北师大无机化学四版习题答案6章酸碱平衡

第6章酸碱平衡6.1以下哪些物种是酸碱质子理论的酸、哪些是碱，哪些具有酸碱两性？SO42－、S2－、H2PO4－、NH3、HSO4－、[Al(H2O)2OH]2+、CO32－、NH4+、H2S、H2O、OH－、H3O+、HS－、HPO42－、SO42－解：酸：NH4+、H2S、H3O+碱：SO42－、S2－、CO32－、OH－酸碱两性：H2PO4－、NH3、HSO4－、[Al(HO)2OH]2+、H2O、HS－、HPO42－6.2为什么pH＝7并不总是表明水溶液是中性的？解：只有在常温下，Kw＝1.0×10－14时，pH＝7表明[OH－]＝[H+]，而Kw是温度的函数（注：在非常温下测量pH的电子仪器具有自动校准pH至常温值的功能）。6.3本章表示电解质及其电离产物的浓度有两种，一种如c(HAc)、c(NH4+)。另一种如[HAc]、[NH4+]等，它们的意义有何不同？什么情况下电离平衡常数的表达式中可以用诸如以c(HAc)、c(NH4+)等代替诸如[HAc]、[NH4+]等？有的书上没有诸如c(HAc)、c(NH4+)这样的浓度符号，遇到浓度时一律用诸如[HAc]、[NH4+]等来表示，这样做有可能出现什么混乱？解：用[]表示的浓度是达到平衡状态下的浓度，简称平衡浓度，未达到平衡的浓度不能用[]表示，c(HAc)、c(NH4+)等通常称为分析浓度，是对溶液的浓度进行测定或计算确定的浓度，例如对于醋酸溶液，c(HAc)＝[HAc]+[Ac－]。只有当[HAc][Ac－]，c(HAc)≈[HAc]，计算有效数字允许时，才能不会造成混乱，例如缓冲溶液计算pH。6.4苯甲酸（可用弱酸的通式HA表示，相对分子质量122）的酸常数Ka＝6.4×10－5试求：(1)中和1.22g苯甲酸需用0.4mol·dm－3的NaOH溶液多少毫升？(2)求其共轭碱的碱常数Kb。(3)已知苯甲酸在水中的溶解度为2.06g·dm－3，求饱和溶液的pH解：(l)n＝1.22g/122g·mol－1＝0.0100mol中和苯甲酸需要0.4mol·dm－3的NaOH的体积为VmLV＝0.01mol/0.4mol·dm－3＝0.025L＝25ml(2)Kb＝Kw/Ka＝1.0×10－14/6.4×10－5＝1.6×10－10(3)c＝2.06g·dm－3/122g·mol－1＝1.7×10－2mol·dm－3c/Ka500用最简式计算[H+]＝5236.4101.7101.010aKc3lg1.0103pH6.5计算下列各种溶液的pH：(l)10mL5.0×10－3mol·dm－3的NaOH(2)10mL0.40mol·dm－3HCl与10mL0.10mol·dm－3NaOH的混合溶液．(3)10mL0.2mol·dm－3NH3·HO与10mL0.2mol·dm－3HCl的混合溶液。(4)10mL0.2mol·dm－3HAc与10mL0.2mol·dm－3NH4Cl的混合溶液。解：(l)[OH－]＝5.0×10－3mol·dm－3pOH＝－lg5.0×10－3＝2.3pH＝14－2.3＝11.7(2)[H+]＝(10×0.40－10×0.10)/20＝0.15(mol·dm－3)pH＝－lg0.15＝0.82(3)c(NH4+)＝(10×0.10)/20＝0.050(mol·dm－3)c(NH3)＝(10×0.20－10×0.10)/20＝0.050(mol·dm－3)[OH－]＝Kb×c(NH3)/c(NH4+)＝Kb＝1.77×10－5pOH＝4.75pH＝14－4.75＝9.25(4)NH4+是酸，而HAc也是酸且比NH4+强得多的酸，按HAc电离出的H+浓度计算c(HAc)＝10×0.20/(10+10)＝0.10mol·dm－3c/Ka500用最简式计算53[]1.76100.101.3310aHKc3lg1.33102.88pH6.6把下列溶液的pH换算成[H+]：(1)牛奶的pH＝6.5(2)柠檬汁的pH＝2.3(3)葡萄酒的pH＝3.3(4)啤酒的pH＝4.5解：(l)pH＝6.5[H+]＝3.2×10－7(2)pH＝2.3[H+]＝5.0×10－3(3)pH＝3.3[H+]＝5.0×10－4(4)pH＝4.5[H+]＝3.2×10－56.7把下列溶液的[H+]换算成pH：(1)某人胃液的[H+]＝4.0×10－2mol·dm－3(2)人体血液的[H+]＝4.0×10－8mol·dm－3(3)食醋的[H+]＝1.26×10－3mol·dm－3(4)番茄汁的[H+]＝3.2×10－4mol·dm－3解：(1)[H+]＝4.0×10－2pH＝1.40(2)[H+]＝4.0×10－8pH＝7.40(3)[H+]＝1.26×10－3pH＝2.90(4)[H+]＝3.2×10－4pH＝3.506.825°C标准压力下的CO2气体在水中的溶解度为0.034mol·L－1，求溶液的pH和[CO32－]。解：求碳酸溶液的pHH2CO3H++HCO3－c/Ka500用最简式计算741[]4.45100.0341.210()aHKcmolLpH＝－lg1.2×10－4＝3.9HCO3－H++CO32－[CO32－]＝K2＝5.6×10－11mol·L－16.9将15gP2O5溶于热水，稀释至750mL，设P2O5全部转化为H3PO4，计算溶液的[H+]、[H2PO4－]、[HPO42－]、[PO43－]。解：P2O5+3H2O2H3PO41mol2mol15g/142g·mol－1xmolc(H3PO4)＝xmol/0.75L1115120.2814210.75gmolmolLgmolmolLH3PO4H++H2PO4－0.28－yyyK1＝[H+][H2PO4－]/[H3PO4]＝y2/(0.28－y)＝7.52×10－3y＝4.2×10－2mol·dm－3[H+]＝[H2PO4－－]＝4.2×10－2mol·dm－3H2PO4－H++HPO42－[HPO42－]≈K2＝6.23×10－8mol·dm－3H3PO43H++PO43－[PO43－]＝K1K2K3[H3PO4]/[H+]3＝7.52×10－3×6.23×10－8×2.2×10－13×(0.28－4.2×10－2)/(4.2×10－2)3＝3.3×10－19mol·dm－36.10某弱酸HA，0.015mol·dm－3时电离度为0.80%，浓度为0.10mol·dm－3时电离度多大？解：α＝0.0080c1＝0.015c2＝0.1021122121223231122///(8.010)0.0153.1100.31%0.10Kccccc6.11计算0.100mol·dm－3Na2CO3溶液的pH和CO32－以及HCO3－碱式电离的电离度。解：CO32－+H2OOH－+HCO3－Kb(CO32－)＝[HCO3－][OH－]/[CO32－]＝Kw/K2＝1.0×10－14/5.6×10－11＝1.8×10－4c/Ka＞500用最简式计算1-431[]1.8100.1004.210()bOHKcmolLCO32－的电离度＝4.2×10－3/0.10＝4.2%pH＝14－pOH＝14+lg4.2×10－3＝11.6HCO3－+H2OH2CO3+OH－Kb(HCO3－)＝[H2CO3][OH－]/[HCO3－]＝Kw/K1＝1.0×10－14/4.45×10－7＝2.3×10－8HCO3－的碱式电离HCO3－+H2OOH－+H2CO3设[H2CO3]为ymol·dm－3[HCO3－]＝(4.2×10－3－y)mol·dm－3≈4.2×10－3mol·dm－3Kb＝[H2CO3][OH－]/[HCO3－]Kw/K1＝1.0×10－14/4.45×10－7＝2.3×10－8c(HCO3－)/Kb500用最简式计算c(H2CO3)＝2.3×10－8mol·dm－3HCO3－碱式电离＝2.3×10－8/4.2×10－3＝5.5×10－66.12某未知浓度的一元弱酸用未知浓度的NaOH滴定，若二者浓度相等，当用去3.26mLNaOH时，混合溶液的pH＝4.00，当用去18.30mLNaOH时，混合溶液的pH＝5.00，求该弱酸的电离常数。解：设未滴定前，酸碱浓度相等，并设酸的体积为VapH＝pKa+lg(cs/ca)＝pKa+lg(ns/na)＝pKa+lg[VNaOH/(Va－VNaOH)]即：4＝pKa+lg[3.26/(Va－3.26)]5＝pKa+lg[18.3/(Va－18.3)]解方程组得：pKa＝5.02Ka＝8.5×10－66.13缓冲溶液HAc－Ac－的总浓度为1.0mol·dm－3当溶液的pH为(1)4.0；(2)5.0时，HAc和Ac－的浓度分别多大？解：(1)pH＝4[H+]＝10－4mol·dm－3根据缓冲溶液的定义，则[H+]＝Ka×c(HAc)/c(Ac－)即10－4＝1.76×10－5×c(HAc)/c(Ac－)c(HAc)/c(Ac－)＝5.7因总浓度为1mol·dm－3，c(Ac－)＝l－c(HAc)5.7[c(Ac－)]+[c(Ac－)]＝1mol·dm－3c(HAc)＝0.85mol·dm－3c(Ac－)＝0.15mol·dm－3(2)pH＝5[H+]＝10－5mol·dm－3.根据缓冲溶液的定义，按上面同样的方法计算，得：c(HAc)＝0.36mol·dm－3c(Ac－)＝0.64mol·dm－36.14欲配制pH＝5.0的缓冲溶液，需称取多少克NaAc·3H2O固体溶解在300mL0.5mol·dm－3的HAc溶液中？解：此题是缓冲溶液体系的计算HAcH++Ac－pH＝5[H+]＝10－5mol·dm－3[H+]＝Ka×c(HAc)/c(Ac－)即10－5＝1.76×10－5×c(HAc)/c(Ac－)c(Ac－)＝0.88mol·dm－3己知M(NaAc·3H2O)＝139gmol·dm－3，称取固体NaAc·3H2O的质量为m＝0.88mol·dm－3×139gmol·dm－3×0.30L＝36g6.15某含杂质的一元碱样品0.5000g(己知该碱的分子量为59.1)，用0.l000mol·dm－3HCl滴定，需用75.00mL；在滴定过程中，加入49.00mL酸时，溶液的pH为10.65。求该碱的电力常数和样品的纯度。解：pH＝10.65pOH＝3.35[OH－]＝4.5×10－4mol·dm－3根据题意，未达滴定终点，组成碱与盐的缓冲溶液，设碱的电离常数为Kb，剩余碱的浓度为cb，生成盐的浓度为cs则[OH－]＝Kb×cb/cs＝Kb×nb/nsKb＝[OH－]×cs/cb＝4.5×10－4×49.00×0.1000/(75.00×0.1000－49.00×0.1000)＝8.5×10－4该样品纯度为(75.00×0.1000×59.1)/1000×0.5000＝89%6.16将Na2CO3和NaHCO3混合物30g配成lL溶液，测得溶液的pH＝10.62．计算溶液含Na2CO3和NaHCO3各多少克?解：pH＝10.62[H+]＝2.40×10－11mol·dm－3[OH－]＝4.17×10－4mol·dm－3CO32－+H2OHCO3－+OH－[HCO3－][OH－]/[CO32－]＝Kw/K2[CO32－]/[HCO3－]＝K2[OH－]/Kw＝(5.6×10－11×4.17×10－4)/1.0×10－14＝2.34Mr(NaHCO3)＝84.0Mr(Na2CO3)＝106设NaHCO3的浓度为xmol·dm－3Na2CO3浓度为2.34xmol·dm－3106×2.34x+84.0x＝30.0x＝0.09mol·dm－3NaHCO3的质量为84.0g·mol·dm－3×0.09mol·dm－