分析化学习题解答 滴定分析法

分析化学习题解答

上册

华中师范大学 东北师范大学 陕西师范大学 北京师范大学

合编

第五章 滴定分析法

湛江师范学院化学科学与技术学院

杜建中

1.写出下列各酸的共轭碱：H2O，H2C2O4，H2PO4-，HCO3-，C6H5OH，C6H5NH3+，HS-， Fe(H2O)63+，R-NH+CH2COOH.

答： H2O的共轭碱为OH； H2C2O4的共轭碱为HC2O4；

H2PO4-的共轭碱为HPO42-； HCO3-的共轭碱为CO32-； C6H5OH的共轭碱为C6H5O-； C6H5NH3+的共轭碱为C6H5NH2； HS的共轭碱为S； Fe(H2O)6的共轭碱为Fe(H2O)5(OH)； R-NH2+CH2COOH的共轭碱为R-NHCH2COOH。

2. 写出下列各碱的共轭酸：H2O，NO3-，HSO4-，S2-，C6H5O-，Cu(H2O)2(OH)2，(CH2)6N4，

COO--

-

-2-3+2+

COO-R—NHCH2COO-，

。

答：H2O的共轭酸为H3O+； NO3-的共轭酸为HNO3；

-2-- HSO4的共轭酸为H2SO4； S的共轭酸为HS；

C6H5O-的共轭酸为C6H5OH Cu (H2O)2(OH)2的共轭酸为Cu(H2O)3(OH)+； (CH2)6N4的共轭酸为(CH2)6N4H+； R-NHCH2COO-的共轭酸为R-NHCH2COOH，

COO-COO--COOCOOH- 的共轭酸为

3.通过物料平衡、电荷平衡写出（1）(NH4)2CO3、NH4HCO3溶液的PBE浓度为c(mol/L)。 解： (NH4)2CO3 ＝ 2NH4+ + CO32-

CO32－ + H2O ＝ HCO3－ + OH -

HCO3- + H2O ＝ H2CO3 + OH - NH4+ ＝H+ + NH3 H2O ＝ H+ + OH - MBE：[NH4+] + [NH3] = 2C

[H2CO3] + [HCO3-] + [CO32-] = C

CEB：[NH4+] +[H+] = [OH－] + [HCO3-] + 2[CO32-] PBE：[H+] = [OH -] + [NH3] - [HCO3-] - 2[CO32-]

NH4HCO3 ＝ NH4+ + HCO3-

NH4 ＝H+ NH3 HCO3- ＝ H+ + CO32-

HCO3- ＋ H2O ＝ H2CO3 ＋OH -

H2O ＝ H + OH

MBE：[NH4+] + [NH3] = C

[H2CO3] + [HCO3-] + [CO32-] = C

+

-

++

CEB：[NH4+] +[H+] = [OH -] + [HCO3-] + 2[CO32-] PBE：[H+] = [NH3] + [CO32-] + [OH -]- [H2CO3] 4.写出下列酸碱组分的MBE、CBE、PBF，浓度为Cmol/L。 (1)KHP (2)NaNH4HPO4 (3)NH4H2PO4 (4)NH4CN 解：(1)KHP HP- + H2O = H2P + OH - HP = H+ P

+

-

+ 2-

-

H2O = H + OH

MBE：[K+] = C [H2P] + [ HP-] + [P2-] = C CEB：[H+] + [K+] = [OH -] + [HP-] + 2[P 2-] PBE：[H+] = [OH -] + [P2-]- [H2P]

(2)NaNH4HPO4

NH4+ ＝ H+ + NH3

HPO4 = H+ PO3

HPO4 +H2O = H2PO4 + OH HPO4 +2H2O = H3PO4 + 2OH

H2O ＝ H + OH

MBE：[Na] = C [NH4] + [NH3] = C

[H3PO4] + [H2PO4-] + [HPO42-] + [PO33-] = C

CEB：[Na+] + [NH4+] +[H+]= [H2PO4- ] +2 [HPO42-] +3 [PO33-] + [OH -] PBE：[H+] = [NH3] + [PO33-] + [OH -]- [H2PO4-] - 2[H3PO4]

(3)NH4H2PO4

NH4+ = H+ + NH3 H2PO4- = H+ + HPO42- H2PO4 = 2H+ PO4 H2PO4- + H2O = H3PO4 + OH - H2O = H+ + OH－

MBE：[NH4+] + [NH3] = C

[H3PO4] + [H2PO4-] + [HPO42-] + [PO33-] = C

CEB：[NH4+] +[H+]= [H2PO4-] +2 [HPO42-] +3 [PO33-] + [OH -]

PBE：[H+] = [NH3] +[ HPO42-] +2[PO33-] + [OH -]- [H3PO4] (4)NH4CN

NH4+ = H+ + NH3 CN- + H2O = HCN + OH - H2O = H+ + OH -

MBE：[NH4+] + [NH3] = C；[CN - ] + [HCN ] = C

-

2-2-2-

+ 3-

--

-

+ -

++

+ 3-

CEB：[NH4+] + [H+] = [HCN] + [OH - ] PBE：[H+] = [NH3] + [OH - ]-[HCN]

5.（1）讨论两种一元弱酸混合溶液的酸碱平衡问题，推导其H浓度计算公式。 （2）0.10 mol·L-1NH4Cl和 0.10 mol·L-1H3BO3混合液的pH值。

答：(1)设HB1和HB2分别为两种一元弱酸，浓度分别为CHB1和CHB2 mol·L。两种酸的混合 液的PBE为：

[H]=[OH]+[B1]+[B2]

混合液是酸性，忽略水的电离，即[OH-]项可忽略，并代入有关平衡常数式得如下近似式 [H?]?[HB1]KHB1[H]?+

-1

+

---

?[HB2]KHB2[H]?

[H?]?[HB1]KHB1?[HB2]KHB2 (1)

当两种都较弱，可忽略其离解的影响，[HB1]≈CHB1 ，[HB2]≈CHB2 。式（1）简化为

[H?]?CHB1KHB1?CHB2KHB2 (2)

+

若两种酸都不太弱，先由式（2）近似求得[H]，对式（1）进行逐步逼近求解。 (2) KNH3?1.8?10?5 KNH?10?4?KW/KNH3?1.0?10?14/1.8?10?5?5.6?10?10

KH3BO3?5.8?10[H]??，根据公式[H?]?CHB1KHB1?CHB2KHB2得：

?10CHB1KHB1?CHB2KHB2??50.1?5.6?10?0.1?5.8?10?10

?1.07?10(mol/L)

pH = lg（1.07×10-5 ）= 4.97

6．根据图5—3说明NaH2PO4—Na2HPO4 缓冲溶液适用的pH范围。 答：范围为7.2±1。

7．若要配制（1）pH=3.0，（2）pH=4.0 的缓冲溶液，现有下列物质，问应该选那种缓冲体系？ 有关常数见附录一之表1。

COO-COO- （1）

（2）HCOOH （3）CH2ClCOOH （4）NH3+CH2COOH（氨基乙酸盐）

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的溶液须选（1），(2)（3），（4）；配制pH=4.0须选（1），（2）。 8.下列酸碱溶液浓度均为0.10mol/L，能否采用等浓度的滴定剂直接准确进行滴定，若能滴定，应选用什么标准溶液和指示剂？

（1）HF （2）NaNH4HPO4 （3）NH4H2PO4 （4）NaHS （5）NaHCO3 （6）(CH2)6N4 （7）(CH2)6N4·HCl （8）CH3NH2

解：(1) Ka=7.2×10-4；cspKa=0.05×7.2×10-4=3.6×10-5>10-8；能直接滴定，选用NaOH标准溶液、酚酞做指示剂。

(2) Kb2 =1.6×10-7；cspKb2=0.05×1.6×10-7= 8×10-9≈10-8；相对误差≈±0.5%时能直接滴定，选用HCl标准溶液、甲基橙做指示剂。

(3) Ka2=6.3×10-8；cspKa2=0.05×6.3×10-8= 3.1×10-9<10-8；相对误差≈±0.5%时能直接滴定，选用NaOH标准溶液、酚酞做指示剂。

(4) Ka1=5.7×10-8；Kb2=Kw/Ka1=1.0×10-14/5.7×10-8=1.8×10-7；cspKb2=0.05×1.8×10-7=8.8×10-9≈10-8；相对误差≈±0.5%时能直接滴定，选用HCl标准溶液、甲基橙做指示剂。

(5) Ka2=5.6×10-11；Kb1=Kw/Ka2=1.0×10-14/5.6×10-11=1.8×10-4；cspKb1=0.05×1.8×10-4=9×10-6 >10-8；能直接滴定，选用HCl标准溶液、甲基橙做指示剂。

(6) Kb=1.4×10-9；cspKb=0.05×1.4×10-9=7×10-11<10-8；不能直接滴定。

(7) Kb=1.4×10-9；Ka=Kw/Kb=1.0×10-14/1.4×10-9=1.7×10-6；CspKa=0.05×1.7×10-6 = 8.5×10-8>10-8， 能直接滴定，选用NaOH标准溶液、酚酞做指示剂。

(8) Kb= 4.2×10-4；cspKb=0.05×4.2×10-4 = 2.1×10-5>10-8；能直接滴定，选用HCl标准溶液、甲基橙做指示剂。

9.强碱（酸）滴定一元弱酸（碱），CspKa（Kb）≥10-8就可以直接准确滴定。假如用Kt表示滴定反应的形成常数，那么该反应的cspKt应为多少？

解： Kt?KaKw?Ka?Kw?K tcspKa= cspKwKt≥10-8 cspKt≥10-8/10-14 = 106

10．为什么一般都用强酸（碱）溶液作酸（碱）标准溶液？为什么酸（碱）标准溶液的浓度不 宜太浓或太稀？

答：用强酸或强碱作滴定剂时，滴定反应的平衡常数Kt较大，反应进行的较完全。但酸（碱） 标准溶液的浓度太浓，滴定终点过量的体积一定时，产生的误差增大；若太稀，终点时指示剂变色不明显，故滴定的体积也会增大，致使误差增大。故酸（碱）标准溶液的浓度均不宜太浓或太稀。

11.下列多元酸（碱）、混合酸（碱）溶液中每钟酸（碱）的分析浓度均为0.10mol/L（标明的除外），能否用等浓度的滴定剂准确进行分步滴定或分别滴定？如能直接滴定法（包括总量），根据计算pHsp选择适宜的指示剂。

解：因为计算pHsp是为了选择适宜的指示剂，为计算方便，用最简式计算计量点时的pH值。

0.0006 ×1.0 × 44 = 0.026（g）

(2) 由于NaOH溶液吸收了CO2，用酚酞做指示剂带来的误差为 Et?0.102?60.1020 %?100%?0.60.102034用0.1000mol/L HCl溶液滴定20.00mL 0.10mol/L NaOH，若NaOH溶液中同时含有 0.20mol/L NaAc，(1)求计量点时的pH；(2)若滴定到pH=7.00结束，有多少NaAc参加了反应？

解： (1)计量点时溶液的pH由溶液中的NaAc决定，计量点时溶液体积增大一倍

cKb＞400；cKb＞20Kw

cAc?Kb?0.10?5.6?10?10?OH?????sp?7.48?10(mol/L)

?6pH=8.87

(2) pH=7.00时，

pH?pK?lganAnHc??4.7?60.2?0lg0.0?2n0HnHAcAc

Ac7.00?4.76?lg0.20?0.020?nHAcnHAc?2.26

0.20?0.020?nHAcnHAc?182 → nHAc?2.2?10(mol) 0.0000220.20?0.020?5?HAc??100%?0.55%?0.6%

?或：??Ac??sp?cAc??Ac??0.10?=c0.02?01.8?1010?7.00?5?5?1.8?10?0.0994(mol/L)

ωH0.-200.02?00.?09940.20A0.040?100%=0. 65.称取含硼酸及硼砂的试样0.6010g，用0.1000mol/L HCl标准溶液滴定，以甲基红为指示剂，消耗HCl 20.00mL；再加入甘露醇强化后，以酚酞为指示剂，用0.2000mol/L NaOH标准溶液滴定消耗30.00mL。计算试样中硼酸和硼砂的质量分数。

解：以甲基红为指示剂，将硼砂滴定至H3BO3

Na2B4O7?10H2O?2HCl?4H3BO3?2NaCl?5H2OnNa2B4O7?10H2O?1nHCl?1?0.02000?0.1000

221?0.02000?0.1000?381.42?硼砂=2?100％=63.46％

0.6010加入甘露醇强化后以酚酞为指示剂，将硼酸滴定至甘露醇硼砂阴离子（相当将H3BO3滴定成H2BO3，nH-3BO3(总)。 ?nNaOH）

.

nH3BO3?nNaOH?4nNa2B4O7?10H2O?0.2000?0.03000?4?1?0.1000?0.020002

=0.002000(mol)

?硼酸＝0.002000?61.830.6010?100％＝20.58％

36.含有酸不溶物的混合碱试样1.100g，水溶解后用甲基橙为指示剂，滴定至终点时用去HCl溶液(THCl/CaO=0.01400g/ml)31.34mL；同样质量的试样改用酚酞作指示剂，用去上述HCl标准溶液滴定至终点时用去13.30mL，计算试样中不与酸反应的杂质的质量分数。

解： 根据题意知上述混合碱为NaHCO3和Na2CO3组成

2?0.01400?1000cHCl?1.00056.08?0.4992(mol/L)

?100%

?NaHCO?30.4992?(0.03140?2?0.01330)?84.011.100 =18.30％

1?0.4992?2?0.01330?106.0?2?100%?63.98%

1.100 ?Na2CO3酸不溶物％ =17.72％

37.某试样中仅含NaOH和Na2CO3，称取0.3720g试样用水溶解后，以酚酞为指示剂，消耗0.1500mol/L HCl溶液40.00mL，问还需多少毫升HCl溶液达到甲基橙的变色点？

解：以酚酞为指示剂，NaOH被完全滴定，Na2CO3被滴定至NaHCO3

NaOH + HCl = NaCl + H2 O

Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + H2O

设混合液品中含有Na2CO3的质量为x g

x106.0?0.3720?x40.08?0.1500?0.04000

x＝0.2115g

再用甲基橙为指示剂，NaHCO3被滴定至CO2和H2O

NaHCO3 + HCl = NaCl + CO2 + H2O

设需v毫升HCl溶液达到甲基橙的变色点

nNaHCO3?0.2115106.0?0.1500?v

V＝13.30ml

38干燥的纯NaOH和NaHCO3按2∶1的质量比混合后溶于水中，并用盐酸标准溶液滴定。用酚酞作指示剂时用去盐酸的体积为V1；继续用甲基橙作指示剂，又用去盐酸的体积为V2，求V1/V2(3位有效数字)。

解：当NaOH和NaHCO3按2∶1的质量比混合后溶于水中，过量的NaOH与NaHCO3反应形成NaOH和Na2CO3混合溶液，由题意知：

溶解前：nNaOH?2m40.002m40.00?mol；nNaHCO3=m84.01m84.01mmol

溶解后:nNaOH?；nNa2CO3?84.01

以酚酞为指示剂时，NaOH被完全滴定，Na2CO3被滴定至NaHCO3，消耗HCl标准溶

液的物质的量为n1HCl?nNaOH?nNa2CO3?2m40.00?m84.01?m84.01?2m40.00(mol)；以甲基橙

为指示剂，NaHCO3被滴定为CO2和H2O，消耗HCl标准溶液的物质的量为

n2HCl?nNaHCO3?nNa2CO3?m84.01(mol)

n1HCln2HCl?cHClV1cHClV22m?40.00?V1?2?84.01?4.20

mV240.0084.0139.某溶液中可能含有H3PO4或NaH2PO4或Na2HPO4，或是它们不同比例的混合溶液。以酚酞为指示剂，用48.36mL 1.000mol/L NaOH标准溶液滴定至终点；接着加入甲基橙，再用33.72mL 1.000mol/L HCl 溶液回滴至甲基橙终点。问混合后该溶液组成如何？并求出各组分的物质的量（mmol）。

解：用酚酞作指示剂可将H3PO4或NaH2PO4滴定至Na2HPO4，用甲基橙作指示剂可将Na2HPO4

回滴定至NaH2PO4，溶液中H3PO4和Na2HPO4不能共存，由题意知该混合液由H3PO4和NaH2PO4组成

nH3PO4?(48.36?33.72)?1.000?14.64(mmol)

nNaH2PO4?[48.36?2?(48.36?33.72)]?1.000?19.08(mmol)

40称取3.000g磷酸盐试样溶解后，甲基红作指示剂，以14.10mL 0.5000mol/LHCl溶液滴定至终点；同样质量的试样，用酚酞作指示剂，需5.00mL 0.6000mol/LNaOH溶液滴定至终点（1）试样组成如何？（2）计算试样中P2O5的质量分数。

解：甲基红作指示剂用HCl可将Na3PO4、Na2HPO4滴定至 NaH2PO4

酚酞作指示剂用NaOH可将NaH2PO4滴定至Na2HPO4 ；由题意知此磷酸盐试样由H2PO4- 和HPO42- 组成。

nHPO2??0.01410?0.5000(mol)；nH4?2PO4?0.00500?0.6000(mol)

nP?nHPO2??nH4?2PO4?0.01410?0.5000?0.00500?0.6000(mol)

?PO251?(0.01410?0.5000?0.00500?0.6000)?141.96 ?23.000 = 23.78％

41.称取粗铵盐1.000g，加入过量NaOH溶液并加热，逸出的氨吸收于56.00mL 0.2500mol/L H2SO4中，过量的酸用0.5000mol/L NaOH回滴，用去碱1.56mL。计算试样中NH3的质量分数。

?(解： 2NH3?H2SO4NH)42S O?2HO2 H2SO4?2NaOH?NaSO24nNH3?2?(0.05600?0.2500?1?0.00156?0.5000)?0.02722(mol)

2?NH?0.02722?17.0331.000?100%?46.36%

42.食用肉中蛋白质含量的测定，是将按下列方法测得的N的质量分数乘以6.25即得结果。称取2.000g干肉片试样用浓硫酸（汞作催化剂）煮沸，直至存在得氮完全转化为硫酸氢铵。再用过量NaOH处理，放出的NH3吸收于50.00mL H2SO4(1.00mL相当于0.08160g Na2O)中。过量的酸需要28.80mL NaOH(1.00mL相当于0.1266g邻苯二甲酸氢钾)返滴定。计算肉片中蛋白质的质量分数。

?(解： 2NH3?H2SO4NH)42S OH2SO4?2NaOH?Na2SO4?2H2O

H2SO4?Na2O?Na2SO4?H2O

cH2SO4?TH2SO4/Na2O?1000MNa2OTNaOH/KHP?1000MKHP?0.01860?100062.000.1266?1000204.22?0.3000(mol/L)

cNaOH???0.6199(mol/L)

nNH3?2?(nH2SO4－1nNaOH) 2?2?(0.05000?0.3000?1?0.02880?0.6199)=0.01215(mol)

2蛋白质％=

0.01215?14.01?6.252.000?100%?53.19%

43.称取不纯的未知一元弱酸HA(摩尔质量为82.00g/mol)试样1.600g，溶解后稀释至60.00mL，以0.2500mol/L NaOH进行电位滴定。已知HA被中和一半时溶液的pH＝5.00，而中和至计量点时溶液pH＝9.00。计算试样HA的质量分数。

解：中和至一半时[HA]=[A]

pKa?pH?lg[A][HA]?-

?pH?5.00

?2计量点时 [OH]??KbcA??cA??[OH]Kb?9.00

计量点时：cA??(10?5.00)210?0.10(mol/L)

0.060cHA?0.2500VNaOH； 0.060cHA?(60?VNaOH)cA

VNaOH = 40 mL；滴定至终点V总= 60+40 (mL) ?HA?0.10?(0.060?0.040)?82.01.600?100%?51%

44.在20.00mL 0.1000mol/L HA(Ka=1.0×10-7)溶液中加入等浓度的NaOH溶液20.02mL，计算溶液的pH。

解：当加入20.02ml 0.100mL NaOH溶液，形成A－和NaOH的混合溶液，A-的Kb=1.0×10-7

cA??0.050mol/L；cNaOH?0.100?0.0240.02?0.00005(mol/L)

?OH?????(cNaOH?Kb)?(cNaOH?Kb)?4(cA??cNaOH)Kb22

?7.00 ?5?10?10?5?7.00?(?5?10?5?107.00?)24(0?.0500.?00005)2-4.00

10 = 10

pH =10.00

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1952.html