浙江大学工程化学第五章习题答案参考

《工程化学基础》第5章练习题答案1第五章水溶液中的化学反应和水体保护§5.1弱酸弱碱溶液练习题(p.186)1．酸：H2SHCNNH4+其共轭碱：HS—CN—NH3碱：S2—NH3CN—OH—其共轭酸：HS—，NH4+HCNH2O两性物质：HS—H2O其共轭碱：S2—OH—其共轭酸：H2SH3O+2．NH3＋H2ONH4++OH－ΔfGm(298.15K)/kJmol1―26.59―237.1―79.42―157.38ΔrGm(298.15K)=[(―79.42)+(―157.38)―(―26.59)―(―237.1)]kJmol1=26.89kJ·mo1-1RTGK3032.Δ)(NHlgθmr3θK15298.Kmo1J3148.3032.kJJ10mo1kJ8926.11131=―4.710K(NH3)=1.95×10―53．105143θθW4θ1075.51074.110)NH()NH(KKK设平衡时c(H3O+)为xmol·dm-3NH4++H2ONH3+H3O+起始浓度/mol·dm-30.20―xxx1024θ1075.520.0)NH(xxK因为x值很小，所以0.20―x≈0.20即1024θ1075.520.0)NH(xK得x=1.07×10―5mol·dm-3=c(H3O+)pH=―lg[c(H+)/c]=4.974．HAcH++Ac―Ka(HAc)=1.74×10―5HFH++F―Ka(HF)=6.61×10―4H3PO4H++H2PO4―Ka(H3PO4)=7.08×10―3NH3＋H2ONH4++OH－Kb(NH3)=1.74×10―5因为：Ka愈大，酸性愈强所以：酸性由强到弱得排列为：H3PO4，HF，HAc，NH3《工程化学基础》第5章练习题答案25．选Ka=1.77×10―4的HCOOH最合适。因为所选缓冲系的共轭酸的pKa与缓冲溶液的pH值越接近，则该缓冲系在总浓度一定时，其缓冲比易接近1:1具有较大缓冲能力。6．根据缓冲溶液pH的计算公式：θθθa(HAc)/)/(Aclg)HAc(ppHccccK因为：HAc，Ka=1.74×10―5，pKa(HAc)=4.76所以76.4100.01000.lg764.pH在100cm3上述缓冲溶液中加入1.00cm31.00mol·dm―3的HCl溶液，忽略总体积变化则c(Ac―)=0.100mol·dm―3―0.010mol·dm―3=0.09mol·dm―3c(HAc)=0.100mol·dm―3+0.010mol·dm―3=0.110mol·dm―3θθθa(HAc)/)/(Aclg)HAc(ppHccccK67.4110.009.0lg76.47．NH3与NH4C1组成缓冲液，其中3334dmmo1200.)(NHdmmo1200.)(NHccNH3的pKa=4.75NH4+的pKa=pKw―pKb=14―4.75=9.25所以25.9)/(NH)/(NHlgppHθ4θ3θaccccK在1000cm3此溶液中加入10cm30.10mol·dm―3的NaOH，则3-33334dmmol199.010)100001(10.0101010)100001(10000120.0)(NHc3-33333dmmol201.010)100001(10.0101010)100001(10000120.0)(NHcθ4θ3θa)/(NH)/(NHlgpKpHcccc25.91990.201.0lg259.8．设需加6.0mol·dm―3的HAc溶液xcm3，NaAc与HAc混和配成缓冲溶液后《工程化学基础》第5章练习题答案3333dmmol50.0102500.110125)Ac(c333dmmol024.010250100.6)HAc(xxc由θθθa(HAc)/)/(AclgppHccccK,pKaθ(HAc)=4.76得x0240.50.0lg764.05.解得：x=11.97cm3§5.2水溶液中的沉淀溶解反应和配位反应练习题(p.196)1．(1)B、D；(2)C2．饱和的PbCl2溶液中存在以下平衡PbCl2(s)Pb2++2Cl―平衡浓度/mol·dm―33.74×10―52×3.74×10―5所以：2θθ22θs]/)Cl([]/)Pb([)(PbClccccK=3.74×10―5×(2×3.74×10―5)2=2.09×10―133．(1)在不断振荡下逐滴加入AgNO3溶液，首先析出黄色AgI沉淀,然后析出白色AgCl沉淀。(2)当AgI沉淀完全析出，c(I―)1.0×10―6mol·dm―3所以311617θθθsdmmol1052.80.10.1/100.11052.8/)I()AgI()Ag(cccKc(3)Ag++I―AgI(s),Ag++Cl―AgCl(s)要使AgI和AgCl沉淀完全，需Ag+的物质的量为n(Ag+)=0.10×10×10―3+0.10×10×10―3=2×10―3mol所以共需：33333cm40dm1040dmmol050.mol102)Ag(V4．设Cr3+开始沉淀时OH―浓度为xmol·dm―3Cr3++3OH―Cr(OH)3平衡浓度/mol·dm―30.01x根据溶度积规则，]Cr(OH)[]/)OH([]/)Cr([3θs3θθ3Kcccc时才能产生沉淀，即《工程化学基础》第5章练习题答案40.01×x3≥6.3×10―31x≥4×10―10mol·dm―3(2)当Cr3+浓度为4mg·dm―3时，即c(Cr3+)=4mg·dm―3×10―3g·mg―1/52.00g·mol―1=7.69×10―5mol·dm―3设Cr3+完全沉淀时OH―浓度为ymol·dm―37.69×10―5×y3≥6.3×10―31y=c(OH―)=2.02×10―9mol·dm―3所以：pH=5.305．Ks(FeS)=6.3×10―18Ks(CuS)=6.3×10―36Ks(CdS)=8.00×10―27Ks(PbS)=8.00×10―28FeS，CuS，CdS，PbS均属同类型难溶电解质，除FeS外，CdS是其中溶解度最大的FeS+Cd2+CdS+Fe2+该转化反应的平衡常数82718θsθs22109.71000.8103.6(CdS)(FeS))(Cd)(FeKKccK该反应非常完全，所以FeS能转变成CdS，Cd2+能被除去。同理Cu2+，Pb2+等离子也可被除去。6．CaCO3在纯水中存在如下平衡：CaCO3(s)Ca2++CO32-当存在H+时，由于酸效应使平衡向右移动，CaCO3溶解度增大；且随H+浓度的增大而右移程度增大。当存在CaCl2时，由于同离子效应使平衡左移，CaCO3溶解度减小。综上所述，CaCO3溶解度依次增大的次序为：（d）1.0mol·dm―3CaCl2、(a)纯水、(b)0.1mol·dm―3的盐酸、(c)1.0mol·dm―3的盐酸7．设平衡时Ag+浓度为xmol·dm-3，则Ag+＋2py[Ag(py)2]+起始浓度/mol·dm―30.101.00平衡浓度/mol·dm―3x1.0―2(0.10―x)0.10―x=0.80+2x42θ稳1024.2)280.0(10.0xxxK因为(0.10―x)mol·dm―3≈0.10mol·dm―3,(0.80+2x)mol·dm―3≈0.80mol·dm―3所以421024.2)80.0(10.0xc(Ag+)=x=6.98×10―6mol·dm―3c(py)=(0.80+2x)mol·dm―3≈0.80mol·dm―3《工程化学基础》第5章练习题答案5c([Ag(py)2]+)=(0.10―x)mol·dm―3≈0.10mol·dm―38．(1)187.8gAgBr的物质的量n=187.8g/187.8g·mol―1=1.0mol，设完全溶解1.0molAgBr需Na2S2O3溶液x升，则根据题意AgBr+2S2O32―[Ag(S2O3)2]3―+Br―平衡浓度/mol·dm―3x0.120.2x0.1x0.1)AgBr())OAg(S([)Ag()Ag()OS()Br()])OAg(S([θs3232θf2323232KKcccccK22)0.120.2()0.1(xx221313)0.120.2()0.1(41.151035.51088.2xx得：x=1.13升(2)c(Br-)=1.0mol/1.13dm3=0.887mol·dm―3c(S2O32―)=2.0–(2.0/1.13)=0.23mol·dm―331313θθθSdmmol1003.60.1887.01035.5/)Br()AgBr()Ag(cccKc9．(1)33dmmol10.0dmmol15.050100100)Ag(c33dmmol033.0dmmol10.05010050)I(c因为[c(Ag+)/c]×[c(I―)/c]=3.3×10―3Ks(AgI)=8.51×10―17所以，有AgI沉淀产生(2)因为n(Ag+)=n(I―)+(1/2)n(CN―)所以，他们完全反应生成AgI和Ag(CN)2―。10．(1)nSCN―+Fe3+=[Fe(SCN)n]3-n血红色(2)K++[Fe(CN)6]4―+Fe3+=KFe[Fe(CN)6](s)↓蓝色(3)CuSO4+4NH3=[Cu(NH3)4]SO4深蓝色§5.3相平衡和非水溶液中的化学反应《工程化学基础》第5章练习题答案6练习题(p.206)一．1.（×）2.（×）3.(√)4.（×）5.（×）6.(√)7.（×）8.（×）二、1.（C）2.(A)3.(C)三、填空题1．为了回收废水中的苯酚，可用溶剂油进行萃取，那么萃取剂是油，原料液是苯酚和水，萃取相中物质是苯酚，萃余相中物质是水，最后回收的是苯酚。2．天然水中常有带负电的溶胶污物，可用明矾净水，就是利用其水解产生的Al(OH)3正溶胶，与污物相互聚沉而得以净化。四、（B）§5.4水质与水体保护练习题(p.213)1.按GB3838-2002规定，一般鱼类保护区属Ⅲ类及以上水域，查附表7，知六价铬≤0.05mg/L，总锰≤0.1mg/L，溶解氧≥5mg/L，CODcr≤0.05mg/L2．不对。溶解氧（DO）是指水体中溶解的分子氧的量，它主要来源于空气或藻类的光合作用。DO值越低，说明水体污染越严重。化学需氧量（CODcr）是指用强氧化剂K2Cr2O7在加热回流条件下对水体中的有机物进行氧化，并加入银离子作催化剂，把反应中氧化剂的消耗量换算成氧气量。CODcr值越高说明水体受有机物污染越严重。3．不对。化学需氧量（CODcr）表示水体中可能化学氧化降解的有机污染物的量，五日生化需氧量，BOD5表示可用生物氧化降解的有机污染物的量，用生物降解与用K2Cr2O7降解不一定有一致的变化规律。4．例如某厂排放的中性废水中含有Pb2+10mg/L(我国规定Pb2+的最大允许排放浓度为1.0mg/L)，为达到排放标准，可在废水中加入Na2S固体使生成PbS沉淀而除去。原废水中c(Pb2+)=10mg/L=(10×10―3g·L―1)/(207.2g·mol―1)=4.83×10―5mol·L―1，根据反应式Pb2++S2―=PbS(s),Ks(PbS)=8.00×10―28，可算得当废水中的c(S2―)≥1.66×10―23mol·dm―3时，开始有