第六章-酸碱平衡和酸碱滴定法习题答案

第六章酸碱平衡和酸碱滴定法习题6-1根据下列反应，标出共轭酸碱对(1)H2O+H2O＝H3O++OH-(2)HAc+H2O＝H3O++Ac-(3)H3PO4+OH-＝H2PO4-+H2O(4)CN-+H2O＝HCN+OH-解：共轭酸碱对为H3O+—H2OH2O—OH-HAc—Ac-H3O+—H2OH3PO4—H2PO4-H2O—OH-HCN—CN-H2O—OH-习题6-2指出下列物质中的共轭酸、共轭碱，并按照强弱顺序排列起来：HAc，Ac-；NH3；HF，F-；H3PO4，-24HPO；H2S，HS-解：共轭酸为：HAc、+4NH、HF、H3PO4、H2S共轭碱为：Ac-、NH3、F-、-24HPO、HS-共轭酸强弱顺序为：H3PO4、HF、HAc、H2S、+4NH共轭碱强弱顺序为：NH3、HS-、Ac-、F-、-24HPO习题6-3已知下列各弱酸的θapK和弱碱θbpK的值，求它们的共轭碱和共轭酸的θbpK和θapK(1)HCNθapK=9.31(2)NH4+θapK=9.25(3)HCOOHθapK=3.75(4)苯胺θapK=9.34解：(1)θbpK=4.69(2)θbpK=4.75(3)θbpK=10.25(4)θapK=4.66习题6-4计算0.10mol·L-1甲酸(HCOOH)溶液的pH及其离解度。解：c/θaK500)Lmol(102.41077.110.0)H(134θacKcpH=2.38%2.4%10010.0/)102.4(/)H(3cc习题6-5计算下列溶液的pH(1)0.050mol.L-1HCl(2)0.10mol.L-1CH2ClCOOH(3)0.10mol.L-1NH3·H2O(4)0.10mol.L-1CH3COOH(5)0.20mol.L-1Na2CO3(6)0.50mol.L-1NaHCO3(7)0.10mol.L-1NH4Ac(8)0.20mol.L-1Na2HPO4解：(1)c(H+)=0.050mol.L-1pH=1.30(2)θaK=1.4×10-3c(H+)=1.2×10-2mol.L-1pH=1.92(3)c(OH-)=1.3×10-3mol.L-1pOH=2.89pH=11.11(4)c(H+)=1.3×10-3mol.L-1pH=2.89(5)θb1K=1.78×10-4c(OH-)=6.0×10-3mol.L-1pOH=2.22pH=11.78（6）c(H+)=4.9×10-9mol.L-1pH=8.31（7）pH=7.00（8）c(H+)=1.2×10-10mol.L-1pH=9.92习题6-6计算室温下饱和CO2水溶液（即0.0400mol.L-1）中,c(H+),c(-3HCO),c(2-3CO)解：H2CO3＝H++-3HCOθa1K=4.30×10-7c(H+)=1.31×10-3(mol.L-1)c(-3HCO)≈c(H+)=1.31×10-3(mol.L-1)-3HCO＝H++2-3COθa2K=5.61×10-11c(2-3CO)≈θa2K=5.61×10-11(mol.L-1)习题6-7欲配制pH=3的缓冲溶液，有下列三组共轭酸碱对(1)HCOOH-HCOO-(2)HAc-Ac-(3)+4NH-NH3问哪组较为合适？解：(1)HCOOH-HCOO-(θapK=3.75)较为合适习题6-8往100.0mL0.10mol·L-1HAc溶液中加入50.0mL0.10mol·L-1NaOH溶液，求此混合液的pH。解：混合后为HAc-NaAc体系75.415.0/010.0050.015.0/010.0050.0lg75.4)Ac()HAc(lgppH-θaccK习题6-9欲配制pH=10.0的缓冲溶液，如用500.0mL0.10mol·L-1NH3·H2O溶液，需加入0.10mol·L-1HCl溶液多少亳升？或加入固体NH4Cl多少克？（假设体积不变）解：(1)设需加入0.10mol·L-1HClvmL，)(NH)(NHlg4.751410)(NH)(NHlgpHp4343θaccccK75.5(mL)75.00.10V0.10V0.10500lg)(NH)(NHlg43vcc(2)设需加入固体NH4Clm克75.045.53105001.0lg45.53)NH(34mmMmcm=0.48(g)习题6-10酸碱滴定中，指示剂选择的原则是什么？答：指示剂选择原则：指示剂变色范围全部或部分落在突跃范围内。习题6-11借助指示剂的变色确定终点，下列各物质能否用酸碱滴定法直接准确滴定？如果能，计算计量点时的pH，并选择合适的指示剂。①0.10mol·L-1NaF②0.10mol·L-1HCN③0.10mol·L-1CH2ClCOOH。解：1)θaK=3.53×10-4θbK=2.83×10-11cθbK=2.8×10-1210-8不能直接滴定2)θaK=4.93×10-10cθaK=4.93×10-1110-8不能直接滴定3)cθaK=0.101.410-3=1.410-410-8能直接滴定CH2ClCOOH+OH-ᆖCH2ClCOO-+H2O计量点时14-θ7b30.1010(OH)6.01021.410ccKpOH=6.22pH=7.78选苯酚红作指示剂。习题6-12一元弱酸（HA）纯试样1.250g，溶于50.00mL水中，需41.20ml0.0900mol•L-1NaOH滴至终点。已知加入8.24mLNaOH时，溶液的pH=4.30，（1）求弱酸的摩尔质量M，（2）计算弱酸的离解常数Kaө，（3）求计量点时的pH值，并选择合适的指示剂指示终点。解：(1)n(NaOH)=n(HA)0.09000×41.20×10-3=1.250/M(HA)M(HA)=337.1(g·mol-1)(2)当加入8.24mlNaOH时，溶液组成为HA-A-缓冲体系5-θaθaθa101.390.424.824.820.41lg30.4p)A()HA(lgppHKKccK(3)化学计量点时165143Lmol106.5103.11000.5020.411020.4109000.0)OH(bcKcpOH=5.25pH=8.75选酚酞作指示剂习题6-13用因保存不当失去部分结晶水的草酸（H2C2O4•2H2O）作基准物质来标定NaOH的浓度，问标定结果是偏高、偏低还是无影响？解：标定结果偏低。习题6-14称取纯碱试样（含NaHCO3及惰性杂质）1.000g，溶于水后，以酚酞为指示剂滴至终点，需0.2500mol•L-1HCl20.40mL；再以甲基橙作指示剂继续以HCl滴定，到终点时消耗同浓度HCl28.46mL，求试样中Na2CO3和NaHCO3的质量分数。解：CO32-+H+(V1mL)==HCO3-HCO3-+H+(V2mL)==H2CO35406.0000.10.1061040.202500.0)CONa(HCl)()CONa(332132mMVc1693.0000.101.841040.2046.282500.0)NaHCO()(HCl)()NaHCO(33123）（mMVVc习题6-15称取含NaH2PO4和Na2HPO4及其他惰性杂质的试样1.000g，溶于适量水后，以百里酚酞作指示剂，用0.1000mol·L-1NaOH标准溶液滴至溶液刚好变蓝，消耗NaOH标准溶液20.00mL，而后加入溴甲酚绿指示剂，改用0.1000mol·L-1HCl标准溶液滴至终点时，消耗HCl溶液30.00mL，试计算：（1）ω(NaH2PO4)，（2）ω(Na2HPO4)，（3）该NaOH标准溶液在甲醛法中对氮的滴定度。解:-24HPO+OH-ᆖ2-4HPO+H2O百里酚酞2-4HPO+H+ᆖ-24HPO溴甲酚绿2400.010001.000119.9820.000.1000)PO(NaH(NaOH)(NaOH))PO(NaH4242smMVcω1420.010001.000141.9620.00)0.100030.00(0.1000)HPO(Na(NaOH)](NaOH)(HCl))HCl([)HPO(Na4242smMVcVcT(N/NaOH)=0.1000×14.01×10-3=1.401×10-3(g·mL-1)习题6-16蛋白质试样0.2320g经克氏法处理后，加浓碱蒸馏，用过量硼酸吸收蒸出的氨，然后用0.1200mol·L-1HCl21.00mL滴至终点，计算试样中氮的质量分数。解：NH3+H3BO3ᆖ+4NH+-23HBOH++-23HBO=H3BO3n(N)=n(NH3)=n(-23HBO)=n(HCl)ω(N)=c(HCl)·V(HCl)·M(N)/ms=0.1200×21.00×14.01×10-3/0.2320=0.1522习题6-17称取土样1.000g溶解后，将其中的磷沉淀为磷钼酸铵，用20.00mL0.1000mol·L-1NaOH溶解沉淀，过量的NaOH用0.2000mol·L-1HNO37.50mL滴至酚酞终点，计算土样中ω(P)、ω(P2O5)。已知：H3PO4+122-4MoO+2NH4++22H+ᆖ(NH4)2HPO4·12MOO3·H2O+11H2O(NH4)2HPO4·12MOO3·H2O+24OH-ᆖ122-4MoO+2-4HPO+2+4NH+13H2O解：H3PO4+122-4MoO+22H+ᆖ(NH4)2HPO4·12MoO3·H2O+11H2O(NH4)2HPO4·12MoO3H2O+24OH-ᆖ122-3MoO+2-4HPO++4NH+13H2On(P)=n(H3PO4)=n((NH4)2HPO4·12MoO3·H2O)=n(OH-)/2434525241048.11045.697.30295.141PP2OPOP1045.61000000.197.3050.72000.000.201000.024/1PMM习题6-18CalculatetheconcentrationofsodiumacetateneededtoproduceapHof5.0inasolutionofaceticacid(0.10mol·L-1)at25℃θapKforaceticacidis4.756at25℃.解：)Lmol(057.0NaAc)()NaAc(10.0lg756.40.5)NaAc(HAc)(lgppH1θaccccK习题6-19TheconcentrationofH2Sinasaturatedaqueoussolutionatroomtemperatureisapproximately0.10mol·L-1.Calculatec(H+),c(HS-)andc(S2-)inthesolution.解：已知298K时，θa1K(H2S)=9.1×10-8θa2K(H2S)=1.1×10-12θa1Kθa2K，计算H+浓度时只考虑一级离解H2SᆖH++HS-又c/θa1K=0.10/(9.1×10-8)500，+θ-8-5-1a1(H)0.109.1109.510molLccKc(HS-)=c(H+)=9.5×10-5mol·L-1因S2-是二级产物，设c(S2-)=xmol·L-1HS-＝H++S2-平衡时9.5×10-5-x9.5×10-5+xx118212822θa2θa2222θa2θaLmol100.1)10.0(10.0101.1101.9)H()SH()S()SH()S()H(11ccKKccccKK由于θa2K极小，9