分析化學第六章酸堿滴定習題答案.doc

Page 193/19/2020第六章 酸堿滴定蕭生手打 必屬精品1寫出下列各酸的共軛堿：H2O，H2C2O4，H2PO4-，HCO3-，C6H5OH，C6H5NH3+，HS-，F(xiàn)e(H2O)63+,R-NH+CH2COOH.答：H2O的共軛堿為OH-；H2C2O4的共軛堿為HC2O4-；H2PO4-的共軛堿為HPO42-；HCO3-的共軛堿為CO32-；C6H5OH的共軛堿為C6H5O-；C6H5NH3+的共軛堿為C6H5NH2；HS-的共軛堿為S2-；Fe(H2O)63+的共軛堿為Fe(H2O)5(OH)2+；R-NH2+CH2COOH的共軛堿為R-NHCH2COOH。2. 寫出下列各堿的共軛酸：H2O,NO3-，HSO4-，S2-，C6H5O-，Cu(H2O)2(OH)2，(CH2)6N4，RNHCH2COO-，。答：H2O的共軛酸為H+； NO3-的共軛酸為HNO3； HSO4-的共軛酸為H2SO4； S2的共軛酸為HS-； C6H5O-的共軛酸為C6H5OH Cu(H2O)2(OH)2的共軛酸為Cu(H2O)3(OH)+； (CH2)6N4的共軛酸為(CH2)4N4H+； RNHCH2COO-的共軛酸為RNHCHCOOH， 的共軛酸為3 根據(jù)物料平衡和電荷平衡寫出（1）(NH4)2CO3，（2）NH4HCO3溶液的PBE，濃度為c（molL-1）。答：（1）MBE：NH4+NH3=2c; H2CO3+HCO3-+CO32-=c CBE：NH4+H+=OH-+HCO3-+2CO32- PBE：H+2H2CO3 +HCO3-=NH3+OH- （2）MBE：NH4+NH3=c; H2CO3+HCO3-+CO32-=c CBE：NH4+H+=OH-+HCO3-+2CO32-PBE：H+H2CO3=NH3+OH-+CO32- $4寫出下列酸堿組分的MBE、CEB和PBE（設定質子參考水準直接寫出），濃度為 c（molL-1）。（1）KHP （2）NaNH4HPO4 （3）NH4H2PO4 （4）NH4CN 答：（1）MBE：K+=c H2P+HP-+P2-=c CBE：K+H+=2P2-+OH-+HP- PBE：H+H2P=P2-+OH-（2）MBE：Na+=NH4+=c H2PO4-+H3PO4+HPO42-+PO43-=c CBE：Na+NH4+H+=OH-+H2PO4-+2HPO42-+3PO43- PBE：H+H2PO4-+2H3PO4=OH-+NH3+PO43- （3）MBE：NH4+=c H3PO4+H2PO4-+HPO42-+PO43-=c CBE：NH4+H+=H2PO4+2HPO42-+3PO43-+OH- PBE：H+H3PO4=OH-+NH3+HPO42-+2PO43- （4）MBE：NH4+=c CN-+HCN=c CBE：NH4+H+=OH-+CN- PBE：HCN+H+=NH3+OH-5. （1）討論兩種一元弱酸混合溶液的酸堿平衡問題，推導其H+濃度計算公式。（2）0.10 molL-1NH4Cl和 0.10 molL-1H3BO3混合液的pH值。答：(1)設HB1和HB2分別為兩種一元弱酸，濃度分別為CHB1和CHB2 molL-1。兩種酸的混合液的PBE為 H+=OH-+B1-+B2- 混合液是酸性，忽略水的電離，即OH-項可忽略，并代入有關平衡常數(shù)式得如下近似式 (1)當兩種都較弱，可忽略其離解的影響，HB1CHB1 ，HB2CHB2 。式（1）簡化為 (2)若兩種酸都不太弱，先由式（2）近似求得H+，對式（1）進行逐步逼近求解。(2) 根據(jù)公式得：pH=lg1.0710-5=4.976根據(jù)圖53說明NaH2PO4Na2HPO4 緩沖溶液適用的pH范圍。答：范圍為7.21。7若要配制（1）pH=3.0，（2）pH=4.0 的緩沖溶液，現(xiàn)有下列物質，問應該選那種緩沖體系？有關常數(shù)見附錄一之表1。 （1） （2）HCOOH （3）CH2ClCOOH （4）NH3+CH2COOH（氨基乙酸鹽）答：(1) pKa1=2.95 pKa2=5.41 故pH=(pKa1+pKa2)/2=(2.95+5.41)/2=4.18(2) pKa=3.74 (3) pKa=2.86 (4)pKa1=2.35 pKa2=9.60 故pH=( pKa1+pKa2)/2=(2.35+9.60)/2=5.98所以配制pH=3.0的溶液須選（2），（3）；配制pH=4.0須選（1），（2）。$8下列酸堿溶液濃度均為0.10 molL-1，能否采用等濃度的滴定劑直接準確進行滴定？（1）HF （2）KHP （3）NH3+CH2COONa （4）NaHS （5）NaHCO3（6）(CH2)6N4 （7） (CH2)6N4HCl （8）CH3NH2答：(1) Ka=7.210-4 ,CspKa=0.17.210-4=7.210-510-8(2) Ka2=3.910-6 ,CspKa2=0.13.910-6=3.910-710-8(3) Ka2=2.510-10 ,CspKa2=0.12.510-10=2.510-1110-8(5) Ka2=5.610-11 , Kb1=Kw/Ka2=1.010-14/5.610-11=1.810-4,CspKb1=0.11.810-4=1.810-510-8(6) Kb=1.410-9 ,CspKb=0.11.410-9=1.410-1010-8(8) Kb=4.210-4 ,CspKb=0.14.210-4=4.210-510-8根據(jù)CspKa10-8可直接滴定，查表計算只（3）、（6）不能直接準確滴定，其余可直接滴定。$9強堿（酸）滴定一元弱酸（堿），cspKa（Kb）10-8就可以直接準確滴定。如果用Kt表示滴定反應的形成常數(shù)，那么該反應的cspKt應為多少？解：因為CspKa10-8，Ka=KtKw，故：CspKt10610為什么一般都用強酸（堿）溶液作酸（堿）標準溶液？為什么酸（堿）標準溶液的濃度不宜太濃或太??？答：用強酸或強堿作滴定劑時，其滴定反應為：H+OH-=H2OKt=1.01014 (25) 此類滴定反應的平衡常數(shù)Kt相當大，反應進行的十分完全。但酸（堿）標準溶液的濃度太濃時，滴定終點時過量的體積一定，因而誤差增大；若太稀，終點時指示劑變色不明顯，故滴定的體積也會增大，致使誤差增大。故酸（堿）標準溶液的濃度均不宜太濃或太稀。11下列多元酸（堿）、混合酸（堿）溶液中每種酸（堿）的分析濃度均為0.10 molL-1（標明的除外），能否用等濃度的滴定劑準確進行分布滴定或分別滴定？如能直接滴定（包括滴總量），根據(jù)計算的pHsp選擇適宜的指示劑。（1）H3AsO4 （2）H2C2O4（3）0.40 molL-1乙二胺 （4） NaOH+(CH2)6N4（5）鄰苯二甲酸 （6）聯(lián)氨（7）H2SO4+H3PO4 （8）乙胺+吡啶答：根據(jù)CspKa(Kb)10-8，p Csp+pKa(Kb）8及Ka1/ Ka2105,p Ka1-p Ka25可直接計算得知是否可進行滴定。（1）H3AsO4 Ka1=6.310-3, pKa1=2.20 ; Ka2=1.010-7 , pKa2=7.00; Ka3=3.210-12, pKa3=11.50.故可直接滴定一級和二級，三級不能滴定。pHsp=(pKa1+pKa2)=4.60 溴甲酚綠；pHsp=(pKa2+pKa3)=9.25 酚酞。（2）H2C2O4 pKa1=1.22 ; pKa2=4.19 pHsp=14-pcKb1/2=14+(lg0.1/3-14+4.19)=8.36 Ka1/Ka210-8pHsp=pcKa1/2=(lg0.4/3+14-7.15)/2=2.99故可同時滴定一、二級，甲基黃，由黃色變?yōu)榧t色；（4） NaOH+(CH2)6N4 pKb=8.85pHsp=14-pcKb/2=14+(lg0.1/2-8.85)/2=8.92故可直接滴定NaOH，酚酞，有無色變?yōu)榧t色；（5）鄰苯二甲酸pKa1=2.95 ; pKa2=5.41pHsp=pKW-pcKb1/2=14+lg0.05-(14-5.41)/2=8.90故可直接滴定一、二級氫，酚酞，由無色變?yōu)榧t色；（6）聯(lián)氨pKb1=5.52 ; pKb2=14.12pHsp=pcKa2/2=(-lg0.1/2+14-5.52)/2=6.22 故可直接滴定一級，甲基紅，由黃色變?yōu)榧t色；（7）H2SO4+H3PO4pHsp=(pcKa1Ka2/(c+Ka1)/2=4.70甲基紅，由黃色變?yōu)榧t色pHsp=(p(Ka2(cKa3+Kaw)/c/2=9.66故可直接滴定到磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽，酚酞，由無色變?yōu)榧t色；（8）乙胺+吡啶pKb1=3.25 pKb2=8.77 pHsp= pcKa/2=(-lg0.1/2+14-3.25)/2=6.03故可直接滴定乙胺，甲基紅，由紅色變?yōu)辄S色。12HCl與HAc的混合溶液（濃度均為0.10 molL-1），能否以甲基橙為指示劑？用0.1000 molL-1 NaOH溶液直接滴定其中的HCl，此時有多少HAc參與了反應？解：C1=0.10molL-1 ， Ka2=1.810-5 ，所以（1）不能以甲基橙為指示劑準確滴定HCl （2）因為 甲基橙的變色范圍為3.14.4 所以 當pH=4.0時為變色轉折點 pH=pKa+lg 4.0=4.74+lg x%=15%$13今有H2SO4和(NH4)2SO4的混合溶液，濃度均為0.050 molL-1，欲用0.1000 molL-1NaOH溶液滴定，試問：（1）能否準確滴定其中的H2SO4？為什么？采用什么指示劑？（2）如何用酸堿滴定法測定混合溶液中(NH4)2SO4的含量？指示劑又是什么？解：（1）能。因為H2SO4的第二步電離常數(shù)pKa2=2.00，而NH4+的電離常數(shù)pKa=9.26，所以能完全準確滴定其中的H2SO4 ，可以采用甲基橙或酚酞作指示劑。 (2)可以用蒸餾法，即向混合溶液中加入過量的濃堿溶液，加熱使NH3逸出，并用過量的H3BO3溶液吸收，然后用HCl標準溶液滴定H3BO3吸收液： NH3 + H3BO3= NH4+ H2BO3- H+ H2BO3-= H3BO3終點的產物是H3BO3和NH4+（混合弱酸），pH5 ，可用甲基橙作指示劑，按下式計算含量： $14判斷下列情況對測定結果的影響：（1）用混有少量的鄰苯二甲酸的鄰苯二甲酸氫鉀標定NaOH溶液的濃度；（2）用吸收了CO2的NaOH標準溶液滴定H3PO4至第一計量點；繼續(xù)滴定至第二計量點時，對測定結果各如何影響？答：（1）使測定值偏小。（2）使第一計量點測定值不影響，第二計量點偏大。15一試液可能是NaOH、NaHCO3、Na2CO3或它們的固體混合物的溶液。用20.00mL0.1000 molL-1HCl標準溶液，以酚酞為指示劑可滴定至終點。問在下列情況下，繼以甲基橙作指示劑滴定至終點，還需加入多少毫升HCl溶液？第三種情況試液的組成如何？（1）試液中所含NaOH與Na2CO3、物質的量比為31；（2）原固體試樣中所含NaHCO3和NaOH的物質量比為21；（3）加入甲基橙后滴半滴HCl溶液，試液即成重點顏色。答：（1）還需加入HCl為；20.004=5.00mL （2）還需加入HCl為：20.002=40.00mL（3）由NaOH組成。16用酸堿滴定法測定下述物質的含量，當它們均按指定的方程式進行反應時，被測物質與H+的物質的量之比各是多少？（1）Na2CO3，Al2(CO3)3，CaCO3（CO32-+2H+=CO2+H2O）。（2）Na2B4O710H2O，B2O3，NaBO24H2O，B（B4O72-+2H+5H2O=4H3BO3）。答：（1）物質的量之比分別為：12、16、12。（2）物質的量之比分別為：12、1、。$17酸堿滴定法選擇指示劑時可以不考慮的因素：A.滴定突躍的范圍； B.指示劑的變色范圍；C.指示劑的顏色變化； D.指示劑相對分子質量的大小 E滴定方向答：選 D $18計算下列各溶液的pH：（1）2.010-7 molL-1HCl （2）0.020 molL-1 H2SO4 （3） 0.10 molL-1NH4Cl （4）0.025 molL-1HCOOH（5）1.010-4 molL-1HCN （6）1.010-4 molL-1NaCN（7）0.10 molL-1(CH2)6N4 （8）0.10 molL-1NH4CN（9）0.010 molL-1KHP （10）0.10 molL-1Na2S（11）0.10 molL-1NH3CH2COOH（氨基乙酸鹽）解：（1）pH=7-lg2=6.62（2） =5.123 pH=lgH+=1.59（3）H+= pH=-lgH+=5.13（4）H+= pH=-lgH+=2.69（5）H+= pH=-lgH+=6.54 （6）OH-= pOH=4.51 pH=9.49 （7）OH-= pOH=4.93 pH=9.07 （8）OH-= pH=9.20 （9） pOH=9.82 pH=4.18 （10）OH-= pOH=0.04 pH=13.96（11）H+= pH=1.67$19計算0.010 molL-1H3PO4溶液中（1）HPO42-，（2）PO43-的濃度解： 。=40Ka2 Ka2Ka2 且CKa1=0.017.610-3 H3PO4的第二級、第三級解離 和水的解離均又被忽略。于是可以按一元酸來處理， 又因為故 =1.1410-2mol.L-1， $20（1）250mgNa2C2O4溶解并稀釋至500 mL，計算pH=4.00時該溶液中各種型體的濃度。（2）計算pH=1.00時，0.10 molL-1H2S溶液中各型體的濃度。解：(1) H根據(jù)多元酸（堿）各型體的分布分數(shù)可直接計算有：CKa1=5.910-2 ， CKa2=6.410-5Na2C2O4在酸性水溶液中以三種形式分布即：C2O42-、HC2O4-和H2C2O4。其中： = =1.4110-3 molL-1 (2) H2S的Ka1=5.710-8 ，Ka2=1.210-15 ，由多元酸（堿）各型體分布分數(shù)有： =0.1 molL-1 =5.710-8 molL-1 =6.8410-2 molL-1$2120.0g六亞甲基四胺加12 molL-1HCl溶液4.0 mL，最后配制成100 mL溶液，其pH為多少？解：形成(CH2)6N4HCl緩沖溶液，計算知：故體系為(CH2)6N4-(CH2)6N4H+緩沖體系， ， ，則 $22若配制pH=10.00，的NH3- NH4Cl緩沖溶液1.0L，問需要15 molL-1的氨水多少毫升？需要NH4Cl多少克？解：由緩沖溶液計算公式 , 得10=9.26+lglg=0.74 , =0.85 mol又則 即 需 為0.85mol則 即 NH4Cl為0.15mol 0.1553.5=8.0 g$23欲配制100 mL氨基乙酸緩沖溶液，其總濃度c=0.10 molL-1，pH=2.00，需氨基乙酸多少克？還需加多少毫升1.0 molL-1酸或堿？已知氨基乙酸的摩爾質量M=75.07gmol-1。解：1）設需氨基乙酸x g，由題意可知 （2）因為氨基乙酸為兩性物質，所以應加一元強酸HCl ，才能使溶液的pH=2.00 。 設應加y mL HCl y=6.9 mL $24(1)在100 mL由1.0molL-1HAc和1.0molL-1NaAc組成的緩沖溶液中，加入1.0mL6.00.1000molL-1NaOH溶液滴定后，溶液的pH有何變化？（2）若在100mLpH=5.00的HAc-NaAc緩沖溶液中加入1.0mL6.0molL-1NaOH后，溶液的pH增大0.10單位。問此緩沖溶液中HAc、NaAc的分析濃度各為多少？解：（1） molL-1 molL-1pH1-pH2=0.05（2）設原HAc-為x，NaAc為y。則 得 x=0.40 molL-1 y=0.72 molL-1 $25計算下列標準緩沖溶液的pH（考慮離子強度的影響）：（1）0.034 molL-1飽和酒石酸氫鉀溶液；（2）0.010 molL-1硼砂溶液。解：（1） = （2）硼砂溶液中有如下酸堿平衡B4O72-+5H2O = 2H2BO3-+2H3BO3 因此硼砂溶液為緩沖體系?？紤]離子強度影響： 溶液中 則26某一弱酸HA試樣1.250 g用水溶液稀釋至50.00 mL，可用41.20 mL 0.09000molL-1NaOH滴定至計量點。當加入8.24 mLNaOH時溶液的pH=4.30。（1） 求該弱酸的摩爾質量；（2）計算弱酸的解離常數(shù)Ka和計量點的pH；選擇何種指示劑？解：（1）由 得 M=337.1g/mol（2） Ka=1.310-5 故 酚酞為指示劑。$27取25.00 mL苯甲酸溶液，用20.70 mL0.1000molL-1NaOH溶液滴定至計量點。（1）計算苯甲酸溶液的濃度；（2）求計量點的pH；（3）應選擇那種指示劑。解：（1）設苯甲酸的濃度為x則 得 x=0.08280 molL-1（2）當達計量點時，苯甲酸完全為苯甲酸鈉，酸度完全由苯甲酸根決定.pOH=5.58pH=8.42（3）酚酞為指示劑。$28計算用0.1000 molL-1HCl溶液滴定20.00 mL0.10 molL-1NH3溶液時.（1）計量點；（2）計量點前后0.1%相對誤差時溶液的pH；（3）選擇那種指示劑？解：（1） 的H+=pH=5.28（2）（3） 甲基紅為指示劑。$29計算用0.1000 molL-1HCl溶液滴定0.050 molL-1Na2B4O7溶液至計量點時的pH（B4O72-+2H+5H2O=4H3BO3）。選用何種指示劑？解：在計量點時，剛好反應 pH=5.12 故 溴甲酚綠為指示劑。$30二元酸H2B在pH=1.50時，；pH=6.50時，。（1） 求H2B的Ka1和Ka2；（2） 能否以0.1000molL-1NaOH分步滴定0.10molL-1的H2B；（3） 計算計量點時溶液的pH；（4） 選擇適宜的指示劑。解：（1） 則 當 pH=1.5時 則 Ka1=10-1.50同理 則 當 pH=6.50時 則 Ka2=10-6.50（2）CKa1=10-8且，所以可以用來分步滴定H2B。（3）： 則 pH=4.10二級電離 則 pH=9.51（4） 分別選擇選用甲基橙和酚酞。$31計算下述情況時的終點誤差：（1） 用0.1000molL-1NaOH溶液滴定0.10 molL-1HCl溶液，以甲基紅（pHep=5.5）為指示劑；（2） 分別以酚酞（pHep=8.5）、甲基橙（pHep=4.0）作指示劑，用0.1000 molL-1HCl溶液滴定0.10 molL-1NH3溶液。解：（1） （2）酚酞 甲基橙 $32在一定量甘露醇存在下，以0.02000 molL-1NaOH滴定0.020 molL-1H3BO3（C此時Ka=4.010-6）至pHep=9.00，（1） 計算計量點時的pH（2） 終點誤差解：（1） （2）（3）選用何種指示劑？解：pH=8.70時應變色，所以選擇酚酞為指示劑。33標定某NaOH溶液得其濃度為0.1026 molL-1，后因為暴露于空氣中吸收了CO2。取該堿液25.00 mL，用0.1143 molL-1HCl溶液滴定至酚酞終點，用去HCl溶液22.31mL。計算：（1） 每升堿液吸收了多少克CO2？（2） 用該堿液滴定某一弱酸，若濃度仍以0.1026 molL-1計算，會影起多大的誤差？：解：(1)設每升堿液吸收x克CO2 因為以酚酞為指示劑，所以Na2CO3被滴定為NaHCO3 . 則可知： (0.1026- x=0.02640gL-1(2)$34用0.1000 molL-1HCl溶液滴定20.00 mL0.10 molL-1NaOH。若NaOH溶液中同時含有0.20 molL-1NaAC，（1）求計量點時的pH；（2）若滴定到pH=7.00結束，有多少NaAC參加了反應？解：(1) （2） 35稱取含硼酸及硼砂的試樣0.6010g，用0.1000molL-1HCl標準溶液滴定，以甲基紅為指示劑，消耗HCl20.00 mL；再加甘露醇強化后，以酚酞為指示劑，用0.2000molL-1 NaOH標準溶液滴定消耗30.00 mL。計算試樣中硼砂和硼酸的質量分數(shù)。解：根據(jù) 5H2O+Na2B4O7H2O+2HCl=4H3BO3+2NaCl+10H2O 可得： = =36含有酸不容物的混合堿試樣1.100 g,水溶解后用甲基橙為指示劑，滴定終點時用去HCl溶液（THCL/CaO=0.01400gml-1）31.40 ml；同樣質量的試樣該用酚酞做指示劑，用上述HCl標準溶液滴定至終點時用去13.30 ml。計算試樣中不與酸反應的雜質的質量分數(shù)。解：解：由滴定過程可知，試樣可能含有NaOHNaHCO3Na2CO3 31.40mL213.30mL試樣中含有NaHCO3Na2CO3 于是用于滴定NaHCO3的量為: 31.40mL-213.30mL=4.80mL37某試樣中僅含NaOH和Na2CO3。稱取0.3720 g試樣用水溶解后，以酚酞為指示劑，消耗0.1500molL-1HCl溶液40.00 ml，問還需多少毫升HCl溶液達到甲基橙的變色點？解：設NaOH為X mol，Na2CO3為Y mol， 則 X+Y=0.040.15=0.006 40X+105.99Y=0.3750 得 X=0.004 Y=0.002 故38干燥的純NaOH和NaHCO3按2:1的質量比混合后溶于水，并用鹽酸標準溶液滴定。使用酚酞指示劑時用去鹽酸的體積為V1，繼用甲基橙作指示劑，有用去鹽酸的體積為V2。求V1/V2（3位有效數(shù)字）。解：$39某溶液中可能含有H3PO4或NaNH2PO4或Na2HPO4，或是它們不同比例的混合溶液。以酚酞為指示劑，用48.36 mL1.000 molL-1NaOH標準溶液滴定至終點；接著加入甲基橙，再用33.72 mL1.000 molL-1 HCl溶液回滴至甲基橙終點（橙色），問混合后該溶液組成如何？并求出各組分的物質的量（m mol）。解：由題意得，混合液由H3PO4和NaH2PO4組成，設其體積分別為X ml，Y ml。由2V1+V2=48.36 V1+V2=33.72得 V1=14.64 ml V2=19.08 ml故 C1=1.000V1=14.6