分析课本课后题答案第4章酸碱滴定法

1、第四章 酸碱滴定法思考题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； NH3（NH4+）Ka=5.7×10-10； HF（F-）Ka=6.8×10-4； HCO3-（CO3-）Ka2=5.61×10-11酸的强弱顺序：H3PO4（H2PO4-）Ka1=7.52×10-3； HCN（CN-）Ka=6.2×10-10（CH2）6N（CH2）6NH+）Ka=1.4×10-9H3PO4 > HF > HAc> (C

2、H2)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HCN + H3O+ = NH3 + OH-2H2CO3 + HCO3- + H3O+ = OH-答：(1)NH4CN (2)Na2CO3(3)(NH4)2HPO42H3PO4 + H2PO4- + H3O+ = NH3 + OH-+PO43-(4) (NH4)3PO43H3PO4 + 2H2PO4- +HPO42-+H3O+ = NH3 +

3、 OH-(5) NH4H2PO4H3PO4 + H3O+ = NH3 + HPO42- +2PO43-+OH-3. 欲配制 pH 为 3 的缓冲溶液，下列何种酸及其共轭碱二氯乙酸（1.30）一氯乙酸（2.86） 甲酸（3.74） 乙酸（4.76） 苯酚（9.95） 答：选一氯乙酸（缓冲溶液 pHpKa=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：（1）滴定强酸时：a. 若用甲基橙为指示剂，终点 pH4，消耗 2mol 强酸，即 2molNaOH 与 CO2 反应生成 1molNaCO3 仍消耗 2mol 强酸，基本

4、无影响 ； b.若用酚酞作指示剂，终点 pH9，生成NaHCO3，即2molNaOH 与CO2 反应生成 1molNaCO3 只消耗 1mol 强酸，有显著影响。(2)滴定弱酸时：只能用酚酞作指= cNaOHVNaOH示剂，有显著影响。由c得：用 NaOH 滴定 HCl，VNaOH，CHClHclVHcl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。因为若采

5、用部分风化的 Na2B4O7·10H2O;则 m增加，所消Na2B4O72mNa B O ×10 H O耗 HCl 的体积增加。根据c=，V, C降低。 2 4 72HClHClHClMVNa2 B4O7 ×10 H2O HCl1（2）偏高。 因为采用部分吸湿的 Na2CO3; Na2CO3 的有效量减少，滴定所消2mNa CO耗的 HCl 体积减少。根据c=, V, , C增加。 2 3HClHClHClMVNa2CO3 HCl（3）不影响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，计算各滴定突跃的 pH 值，并选合适的指示剂？Ka

6、 = 1.8×10-4-10Ka1 = 5.4×10-5Ka1 = 6.9×10-4Ka1 = 7.2×10-2Ka1 = 1.5×10-3Ka1 = 1.3×10蚁酸（HCOOH）硼酸（H3BO3）琥珀酸（H2C4H4O4）枸橼酸（H3C6H5O7）顺丁烯二酸邻苯二甲酸-6, Ka2 = 2.5×10-5-7, Ka2 = 1.7×10 , Ka3 = 4.1×10-7, Ka2 = 8.5×10-6, Ka2 = 3.0×10解：设 Cb = Ca = 0.10 mol/L，Va

7、= 20.00 mlKa = 1.77×10-4(1) 甲酸（HCOOH）Ca ·Ka > 10-8，能被准确滴定计量点产物：HCOO一元弱碱- 10-141.77 ´10K0.102-6OH=× Cb =-4 ´= 1.68 ´10WKapOH = - lg(1.68 ´10-6 )= 6 - lg1.68 = 5.77pH = 14.00 - 5.77 = 8.23选酚酞指示剂硼酸 H3BO3Ka1 = 5.8×10-10，Ka2 = 1.8×10-13，Ka3 = 1.6×10-14

8、， Ca Ka1< 10-8，Ca Ka2< 10-8，Ca Ka3< 10-8无滴定突跃，指示剂在终点无明显颜色变化，不能用 NaOH 准确滴定。(2)(3) 琥珀酸（H2C4H4O4）Ka1 = 6.4×10-5，Ka2 = 2.7×10-6Ca Ka1 > 10-8，Ca Ka2 > 10-8，Ka1 / Ka2 < 104只有一个滴定突跃，两级离解的 H+被同时滴定。计量点产物：Na2C4H4O4二元弱碱- 10-14K0.10-5OH=Kb1 × CbpOH = 4.95选酚酞指示剂=× Cb =2.7 &#

9、180;10-6 ´3= 1.11´10 mol / LWKa 2pH = 9.05(4) 枸橼酸（H3C6H5O7）Ka1 = 8.7×10-4，Ka2 = 1.8×10-5，Ka3 = 4.0×10-6 Ca Ka1 > 10-8，Ca Ka2 > 10-8，Ca Ka3 > 10-8，Ka1 / Ka2 < 104，Ka2 / Ka3 < 104只有一个滴定突跃，三级离解的 H+被同时滴定。计量点产物：Na3C6H5O7 用最简式计算：三元弱碱210-144.0 ´10K0.10OH =-= W &

10、#215; Cb=´= 7.90 ´10 mol / L-6Kb1Cb-6K4a3pOH = 5.10pH = 8.90选酚酞指示剂Ka1 = 1.0×10-2，Ka2 = 5.5×10-7(5) 顺丁烯二酸Ca Ka1 > 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H + =K× K= 1.0 ´10-2 ´ 5.5 ´10-7 = 0.742 ´10-4 mol / La1a 2pH = 4 - lg

11、0.742 = 4.13第二计量点：产物 Na2A选甲基橙指示剂二元弱碱- 10-14KW0.10OH=× Cb =5.5 ´10-7 ´3= 2.46 ´10 mol / L-5Ka 2pOH = 5 - lg 2.46 = 4.61pH = 9.39选酚酞指示剂-3邻苯二甲酸Ka1 = 1.3×10-6, Ka2 = 3.0×10Ca Ka1 > 10-8，Ca Ka2 > 10-8，Ka1 / Ka2 < 104只有一个滴定突跃，两级离解的 H+被同时滴定。计量点产物：Na2A 二元弱碱10-14KW0.10&

12、#233;ëOH û =Kb1 × Cb =pOH = 4.98- ù× Cb =3.0´10-6 ´ 3= 1.05´10 mol / L-5Ka 2pH = 9.02选酚酞指示剂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 + H3PO4HClH3PO4NaClNaH2PO4NaClNa2HPO4NaOHNaOH滴定V1滴定甲基橙终点甲基橙终点V1酚酞终点V2V2= CNaOH × (V1 -V2 )= CNaOH ×V2酚酞终点CCH3P

13、O4HClVV试液试液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 等酚酞作指示剂时的酸体积，Vm 等基橙作指示剂时的酸体积，试回答下列问题：3（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）nNaOHnNa2CO3酚酞VpNaCl NaHCO3消耗 HCl 体积：V 消耗 HCl 体积：VVp = 2VnNaOH nNa2CO3甲基橙VmNaCl CO2+H2O消耗 HCl 体积：V

14、消耗 HCl 体积：2VVm = 3VnNaOH = nNa2CO3Vm = 3/2Vp（2）nNa2CO32nNaHCO3酚酞VpNaHCO3 NaHCO3消耗 HCl 体积：V 消耗 HCl 体积：0Vp = VnNa2CO3 2nNaHCO3甲基橙VpCO2+H2O CO2+H2O消耗 HCl 体积：2V 消耗 HCl 体积：2VVm = 4V nNa2CO3 = 2nNaHCO3Vm = 4Vp15. 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。：SH + H2O = S- + H3O+接受质子：B + H2O = BH+ + OH-答: 失去质子水可以接受质子，也可以给出质子

15、，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， 溶液。消耗标准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、非质子惰性溶剂：二氧六环、苯、甲基异酮19. 若对 HClO4、H2SO4、HCl、HNO3 的混合水

16、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；在甲基异中即可区分滴定。酮20. 若要对苯酚、HAc、水杨酸、HCl、HClO4 进行区分滴定， 滴定剂。用何种溶剂、答：选甲基异丁酮作溶剂，用基氢氧化铵做滴定剂。习题41.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=4.88H +d =0H + 2 + k Ha1ka H

17、=1H + 2 + k Ha11ka k=1H + 2 + k Ha12当 pH=5.00 时，以H+=10-5.00 mol/L 代入上面的公式d 0 = 0.109d1 = 0.702d 2 = 0.189-3H2A= c0=0.01×0.145=1.45×10 mol/LC=0.01mol/L，pH=4.88 时：HA-=C =0.01×0.710=7.10×10-3mol/LA2-=c =1.45×10-3mol/L122. 将 pH6.37、4.43 换算成H+，pOH3.28、9.86 换算成H+，H+0.139 mol/L，2.0

18、7×10-5 mol/L，换算成 pH .解：pH=6.37H+ = 4.3×10-7mol/L pOH=3.28H+ = 1.9×10-11mol/L H+ = 0.139mol/LpH=0.857pH=4.43H+ = 3.7×10-5mol/LpOH=9.86H+ = 7.2×10-5mol/LH+ = 2.07×10-5mol/LpH=4.6845. 计算下列溶液的 pH解：（1）0.10mol/L NaH2PO4最简式： H + =K Ka1 a2pH = 1 (pK+ pK) = 1a1a 222（2）0.05mol/L

19、K2HPO4最简式： H + =K Ka2a3pH = 1 (pK+ pK ) = 1a2a3226.当下列溶液各加水稀释 10 倍时，其 pH 有何变化？计算变化前后的 pH。(1)(4)0.10mol/L HCl(2) 0.10mol/L NaOH(3) 0.10 mol/L HAc0.10mol/L NH3·H2O + 0.10 mol/LNH4Cl pH=1 pH=2pOH=1, pH=13解：（1）稀释前：H+=C=0.10mol/L,稀释后：H+=C=0.010mol/L,（2）稀释前：OH-=C=0.10mol/L,5稀释后：OH-=C=0.010mol/L,pOH=2

20、,pH=12(3) 稀 释 前 ： éëH + ùû =K C = 1.75´10-5 ´ 0.10 = 1.32´10-3 mol / L ,a apH=2.88稀释后： éëH + ùû =-5-4KaCa = 1.75´10 ´ 0.010 = 4.18´10 mol / LpH=3.38(4)稀释前： pH = pK K C = 1.75´10-5 ´ 0.010 = 4.18´10-4 mol / La a8.由下列

21、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´1000 = 1.04´1000 = 0.0852mol / Lm解： C =M ×V122.1´100一元弱酸： H + =K Ca a代入数据：10-2 64 =K ´ 0.0852a(10-2 64 )2K = 6.16´10-5pK = 4.21aa0.0852 一元

22、弱酸H + =KW× C 代入数据aKb10-1410=-3 48´ 0.10Kb10-14 ´ 0.10(10-3 48 )2Kb = 9.1´10-910. 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， 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择何种指示剂。= HCOO- = 19.98´ 0.10 缓冲液： pH = pK + lg CbCab20.00

23、 +19.98Ca60.02 ´ 0.10pH = 3.75 + lg 19.98 = 6.75C = HCOOH =a20.00 +19.980.02 化学计量点，溶液为 HCOO- 10-14KW0.102-6=× Cb =10-3 75 ´= 1.68 ´10 mol / L一元弱碱： OHKapOH = 5.78pH =14.00 - 5.78 = 8.22 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：OH - = 0.10 ´ 0.02 = 5.00 ´10-5 mol

24、 / L20.00 + 20.02pOH = 4.30pH =14.00 - 4.30 = 9.70滴定突跃范围 pH 6.759.70，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：化学计量点前 0.1%（0.02mlKOH 未被滴定）：0.02 ´ 0.0220.00 + 19.98OH - = 1.0 ´10-5 mol / LpOH = 5.0pH=9.0化学计量点产物：KCl+H2OpH=7

25、.0 化学计量点后 0.1%（0.02mlHCl 过量）：0.02 ´ 0.02H + = 1.0 ´10-5 mol / LpH = 5.020.00 + 20.02滴定突跃范围：pH9.05.0可选酚酞或甲基红指示剂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：æ OH - - H + ödTE% = ç

26、7;-´100ç÷C苯甲酸èøspC» C= 0.1000 ´ 20.70 = 0.04529mol / Lspep25.00 + 20.70终点时H + = 10-6 20OH - = 10-7 801= 10-4 20苯甲酸Ka7æ OH - - H + H + öTE% = ç÷ ´100- H + + Kç÷Cèa øspæ 10-7 80 - 10-6 20ö10-6 20= ç-÷ &

27、#180;100-6 20- 4 2010+ 100.04529èøTE% = (- 1.36 ´10-5 - 0.991´10-2 )´100 = -0.99TE 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- 10-14KWOH=× Cb =10-4 20 ´ 0.04529 = 2.65 ´10 mol / L-6KapOH = 5.58pH = 8.42 C 苯甲酸×25.00 = 20.70×0.1000 + (20.70×0.0099×0.1000

28、)C 苯甲酸= 0.0836 mol/L14. 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定（此时有机酸完全被中和），计算有机酸的相对质量。mH A2´1000 = 1 (cV )- (cV )解：NaOHHClM2H 2 A0.6300 ´1000 = 1 (0.3030 ´ 38.00 - 0.2250 ´ 4.00)MH A22M = 118.715. 有工业硼砂 1.000g，用 HCl 溶液（0.1000 mol/L）24.5

29、0 mL，滴定至甲基橙终点，分别求下列组分的质量分数。（1）Na2B4O7.10H2O 解：滴定反应：Na2B4O7+2HCl+5H2O = 4H3BO3+2NaCl(2) Na2B4O7(3)BmNa B O ×10H O2 4 72n= 2n(CV )=´ 2000Na2 B4O7 ×10H 2 0HClHClMNa2 B4 O7 ×10H 2 O.38110000´. 24.50 ´2000×10OB%H=O´%1=0046.72Na24720001.3270110000´. 24.50 ´

30、;% =2000 ´%1=0024.67Na BO2470001.24B7 mOolN2amolHClmolB 14B% = 2 ´ 0.1000 ´ 24.50 ´10.81 ´100% = 5.297n = 4 nBHCl1.000 ´10002818.在 0.2815g 含 CaCO3 及中性杂质的石灰石里加入 HCl 溶液（0.1175mol/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 Ca

31、CO3 + 2HCl = CaCl2 +CO2+H2O= 1 nn= nCaCO3CO2HCl2MCaCO×V×3 10001 C2HClHClCaCO % =´1003ms100.090.1175 ´ (20.00 - 5.60 ´ 0.975)´121000=´100%0.2815= 30.37%44.010.1175 ´ (20.00 - 5.60 ´ 0.975)´121000CO % =´100%20.2815= 13.36%20. 有 Na2CO3 溶液（0.1 mol/L

32、）20 mL 两份，用 HCl 溶液（0.2mol/L）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= 1 nnNa2CO32HCl2(C ×V )= 2 ´ 0.1´ 20 = 20mlV=Na CO23HClCHCl0.2酚酞做指示剂的反应式：Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaClnNa2CO3 = nHCl(C ×V )= 0.1´ 20 = 10mlV=Na CO23HClCHCl0.2甲基橙变色消耗 H

33、Cl 20 ml，酚酞变色消耗 HCl 10 ml21. 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 HCl 43.34 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：（1）含： Na CO ¾V¾酚¾酞 ® NaHCO233V 甲基橙CO2+H2OV 甲=2V 酚9含：Na2CO3NaHCO3V 酚酞NaHCO3 NaHCO3V 甲&

34、gt; 2V 酚V 甲基橙CO2+H2O含：Na2CO3NaOHV 酚酞NaHCO3NaClV 甲> V 酚V 甲基橙CO2+H2ONaCl因为 V 甲 > V 酚 , V 甲 <2V 酚 ,说明该工业碱中有 NaOH 和 Na2CO3NaOHNaCl 消耗的 HCl43.34-2×（43.34-24.76）ml：43.34 - (43.34 - 24.76) ´ 2´ 0.1050 ´ 40.00NaOH % =1000 ´100% = 10.04%251001.000 ´NaHCO3CO2+H2O 消耗的 HCl

35、（43.34-24.76）ml：(43.34 - 24.76) ´ 0.1050 ´ 106.0Na CO % =1000 ´100% = 79.96%23251001.000 ´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、0.5000mol/L 的酸中，过量的酸用 NaOH 溶液（0.5000 mol/L） 计算试样中 NH3 的质量分数。解：由题意得，用去 1.56 mL，× M NH3 (C ×V )- (C ×V )HClNaOH1000NH % =´100%3ms(50.00 ´ 0.5000 - 0.5000 ´1.56)´ 17.03=1000´100 %1.000= 41.25%26. 用 NaOH 溶液（0.1000 mol/L）滴定 HCOOH 溶液（0.1000 mol/L）时，（1）用中性红为指示剂，滴定到 pH=7.0 为终点；（2）用百里酚酞为指示剂，滴定到 pH=10.0 为终点，分别计算它们的滴定终点误差。解：强碱滴定弱酸pH=7.0 时，&#