《酸碱平衡与酸碱滴定法》习题答案

注：教材附录中给出的NH3和CH3CH2NH2的解离常数是Kbθ，而不是Kaθ

7-1 写出下列酸的共轭碱。

COOHHNO3 H2Y2- H2O H3O+ H2PO4- HCO3-

答：题目所给酸的共轭碱如下表所示： 2-+ 酸 HNO3 H2Y H2O H3O COOHCOOHCOOH CHCl2COOH

CHCl2COOH CHCl2COO -H2PO4 -HCO3 -共轭碱 HNO3 -HY OH H3O 3--+ COO-COOHHPO4 2-CO3 2- 7-2 写出下列碱的共轭酸。

-2-2- H2O NH3 H2PO4 HPO4 CO3

NH2HCO3- (CH2)6N4 答：题目所给酸的共轭酸如下表所示： 酸 共轭碱 酸 H2O H3O HCO3 -+ Y4-

-NH3 NH4 (CH2)6N4 +H2PO4 H3PO4 NH2HPO4 H2PO4 Y 4--2-CO3 HCO3 -2-共轭碱 H2CO3 (CH2)6N4H +NH3+HY 3- 7-3 已知下列各种弱酸的Kaθ值，求它们的共轭碱的Kbθ值，并将各碱按照碱性由强到弱的顺序进行排列。

① HCN Kaθ= 6.2×10-10 ② HCOOH Kaθ= 1.8×10 -4 ③ C6H5OH Kaθ= 1.1×10-10 ④ H3BO3 Kaθ= 5.8×10-10

⑤ HPO42- Ka1θ(H3PO4)= 7.6×10 -3， Ka2θ(H3PO4)= 6.3×10 -8， Ka3θ(H3PO4)= 4.4×10 -13

⑥ H2C2O4 Ka1θ = 5.9×10-2， Ka2θ = 6.4×10-5，

θθθθθθ

解：根据共轭酸碱对的关系式：KaKb= Kw可知：Kb=Kw/Ka，因此，以上各酸的共轭碱Kbθ计算如下：

(1) HCN的共轭碱为CN,其Kbθ= Kwθ/Kaθ=(1.00?10-14)/(6.2×10)=1.6×10

---4-11

(2)HCOOH的共轭碱为HCOO,其Kbθ= Kwθ/Kaθ=(1.00?10-14)/(1.8×10)=5.6×10

--10-5

(3)C6H5OH的共轭碱为C6H5O,其Kbθ= Kwθ/Kaθ=(1.00?10-14)/(1.1×10)=9.1×10

--10

-5

1

(4)H3BO3的共轭碱为H4BO4,其Kbθ= Kwθ/Kaθ=(1.00?10-14)/( 5.8×10)=1.7×10

2-3--13-2

(5)HPO4的共轭碱为PO4,其Kbθ= Kwθ/Ka3θ=(1.00?10-14)/(4.4×10)=2.3×10

--2-13

(6)H2C2O4的共轭碱为HC2O4,其Kbθ= Kwθ/Ka1θ=(1.00?10-14)/(5.9×10)=1.7×10 根据以上计算结果，各酸的共轭碱从强到弱依次为： 3-------PO4 〉C6H5O >H2BO3 >CN >HCOO >HC2O4

--10

-5

7-4 0.010 mol·L-1 HAc溶液的电离度α为0.042，求HAc的Kaθ及该溶液的H+ 浓度c ( H+)。如果在500 mL上述溶液中，加入2.1g NaAc（设体积不变），求该溶液的电离度α及H+ 浓度c( H+)，上述结果说明什么问题？

解：由于α<5%，根据稀释定律：

2-1-12-5

Kaθ?(c0/cθ)α=(0.010 mol·L/ 1mol·L) ×0.042=1.764×10 +-1-4-1c(H)=c0×α=0.010 mol·L×0.042=4.2×10 mol·L

在500mL上述溶液中，加入2.1gNaAc后，溶液中NaAc的浓度为：

-1

c(NaAc)=n(NaAc)/V(NaAc)=(2.1g/83.034g?mol)/0.5L=0.051mol/L 加入ＮａＡｃ后，ＨＡｃ的解离度更小，因此：

-1－

ｃ(HAc) ?0.010 mol·L，ｃ(Ac) ?0.051mol/L， 则：

根据解离常数计算公式可知：

cH???c?HAc?/c??0.010?5?6?mol/L? ?K??c?1.764?10??3.459?10??cAc/c0.051?a????cH?/c?HAc??3.459?10?6/0.010?3.459?10?4

上述结果表明，加入NaAc后，HAc的解离度大大降低了，也就是同离子效应。

??7-5 写出下列化合物水溶液的质子条件式：

（1）H3PO4 （2）NaH2PO4 （3）(NH4)2S （4）NH4HCO3 （5）Na3PO4

（6）NH3 + NaOH （7）HAc + H3BO3 （8）HCl + HAc （9）NH4F

解：

(1) 选择H3PO4和H2O为零水准，则溶液中的质子转移情况：

-+2-+

H3PO4+H2O=H2PO4+H3O H3PO4+2H2O=HPO4+2H3O

3-+-+

H3PO4+3H2O=PO4+3H3O H2O +H2O=OH+H3O

-2-3--+

故PBE: c(H2PO4)+2c(HPO4)+3c(PO4)+c(OH)=c(H)

-(2) 选择H2PO4和H2O为零水准，则溶液中的质子转移情况：

-2-+-3-+

H2PO4+H2O=HPO4+H3O H2PO4+2H2O=PO4+2H3O

---+

H2PO4+H2O= OH + H3PO4 H2O+H2O=OH+H3O

2-3--+

故PBE: c(HPO4)+2c(PO4)+c(OH)=c(H)+c(H3PO4)

+2-(3) 选择NH4，S和H2O为零水准，则溶液中的质子转移情况：

++2---2---+NH4+H2O=NH3+H3O S+ H2O=OH+HS S+2H2O=2OH+H2S H2O+H2O=OH+H3O

-+-故PBE: c(NH3)+c(OH)=c(H)+c(HS)+ 2c(H2S)

+-(4) 选择NH4，HCO3和H2O为零水准，则溶液中的质子转移情况：

++---+2--+NH4+H2O=NH3+H3O HCO3+ H2O=OH+H2CO3 HCO3+ H2O= H3O+CO3 H2O+H2O=OH+H3O

-2-+

故PBE: c(NH3)+c(OH)+c(CO3)=c(H)+ c(H2CO3)

3-(5) 选择PO4和H2O为零水准，则溶液中的质子转移情况： 3-2--3---PO4+H2O=HPO4+OH PO4+2H2O=H2PO4+2OH 3---+

PO4+3H2O=H3PO4+3OH H2O+H2O=OH+H3O

2

故PBE: c(HPO4)+2c(H2PO4)+ 3c(H3PO4)+ c(H)=c(OH)

(6)选择NH3、NaOH和H2O为零水准，则溶液中的质子转移情况：

+--++-NH3+H2O= NH4 + OH H2O+H2O=OH+H3O NaOH = Na+ OH +++-故PBE: c(NH4)+c(H)+ c(Na)=c(OH)

(7)选择HAc、H3BO3和H2O为零水准，则溶液中的质子转移情况：

-+-+-+

HAc+H2O= Ac +H3O H2O+H2O=OH+H3O H3BO3+2H2O=B(OH)4+H2O

---+

故PBE: c(Ac)+c(OH)+c(B(OH)4)=c(H)

(8)选择HAc、HCl和H2O为零水准，则溶液中的质子转移情况：

-+-++-HAc+H2O= Ac +H3O H2O+H2O=OH+H3O HCl+H2O=H2O+Cl ---+

故PBE: c(Ac)+c(OH)+ c(Cl)= c(H)

+-(9) 选择NH4、F和H2O为零水准，则溶液中的质子转移情况：

++---+NH4+ H2O= H3O+NH3 F+ H2O= OH+HF H2O+H2O=OH+H3O

-+

故PBE: c(OH)+ c(NH3)= c(H)+ c(HF)

2--+

-

7-6 利用分布系数，计算pH = 3.00，0.10 mol·L-1 NH4Cl溶液中NH3和NH4+ 的平衡浓度。

解：PH=3.00时，根据一元弱酸体系分布系数的计算公式：

cH?1.0?10?3mol?L?1?NH???1.0 ????14?3?1?1cH?Kac1.0?10mol?L?10?1mol?L1.8?10?5??4?????????a??NH3??Kc1.8?10??14???cH?Kac1.0?10?3mol?L?1?10?510?14?1mol?L?11.8?10?5?1mol?L?1?5.6?10?7

根据分布系数的计算公式可知： ++-1-1

c(NH4)=?(NH4)c0=1.0?0.10 mol·L=0.10 mol·L

-7-1-8-1

c(NH3)= ?(NH3)c0=5.6?10?0.10 mol·L=5.6?10 mol·L

7-7 计算下列各水溶液的pH。 （1）0.100 mol·L-1HAc溶液 （2）0.150 mol·L-1 二氯乙酸溶液 （3）0.100 mol·L-1NH4Cl溶液 （4）0.400 mol·L-1H3PO4溶液 （5）0.100 mol·L-1KCN溶液 （6）0.0500 mol·L-1Na3PO4溶液

（7）0.025 mol·L-1邻苯二甲酸氢钾溶液 （8）1.00×10-4 mol·L-1 NH4Ac溶液

（9）1.00×10-3 mol·L-1 Na2HPO4溶液

解： (1) ∵

??14c0Ka/c??0.100?1.8?10?5?1.8?10?6?20K??2.0?10?13，w?20?1.0?10并且，c0/cKa?0.1/1.8?10∴ 采用一元弱酸浓度的最简式：

????5??5.6?103?500

??cH??Kacc0?1.8?10?5?0.1?1.3?10?3mol?L?1

????3

PH=-lgc(H)=2.9 (2) ∵

??14?13，c0Ka/c??0.150?5.0?10?2?7.5?10?3?20K??20?1.0?10?2.0?10w?并且，c0/c?Ka?0.150/5.0?10?2?3?500

+

??∴ 采用一元弱酸浓度的近似式：

???2?2???Kac?Kac?4Kacc0?5.0?10?2?cH??2 ?6.5?10?2mol?L?1????5.0?10?2?22?4?5.0?10?2?0.150??PH=-lgc(H)=1.2 (3) Ka?Kw/ Kb?10????14+

1.8?10?5?5.56?10?10

∵

??14?13，c0Ka/c??0.100?5.56?10?10?5.56?10?11?20K??20?1.0?10?2.0?10w?并且，c0/c?Ka?0.100/5.56?10?10?1.80?108?500

??∴ 采用一元弱酸浓度的最简式：

??cH??Kacc0?5.56?10?10?0.100?7.5?10?6mol?L?1

????PH=-lgc(H)=5.1

(4) ∵Ka1θ=7.6?10-3>> Ka2θ=6.3?10-8

∴H3PO4水溶液的酸度计算可以按照一元弱酸水溶液处理；

???3?3??14又∵c0Ka?2.0?10?13 1/c?0.400?7.6?10?3.04?10?20Kw?20?1.0?10?并且，c0/c?Ka?0.400/7.6?10?3?52.63?500

+

??∴ 采用一元弱酸浓度的近似式：

???2?2???KaKa?4Ka?7.6?10?3?1c?1c1cc0?cH??2 ?5.15?10?2mol?L?1???7.6?10?2?32?4?7.6?10?3?0.400?? PH=-lgc(H)=1.3 (5) Kb?Kw/ Ka?10????14+

6.2?10?5?10?1.61?10?5

∵c0Kb/c?0.100?1.61?10?????14?1.61?10?6?20K??2.0?10?13 w?20?1.0?10?5并且，c0/cKb?0.100/1.61?10∴ 采用一元弱碱浓度的最简式：

???6.2?103?500

??cOH??Kbcc0?1.61?10?5?0.100?1.27?10?3mol?L?1

????4

POH=-lgc(OH)=2.9 PH=14-POH=11.1

??10(6) Kb1?K?/ Kwa3??14-

4.4?10?13?2.27?10?2

∵

???2?14c0Kb?1.14?10?3?20K??2.0?10?131/c?0.050?2.27?10w?20?1.0?10

??2并且，c0/c?Kb?2.2?500 1?0.050/2.27?10??∴ 采用一元弱碱浓度的近似式：

???2?2???KbKb?4Kb?2.27?10?2?1c?1c1cc0?cOH??2 ?2.4?10?2mol?L?1???2.27?10?2?22?4?2.27?10?2?0.050??

-POH=-lgc(OH)=1.62 PH=14-POH=12.38

-3-6

(7) Ka1θ=1.1?10;Ka2θ=3.9?10

??6?8???14∵c0Ka?2.0?10?13 2?0.025?3.9?10?9.75?10?20Kwc?20?1.0?10???3?2c0?0.025?20Ka1c?20?1.1?10?2.2?10

∴采用两性物质酸度计算最简式：

???2cH??Ka?1.1?10?3?3.9?10?6?6.5?10?5 1Ka2c??PH=-lgc(H)=4.2

-5+-10

(8) Kaθ(HAc)=1.8?10 Kaθ(NH4)=5.6?10 可根据教材公式7-26进行计算该溶液的酸度

+

cH∵

?????K?NH?c?a?4????2???KcKHAcc0wa ??Ka?HAc?c?c0?????14c0KaNH4?10?4?5.6?10?10?5.6?10?14?20K??2.0?10?13 wc?20?1.0?10??HAc?c??20?1.8?10?5?3.6?10?4 c0?1.0?10?4?20Ka??∴不能进行近似计算，把数据代入教材公式7-26得：

+-7c(H)=1.0?10

+

PH=-lgc(H)=7.0

-3-8-13

(9) Ka1θ=7.6?10;Ka2θ=6.3?10 Ka3θ=4.4?10

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0spf.html