北師大無機(jī)化學(xué)第四版習(xí)題問題詳解9

第九章酸堿平衡9-1以下哪些物種是酸堿質(zhì)子理論的酸，哪些是堿，哪些具有酸堿兩性？請分別寫出它們的共軻堿或酸。SO：一,S2-H2PO-,NH3,HSO-,[Al(H2O)5OH]2+,CO：一，NH，H2S,H2O,O『H30tHS-HPO2一。解：質(zhì)子酸一共軻堿2___2__2-__'H2PO「一HPO：-HSOf—SO：—[Al(H2。)5。H一[Al(H2O)：(OH)2]NH2—NH3H2S—HS-H2O—OH-H3o+—H2OHS——S2-HPO2--PO：一質(zhì)子堿一共軻酸S02--HSO-S2--HS-NH3—NH：HSO--H2S02[Al(H2O)5OH]2—[Al(H2O)6]3CO；——HC%H20—H302OK—H20HS-一H2SHPO2一一H2P0-酸堿兩性：H2P04-,HSO-,[Al(H2O)5OH]2+,H20,HS一,HPO：9-2為什么pH=7并不總表明水溶液是中性的。解：因為水的解離是一個明顯的吸熱過程，因此水的離子積是溫度的函數(shù)，只有在常溫下Kw=1.0X10%，即[H+]=[0H+1.0X10;所以pH=7,其他溫度下則不然。9-3本章表示電解質(zhì)及其電離產(chǎn)物的濃度有兩種，一種如c(HAc)、c(NH：),另一種如[HAc],[NHj]等，它們的意義有何不同？什么情況下電離平衡常數(shù)的表達(dá)式中可以用諸如c(HAc)、c(NHj)等代替諸如[HAc],[NH1]等？有的書上沒有諸如c(HAc)、c(NH^)這樣的濃度符號，遇到濃度時一律用諸如[HAc],[NHj]等來表示，這樣做有可能出現(xiàn)什么混亂？解:|c(HAc)、《NH。用來表示初始狀態(tài)的濃度，而[HAc],[NH2bl用來表示平衡狀態(tài)下的濃度。只有在HAgNH：的電離度非常小，可以忽略時，才可用c(HAc)、c(NH：)代替[HAc],[NH力。如果將c(HAc)、c(NH：)用[HAc],[NH)]來表示，則會出現(xiàn)混亂。9-2苯甲酸(可用弱酸的通式HA表示，相對分子質(zhì)量122)的酸常數(shù)Ka=6.4X10,，試求：(1)中和1.22g苯甲酸需用0.2mol?L」的NaOH§液多少毫升？(2)求其共軻堿的堿常數(shù)Kb。(3)已知苯甲酸在水中的溶解度為2.06g?L」，求飽和溶液的pH。解：HA+NaOHNaA+H2O1.22八0.01n(HA)=一=0.01mol.V(NaOH)=-=0.025L=25mL1220.2K...K=6.2X10，其共軻堿的堿常數(shù)Kb=-=1.6X10abKaTOC\o"1-5"\h\z2061c==0.0169mol?L」c?.-KaKa4Kac3——<500所以[H]='=1.008X10Ka2pH=—lg[H力=39-5計算下列各種溶液的pH:10mL5.0x10與mol?L」的NaOH10mL0.40mol?L'HCl與10mL0.10mol?L’NaOH的混合溶液。10mL0.2mol?L,NH3?H2。與10mL0.1mol?L,HCl的混合溶液。10mL0.2mol?L-HAc與10mL0.2mol?L,NH4Cl的混合溶液。一.1010"解：(1)pH=-lg[H力=—lg-=11.70510n(HCl)=0.01X0.4=0.004moln(NaOH)0.01x0.1=0.001mol所以中和后剩余HCl為0.003mol「.反應(yīng)后[H+]=0003=0.15mol?L」0.02pH=-lg[H]=0.82n(NH3?H2O)=0.002moln(HCl)=0.001mol中和后NH4cl為0.001mol,NH3?H20.001mol5Kb[NH3]1,77100.001勺」所以[OH[=——=__±^=1.77X10,mol?L」[NH4]0,0011.010"*4pH=-lg[H]=-lg--=9.251.77109-6把下列溶液的pH換算成[H、：(1)牛奶的pH=6.5(2)檸檬的pH=2.3(3)葡萄酒的pH=3.3(4)啤酒的pH=4.5解：據(jù)pH=-lg[H7得[H、=10―TOC\o"1-5"\h\z[H*]=3.2X10?mol?L[H]=5.0X10"mol?L'[H]=5.0X10"mol?L口[H]=3.2X10*mol?L口

9-7把下列溶液的［H+］換算成pH:(1)某人胃液的［H。=4.0X10-mol?LJ(2)人體血液的［H+］=4.0X10-8mol?L」(3)食醋的［H力=1.26X10'mol?L，(4)番茄汁的［H+］=3.2X10*mol?L」解:(1)pH=—lg［H力=—lg4.0X10/=1.4同理(2)pH=7.4(3)pH=2.9(4)pH=3.59-825oC標(biāo)準(zhǔn)壓力下的CQ氣體在水中的溶解度為0.034mol?L」，求溶液的pH和［CO；—］。TOC\o"1-5"\h\z「711解：K&=4.45X10Ka2=5.61X10」所以［H+］以一級電離為主?！?gt;500(_L_4_—>500(所以［H］=.Kac=1.23X10—mol?LpH=-lg［H］=3.9121_1［CO2n=Ka2=5.61X10」1mol?L9-9將15gP2O5溶于熱水，稀釋至750mL，設(shè)P2O5全部轉(zhuǎn)化為H3PO4,計算溶液的［H+］、［H2PQH、［HPOj］和［PO：T。一20.1061解：n(P2O5)=0.106mol所以c(H3PO4)==0.282mol?L0.75Ka1=7.11又10'Ka2=6.23X10'Ka,=4.5X10Ka1>>Ka2所以［H*］以一級電離為主?！?lt;500Ka1—<500Ka1b,一K所以［H］=——a1K：4K-c=0.0412mol?L-二級電離H2POT=HPq-+H+0.0412-xx0.0412+xK=X(0.0412^X)=623Ka2==b.23X1020.0412-xX值很小所以x=6.23X10“2_3—-二級電離HPO4=PO4+H6.23X10”-yy0.0412+y6.23X10”-yy0.0412+ya3二.外%…。*6.231。一值很小，所以K=0.0412ya3二.外%…。*6.231。一值很小，所以K=0.0412y

a36.2310,=4.5X10」3解得y=6.8x10」9綜上所述[H]=0.0412mol?LJ[H2PQf]=0.0412mol?L」9-10[HPO2下6.23x10"mol?L,[PO41=6.8X10,9mol?L」某弱酸HA,0.015mol?L」時電離度為0.80%,濃度為0.10mol?L」時電離度多大?解：3〈5%所以[H+尸vK0c_[H]_,KaCKa=：2c=(0.80%)2X0.015=9.6X10-9.610,

9.610,

0.1=0.31%9-11計算0.100mol?L'Na2CO3溶液的pH和CC3一以及HCO堿式電離的電離度。14KW_1.0104用牛：Kb-=1.78X10Ka5.6110」1a2=2.2X10Kw=1.0M10%=2.2X10Ka14.4510,TOC\o"1-5"\h\zKbi>>Kb2所以CC3一二級水解很小，可由一級水解平衡求[OH-]2__CO3-+H2O=HCO[+OH—0.1-xxxK八=—x—=1.78X10”解得x=0.0043mol?L，b10.1-x，一-/4一一一1.01020.0043所以pH=-lg[H、=-lg—~~--=11.63?(CO3"-)==4.3X100.00430.1對于二級水解hco3_對于二級水解hco3_+h2o=H2CO3+OH—4.3X10"-yy4.3X10”+y一_-3=2.2x10"y(4.310y)=2.2x10"4.310”-yKb2很小，因而y很小y=2.2X10"8mol?L1

所以a(HCQ-)=2.2-103=5.1X10-64.310一9-12某未知濃度的一元弱酸用未知濃度的NaOH滴定，當(dāng)用去3.26mLNaOH時，混合溶液的pH=4.00,當(dāng)用去18.30mLNaOH時，混合溶液的pH=5.00,求該弱酸的電離常數(shù)。解：設(shè)一元弱酸的物質(zhì)的量為xmol,NaOH摩爾濃度為ymol?L」據(jù)pH=pKa-lgna

nb4=pK,x-y3.261044=pKa-lg3—y3.2610，5=pKa-lg5=pKa-lgx-y18.310，

y18.310’(2)解得y=27x代入(1)解得y=27x代入(1)得Ka=9.7X109-13緩沖溶液HAc-Ac3勺總濃度為

和Ac-的濃度分別多大？1.0mol?L」，當(dāng)溶液的pH為：(1)4.0;(2)5.0時，HAc解：(1)pH=pKa-lgc(HAc)c(Ac3-4=4757-lgc(HAc)-4=4757-lgc(HAc)

c(Ac")c(HAc)+c(Ac-)=1.01....1解得：c(HAc)=0.85mol?Lc(Ac)=0.15mol?L(2)同理可得c(HAc)=0.64mol?L'c(Ac3=0.36mol?L」9-14欲配制pH=0.5的緩沖溶液，需稱取多少克NaA(23H2O固體溶解在300mL0.5mol?L，的Hac溶液中？解：pH=5.0,[H]=10,mol?L1因為NaAc的加入使得HAc電離受到限制_____._..1二[Ac[=c(NaAc)=x[HAc]=c(HAc)=0.5mol?L__5=1.75x101x=0.88mol?L[H][Ac]=1.75x101x=0.88mol?L[HAc]0.5所以需NaAC^J0.88x0.3=0.264mol即需NaA(23H2O0.264X136=35.9g9-15某含雜質(zhì)的一元堿樣品0.5000g(已知該堿的分子量為59.1),用0.1000mol?L，HCl滴定,需用75.00mL;在滴定過程中，加入49.00mL酸時，溶液的pH為10.65.求該堿的電離常數(shù)和樣品的純度.解：中和一元堿需HCl0.1X0.075=0.0075mol所以樣品中含一元堿為0.0075mol即0.0075X59.1=0.44325g樣品純度為0.44325X100%=88.7%樣品純度為0.44325X100%=88.7%0.5000力口入49.00mL酸時中和堿0.049X0.1=0.0049mol則剩余一元堿為0.0075-0.0049=0.0026molc=0.00260.049c=0.00260.049=0.0531molpH=10.65[OH-]=4.45X10mol?L'(4.4510)2pH=10.65[OH-]=4.45X10mol?L'(4.4510)2Kb=40.0531-4.4510=3.73x109-16將Na2cO3和NaHCQ混合物30g配成1L溶?夜,測得溶1^的pH=10.62，計算溶液含Na2cQ和Na2cq各多少克.解：pH=pKa+lg"g)c(N解：pH=pKa+lg"g)c(NaHCO3).10.62=10.25+lg"網(wǎng)=10.25+lgc(NaHCO3)n(Nag)

n(NaHCO3)上*00.37n(NaHCO3)106n(Na2CQ)+84n(NaHCq)=30(2)解得n(NaHCq)=0.09mol.MNaHCQ)=7.58gm(Na2cQ)=22.42g9-17將5.7gNa2CQ?10H2O溶解于水配成100ml純堿溶液，求溶液中碳酸根離子的平衡濃度和pH。解：c(NKa2c5)=5.72860.1b1a2=0.2mol?L'1.010」45.6110.=1.78X10Kw1.01014b2K7a14.4510,=2.2X10上A"A"Kb2所以cO2-二級水解很小，可由一級水解平衡求［OH-］COH2O=HCO-+OH一9-18在解:—>500Kb1.pH=11.78所以[OH-]=KbC=6X10'mol?L」[CO；[=0.2-6X10^=0.194mol?L」0.10mol?L'Na3PO4溶液中，[PO4一]和pH多大。K小旦=10^=2.2X102Ka34.510,314Kw1.010jb=-=——+/8=1.61X10Ka6.23102Kwb3Ka1」41.010」2—__^--=1.41x10」27.1110biKb2?Kb3所以PC4一二三級水解很小，可由一級水解平衡求[OH-]。PO3__2___4+H2O=HPO4rOH0.1-xbi2x=2.2X10所以x=0.037mol?L0.1-xpH=-lg[H_一,41.010]=-lg——--=12.570.037[PO：[=0.1-0.037=0.063mol?L」9-19計算10mL濃度為0.30mol?L”的HAc和20mL濃度為0.15mol?L'HCN昆合得到的溶液中的［H+］、［Ac］、［CNH。解：Ka(HAc)=1.75X10*Ka(HCN)=6.2X10“0由于HAc的解離常數(shù)比HCN^105倍，HAc在溶液中的解離占主導(dǎo)地位，求溶液中［H、時可忽略HC皿供的［H、?；旌虾骳(HAc)=100.3°=0.10mol?LJc(HCN)=200-15=0.1mol?L」TOC\o"1-5"\h\z10201020溶液中[H1和[Ac-]相同\[Ac-]=[H+]=,'Ka(HAC)c(HAC)=1.32x10"mol?L」HCN=H+CN0.1-y1.32X102+yy3、0.1-yKa(HCN尸~y^y)=6.2X10,0解得y=4.7X10-80.1-y所以[CN-]=4.7X10-8mol?L」9-20今有3種酸ClCH2COOHHCOOHD(CH3)2AsO2H,它們的電離常數(shù)分別為1.40X10」,1.77X104和6.40X10工，試問：配制pH=3.50的緩沖溶液選用那種酸最好？需要多少毫升濃度為4.0mol?L」的酸和多少克NaOH^能配成1L共軻酸堿對的總濃度為1.0mol?L)的緩沖溶液。解：(1)pKa=-lg1.40X10^=2.85pKa2=-lg1.77X10工=3.75pKa3=-lg6.40X102=6.2所以選用HCOO晨好。(2)設(shè)所形成的緩沖溶液中HCOOH?xmol,HCOON的ymol據(jù)pH=pKa-lg-nanb3.5=3.75-lg-3.5=3.75-lg-⑴

y(2)x+y=1(2)解得x=0.64y=0.36所以m(NaOH)=0.36X40=14.4g0.640.36V(HCOOH)==0.25L=250mL49-22分別計算下列混合溶液的pH:50.0mL0.200mol?50.0mL0.200mol?25.0mL0.200mol20.0mL1.00mol'9-22分別計算下列混合溶液的pH:50.0mL0.200mol?50.0mL0.200mol?25.0mL0.200mol20.0mL1.00mol'解：(1)混合后溶液中存在L?NH4Cl和50.0mL0.200mol?L"NaOHL4NH4Cl和25.0mL0.200mol?LqNaOH?L,NH4Cl和50.0mL0.200mol?L"NaOHL4H2C2O4和30.0mL1.00mol?LqNaOH0.01molNH3?H2O和0.01molNaClc(NH3?H2O)=一001一=0.1mol?L」0.050.05c01一=->500所以[OH寸=jKbC=1.33X10^mol?L」Kb1.7710*.pH=11.12(2)混合后溶?中存在0.005molNH3?H2O0.005NH3Cln(NH4cl)/'pH-Tgn(NH3