消耗 HCl 体积 0 Vp V nNa2CO3 甲基橙 CO2 H2O 消耗 HCl 体积 2V 2nNaHCO3 Vp CO2 H2O 消耗 HCl 体积 2V Vm 4V nNa2CO3 2nNaHCO3 Vm 4Vp 15 试用酸碱质子理论解释水分对非水溶液滴定酸或碱的影响 答 失去质子 SH H2O S H3O 接受质子 B H2O BH OH 水可以接受质子 也可以给出质子 从质子论的角度看 水既是酸性杂质 又是碱性杂质 在非水滴定中 无论滴定的物质是酸还是碱 水均消耗标准溶 液 16 在下列何种溶剂中冰醋酸 苯甲酸 盐酸及高氯酸的酸碱强度都相同 1 纯水 2 浓硫酸 3 液氨 4 甲基异丁酮 答 在液氨中相同 18 指出下列溶剂中何为质子性溶剂 何为非质子性溶剂 若为质子性溶剂 是酸性溶剂还是碱性溶剂 若为非质子性溶剂 是偶极亲质子溶剂还是惰性溶 剂 答 质子性酸性溶剂 冰醋酸 质子性碱性溶剂 乙二胺 丁胺 质子性两性溶剂 水 异丁醇 非质子偶极亲质子性溶剂 乙醚 丙酮 甲基异丁基酮 非质子惰性溶剂 二氧六环 苯 19 若对 HClO4 H2SO4 HCl HNO3的混合水溶液能否进行区分滴定 为什 么 在何种溶剂中能进行区分滴定 答 水中不可以区分滴定 均为强酸 都被均化到 H3O 水平 在甲基异丁基酮 中即可区分滴定 20 若要对苯酚 HAc 水杨酸 HCl HClO4进行区分滴定 应选用何种溶剂 滴定剂 答 选甲基异丁酮作溶剂 用四丁基氢氧化铵做滴定剂 习题答案习题答案 1 已知琥珀酸 以 H2A 表示 的 pKa1 4 19 pKa2 5 57 计算在 pH 为 4 88 和 5 00 时 H2A HA A2 的 0 1 2 若该酸的分析浓度为 0 01mol L 求 pH 为 4 88 时三种形式的平衡浓度 解 pH 4 88 5 145 0 10101010 10 10 57 5 19 4 88 4 19 4 288 4 288 4 2 2 0 211 aaa kkHkH H 710 0 10101010 10 1010 57 5 19 4 88 4 19 4 288 4 88 4 19 4 2 1 211 1 aaa a kkHkH Hk 145 0 10101010 10 1010 57 5 19 4 88 4 19 4 288 4 57 5 19 4 2 2 211 21 aaa aa kkHkH kk 当 pH 5 00 时 以 H 10 5 00 mol L 代入上面的公式 109 0 0 702 0 1 189 0 2 C 0 01mol L pH 4 88 时 H2A c 0 0 01 0 145 1 45 10 3mol L HA C 1 0 01 0 710 7 10 10 3mol L A2 c 2 1 45 10 3mol L 2 将 pH6 37 4 43 换算成 H pOH3 28 9 86 换算成 H H 0 139 mol L 2 07 10 5 mol L 换算成 pH 解 pH 6 37 H 4 26 10 7mol L pH 4 43 H 3 72 10 5mol L pOH 3 28 H 1 91 10 11mol L pOH 9 86 H 7 24 10 5mol L H 0 139mol L pH 1 86 H 2 07 10 5mol L pH 4 68 5 计算下列溶液的 pH 解 1 0 10mol L NaH2PO4 最简式 21aa KKH 66 4 21 7 12 2 2 1 2 1 21 aa pKpKpH 2 0 05mol L K2HPO4 最简式 32aa KKH 94 9 66 1221 7 2 1 2 1 32 aa pKpKpH 8 由下列数据近似地计算弱酸或弱碱的理解常数 1 某一元弱酸的相对分子量为 122 1 称取 1 04g 配成 100mL 水溶液 其 pH 为 2 64 计算该弱酸的 pKa 2 某一元弱碱的共轭酸水溶液 浓度为 0 10mol L 其 pH 为 3 48 计算该 弱碱的 Kb 解 Lmol VM m C 0852 0 100 1 122 100004 1 1000 一元弱酸 aaC KH 6 代入数据 0852 0 10 64 2 a K 21 4 1016 6 0852 0 10 5 2 64 2 aa pKK 一元弱酸代入数据 a b W C K K H 10 0 10 10 14 48 3 b K 9 2 48 3 14 101 9 10 10 010 b K 9 用 NaOH 溶液 0 200mol L 滴定氯乙酸 0 200mol L 至甲基橙变黄色 pH 4 4 时 还有百分之几的氯乙酸未被滴定 解 溶液为氯乙酸和氯乙酸钠缓冲溶液 设未被中和的氯乙酸为 X X 2 56 X X X X pKapH 1 lg82 2 4 4 1 lg 10 计算用 NaOH 溶液 0 10mol L 滴定 HCOOH 溶液 0 10mol L 到化学计 量点前 0 1 化学计量点及化学计量点后 0 1 时溶液的 pH 应选择何种指示 剂 解 设 HCOOH 液的体积 Va 20 00ml 化学计量点前 0 1 时 溶液组成 HCOOH HCOO 缓冲液 98 1900 20 10 0 98 19 lg HCOOC C C pKpH b a b a 98 1900 20 10 0 02 0 75 6 02 0 98 19 lg75 3 HCOOHCpH a 化学计量点 溶液为 HCOO 一元弱碱 LmolC K K OH b a W 1068 1 2 10 0 10 10 6 75 3 14 22 8 78 5 00 1478 5 pHpOH 化学计量点后 0 1 时 溶液组成 HCOO NaOH 过量 溶液 pH 由过量 NaOH 决定 LmolOH 1000 5 02 2000 20 02 0 10 0 5 70 9 30 4 00 1430 4 pHpOH 7 滴定突跃范围 pH 6 75 9 70 选酚酞做指示剂 11 若用 HCl 溶液 0 02mol L 滴定 KOH 溶液 0 02mol L 20 00mL 试计算 化学计量点前 0 1 化学计量点和化学计量点后 0 1 时溶液的 pH 可以采用 何种指示剂 解 2HCl Na2CO3 2NaCl H2O CO2 n HCl 2n Na2CO3 70 99 100 1230 0 10002 0 10600 231006 0 100 2 1 100 32 32 32 样样 S MVC S W CONa CONaHClHCl CONa 12 取苯甲酸溶液 25 00mL 用 NaOH 溶液 0 1000mol L 滴定 误选甲基红为 指示剂 当滴定剂加到 20 70mL 时达到终点 溶液的 pH 为 6 20 1 计算滴 定终点误差 2 计算计量点的 pH 3 计算苯甲酸溶液的原始浓度 解 强碱滴定弱酸 99 0 10010991 0 1036 1 100 1010 10 04529 0 1010 100 101010 04529 0 70 2000 25 70 201000 0 100 25 19 4 20 6 20 6 20 6 80 7 80 7 20 6 19 4 TE KH H C HOH TE OHHK LmolCC C HOH TE asp a epsp sp 终点时苯甲酸 苯甲酸 TE 为负值 终点在计量点之前 计量点生成物是苯甲酸钠 为一元弱碱 LmolC K K OH b a W 1065 2 04529 0 10 10 6 19 4 14 42 8 58 5 pHpOH C苯甲酸 25 00 20 70 0 1000 20 70 0 1000 0 0099 C苯甲酸 0 0836 mol L 13 取某一元弱酸 HZ 纯品 1 250g 溶成 50mL 水溶液 用 NaOH 溶液 0 090 mol L 滴定至化学计量点 消耗 41 20mL 在滴定过程中 当滴定剂 8 加到 8 24mL 时 溶液的 pH 为 4 30 1 计算 HZ 的相对分子质量 2 计算 HZ 的 Ka值 3 计算化学计量点的 pH 解 1 计算 HZ 的相对分子质量 1 337 20 410900 0 1000250 1 1000 1000 VC m M VC M m NaOHNaOH HZ HZ NaOHNaOH HZ HZ 2 HZ 的 Ka值 当加入 NaOH 8 24ml 时 溶液为缓冲液 LmolHZCLmolZC ab 24 8 50 24 8 20 41 0900 0 24 8 50 24 8 900 0 代入数据 a b a C C pKpHlg 24 8 20 41 24 8 lg30 4 a pK 4 90 a pK 5 1026 1 a K 14 滴定 0 6300g 某纯有机二元酸用去 NaOH 溶液 0 3030mol L 38 00mL 并 又用了 HCl 溶液 0 2250 mol L 4 00 mL 回滴定 此时有机酸完全被中和 计算有机酸的相对分子质量 解 7 118 2 1 1000 2250 0 00 4 3030 0 00 38 6300 0 M M 15 有工业硼砂 1 000g 用 HCl 溶液 0 1000 mol L 24 50 mL 滴定至甲基 橙终点 分别求下列组分的质量分数 1 Na2B4O7 10H2O 2 Na2B4O7 3 B 解 29 5 100 000 1 1000 8 10 50 241000 0 2 67 24 100 000 1 1000 37 201 50 241000 0 2 1 72 46 100 000 1 1000 37 381 50 241000 0 2 1 10 742 2742 B OBNa OHOBNa 17 某弱酸 HX 相对分子质量 75 00 0 9000g 溶解成溶液 60 00 mL 用 NaOH 溶液 0 1000 mol L 滴定 当酸的一半被中和时 pH 5 00 在计量点时 9 pH 8 85 计算试样中 HX 的质量分数 解 当酸被中和一半时 Ka H pKa pH 5 00 化学计量点时 生成共轭碱 pH 7 1 2pKa 1 2lgCb Cb 0 05020 mol L 23 50 100 922 0 1000 75 28 601 0 28 60 04988 0 007 3 1 0 60 05020 0 HX mLV VV NaOH NaOHNaOH 18 在 0 2815g 含 CaCO3及中性杂质的石灰石里加入 HCl 溶液 0 1175 mol L 20 00 mL 滴定过量的酸用去 5 60mL NaOH 溶液 1 mL NaOH 溶液相当于 0 975 mL HCl 计算石灰石的纯度及 CO2的质量分数 解 滴定反应 CaCO3 2HCl CaCl2 H2CO3 100 1000 2 1 3 23 2 1 3 m nnn s CaCO HClHCl HClCOCaCO M VC CaCO 37 30 100 2815 0 1000 09 100 975 0 60 5 00 20 1175 0 2 1 36 13 100 2815 0 1000 01 44 975 0 60 5 00 20 1175 0 2 1 2 CO 20 有 Na2CO3溶液 0 1 mol L 20 mL 两份 用 HCl 溶液滴定 分别用甲基橙 和酚酞为指示剂 则变色时所用盐酸的体积各为多少 解 甲基橙做指示剂的反应式 Na2CO3 2HCl 2NaCl CO2 H2O ml C VC HCl CONa HCl HClCONa V nn 20 2 0 201 02 2 2 1 32 32 酚酞做指示剂的反应式 Na2CO3 HCl NaHCO3 NaCl CO2 H2O 10 ml C VC HCl CONa HCl HClCONa V nn 10 2 0 201 0 32 32 甲基橙变色消耗 HCl 20 ml 酚酞变色消耗 HCl 10 ml 21 取工业用 Na2CO3碱 1 000g 溶于水 并稀释至 100 00 mL 取其中 25 00 mL 以酚酞为指示剂消耗 HCl 溶液 0 1015 mol L 24 76 mL 另取 25 00 mL 以甲基橙为指示剂 消耗同样浓度的 HCl43 34 mL 则 1 该工业碱中有哪 几种碱 2 计算各种碱的质量分数 解 因为 V2 V1 V2 2V1 说明该工业碱中有 NaOH 和 Na2CO3 96 79 100 100 25 000 1 1000 0 106 1050 0 76 2434 43 04 10 100 100 25 000 1 1000 00 40 1050 0 2 76 2434 43 34 43 32 CONa NaOH 24 有一含 NaOH 和 Na2CO3试样 0 3720g 用 HCl 溶液 0 1500 mol L 40 00 mL 滴定至酚酞终点 则还需加多少毫升 HCl 滴定至甲基橙终点 解 Vp 3 4Vm Vm 53 33mL 所以还需加 HCl 53 33 40 00 13 33 mL 25 粗胺盐 1 000g 加过量 NaOH 溶液 产生的氨经蒸馏吸收在 50 00 mL 0 5000 mol L 的酸中 过量的酸用 NaOH 溶液 0 5000 mol L 回滴 用 去 1 56 mL 计算试样中 NH3的质量分数 解 由题意得 25 41