北京大学定量分析化学简明教程习题

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第三章 酸碱平衡与酸碱滴定法

1．从手册中差出下列各酸的酸度常数pKa，计算各酸的Ka与相应共轭碱的Kb

值。

H3PO4，H2CO4，苯甲酸，NH4+，

解：H3PO4：pKa1=2.16 pKa2=7.21 pKa3=12.32

H2CO4：pKa1=1.25 pKa2=4.29 苯甲酸：pKa1=4.21 NH4+： pKa1= NH3： pKb=4.75

H3PO4： pKb1=pKw-pKa3=14-12.32=1.68

Kb1=1.0?10-1.68=2.1?10-2

PKb2=14-7.21=6.79 Kb2=1.6?10-7

pKb3=14-2.16=11.84 Kb3=1.4?10-12

H2C2O4：pkb1=14.0-4.29=9.71 Kb1=1.9?10-10 pKb2=14.0-1.25=12.75 Kb2=1.8?10-13 苯甲酸： pKb=14.0-4.21=9.79 Kb=1.6?10-10 NH4+： pKa=14.0-4.75=9.25 Ka=5.6?10-10

2．(1) 计算pH=5.0，H3PO4分布系数(或摩尔分数)δ3,δ2,δ1,δ

0 。

(2) 假定H3PO4各种形体总浓度是0.050 mol/L ，问此时H3PO4 ，H2PO4- ， HPO42- ，PO43-的浓度各为多少？

解： 查表得： pKa1=2.16 , pKa2=7.21 , pKa3=12.32

(1) ?H3PO4?[H]?3?2?3?[H]?Ka1[H]?Ka1Ka2[H]?Ka1Ka2Ka

3 当pH＝5.0时，有：

?H3PO4?[H]?2?3?Ka1[H]?Ka1Ka2[H]

?1010?2.16?10?15?2.16?7.21?5.0?1010?15

?6.9?10?13?4.3?10?15?0.0014?2?

?H2PO?4?Ka1[H]3?2[H?]?Ka1[H]?Ka1Ka2[H]?Ka1Ka2Ka3

?1010?2.16?10?2.16?10?2.16?7.21?5.0?10?13?13

?6.92?106.96?10?0.99

?HPO?4?Ka1Ka2[H]3?2?2?[H?]?Ka1[H]?Ka1Ka2[H]?Ka1Ka2KaKa?22

3 ?[H]?Ka?1010?5.0?7.21?10?7.21

?4.3?106.9?10?15?13?0.0062

?PO3?43?Ka1Ka2Ka3[H?]?Ka1[H]?Ka1Ka2[H]?Ka1Ka2Ka33?2?

?10?2.16?7.21?12.32?136.9?102.04?106.9?10

?22 ??13?3.0?10?10

(2) [H3PO4]＝δ [H2PO4-]＝δ

-5

H3PO4C=0.0014×0.050=7.0×10 (mol /L) H2PO4-C=0.99×0.050=0.050 (mol /L) 2--4

HPO4C=0.0062×0.050=3.1×10 (mol /L)

[HPO42-]＝δ[PO43-]＝δ

3--10-2-11

PO4C=3.0×10×5.0×10=1.5×10 (mol /L)

3. 某溶液含有HAc，NaAc和Na2C2O4, 浓度分别为0.80，0.29和1.0×10-4mol/L， 计算此溶液中C2O42-的平衡浓度。 解： [H?]?KHAcCHAcCAc??1.75?10?5?0.800.29?4.83?10?5(mol/L)

?C2O42??Ka1Ka??22[H]?Ka1[H]?Ka1Ka2?10?1.25

? ?10?1.25?4.294.83?10?10?5.54?7?4.83?10?5?10?1.25?4.29104.83?5.62?102.88?102.71?102??10?5.54

?6?6 ?2??6?2.88?10?0.52

[C2O4]??COC＝0.52×10-4 = 5.2×10-5

24

4. 三个烧杯中分别盛有100ml 0.30mol/L HAc，欲分别调节pH值至 4.50，5.00及5.50，问应分别加入2.0 mol/L的NaOH溶液多少毫升？ 解： 已知 Ka＝1.75×10-5

pH＝4.50： ?Ac??KaKa?[H]??1.75?101.75?10?5?5?4.50?10?0.356

达到终态平衡状态时，NaAc的物质的量与NaOH物质的量相等

nNaAc＝nNaOH＝2.0x

x?0.3?100?2.0?Ac?5.3 (ml)

同理： pH＝5.50时 ?Ac??KaKa?[H]?Ac??1.75?101.75?10?5?5?6?3.16?10?0.847

x?0.3?100?2.0?12.7

同理： pH＝5.00时

?Ac??KaKa?[H]?Ac??1.75?101.75?10?5?5?5?10?0.636

x?

0.3?100?2.0?9.5

5. 已知NH4+的pKa＝9.25，计算I=0.10时 ，NH4+的pK 解： NH4+＝H+＋NH3

Ma和pKaC

KCa?[H][NH3][NH???4]??H/??H???NH3/??4NH3?NH??Ka/??

NH?4??H?NH?NH?4?3·NHH?4NHH4???

? 当I = 0.10时， ?lg?H??0.509?0.10.11?0.328?9??0.509?6.3161.93?0.083

γ 或查表 γ γ 所以 KHH

++

=0.825 =0.826

+

NH4

Ca=0.745

?NHH4?Ka?????H?NH/??3NH?43??NH?4/??5.1?10?10

NH pKaC?9.29 KaM??H[NH3]?[NH?4]??H?NH3/??NH?43?NH?4/?

NH?Ka?NH?4 ＝10-9.25×0.745

=4.19×10-10=4.2×10-10

KaM= 9.38

6. 写出下列物质水溶液的质子条件

NH3，NH4Cl，Na2CO3，KH2PO4，NaAc+H3PO3

解：NH3：

[H+]+[NH4+] = [OH-]

NH4Cl： [H+]＝[NH3]+ [OH-]

Na2CO3： [H+]+[HCO3-]+2[H2CO3] = [OH-] KH2PO4： [H+]+[H3PO4] = [HPO42-]+2[PO43-]+[OH-] NaAc+H3PO3： [H+]+[HAc] = [H2BO3-]+[OH-]

7. 计算下列各溶液的pH值：

(1) 0.10M ClCH2COOH（氯乙酸） pKa＝2.86 (2) 0.10M 六次甲基四胺 （CH2）6N4 pKb＝8.87 (3) 0.010M 氨基乙酸 pKa1＝2.35 pKa2＝9.78

(4) 氨基乙酸溶液等当点（即NH3+CH2COOH和NH2CH2COO－两种离子的浓

度相等时）

(5) 0.10M Na2S pKa1＝7.05 pKa2＝12.92 (6) 0.010M H2SO4 pKa2＝1.92 解：(1) C/Ka?[H]??0.1010?2.86?500

?Ka?Ka22?4KaC

?4?10?2.86?1.0 ??10?2.86?10?2.86?22?0.00138?1.9?102?6

?4 ??4?1.38?10?0.011

pH＝1.96

(2) [OH-]?CK6?0.10?10?8.87?1.2?10?5

pOH = 4.94 pH = 9.06 (3)

氨基乙酸为两性物质

[H]??Ka2[HA]?Kw1?[HA]Ka1??

忽略水的离解，

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