湖南理工学院无机化学课件之复习题第四章 酸碱平衡与酸碱滴定4

第四章 酸碱平衡与酸碱滴定

习题5（酸碱平衡）

1 指出下列各酸的共轭碱：HAc， H2CO3，HCO3- ，H3PO4， H2PO4-， NH4+， H2S ，HS-

解：HAc—Ac-，H2CO3—HCO3-，HCO3- —CO32-，H3PO4—H2PO4-，H2PO4-—HPO42-， NH4+—NH3，H2S—HS-，HS- -S2-。

2 指出下列各碱的共轭酸：Ac-， CO32- ，PO43-，HPO42- ，S2- ，NH3 ，CN-，OH-。 解：Ac- —HAc，CO32-—HCO3-，PO43-—HPO42-，HPO42-—H2PO4-，S2-—HS-，NH3—NH4+，CN- —HCN， OH-— H2O。

3 根据下列反应，标出共轭酸碱对。

(1) H2O+H2O?H3O++OH- (2) HAc+H2O?H3O+Ac-

(3) H3PO4+OH-?H2PO4-+H2O (4)CN-+H2O?HCN+H2O 解： 酸—共轭碱 碱—共轭酸 （1） H2O—OH- H2O—H3O+ （2） HAc—Ac- H2O—H3O+ （3）H3PO4—H2PO42- OH-—H2O （4）H2O—OH- CN-——HCN

4 指出下列物质中的共轭酸、共轭碱，并按照强弱顺序排列起来：HAc，Ac-；NH4+，NH3；HF，F-；H3PO4，H2PO4-；H2S，HS-。

解：共轭酸、共轭碱强弱的排列顺序为：

共轭酸：H3PO4＞HF＞HAc＞H2S＞NH4+ 共轭碱：H2PO42-＜F-＜Ac-＜HS-＜NH3

5已知下列各酸的pKa和弱碱的pKb值，求它们的共轭碱和共轭酸的pKb和pKa

（1）HCN pKa=9.31 (2) NH4+ pKa=9.25 (3) HCOOH pKa=3.75 (4) 苯胺 pKb=9.34 解：因为Ka·Kb = Kw 所以pKa+ pKb= pKw.=14

(1) Kb = 14 – 9.31 = 4.69 (2) Kb = 14 – 9.25 = 4.75 (3) Kb = 14 – 3.75 = 10.25 (4) Ka = 14 – 9.34 = 4.66

6 计算0.10mol?L-1甲酸（HCOOH）溶液的pH值及其离解度。 解：查表Ka=1.77×10-4

c/K＞500 c(H+)=0.10?1.77?10?4=4.21×10-3 pH=-lg4.21×10-3=2.38 α =

Ka1.77?10?4= 4.21×10-4 ?c0.17 什么叫同离子效应和盐效应？它们对弱酸弱碱的离解度有何影响？

解：（1）在弱酸或弱碱溶液中，加入含有相同离子的易溶物质，使弱酸或弱碱的离解度减小的现象称为同离子效应。此效应使离解平衡向反应方向移动。

（2）在弱酸或弱碱溶液中，加入不含有相同离子的易溶物质，使弱酸或弱碱的离

1

解度略有增加的现象称为盐效应。此效应使离解平衡向离解的方向移动。

8在纯水中加入少量酸或碱，水的pH值是否改变？水的离子积常数是否改变？ 答：在纯水中加入少量酸或碱，水的pH值要改变，但水的离子积常数不改变。 9计算下列溶液的pH值

（1）0.05 mol?L-1 HCl (2)0.10 mol?L-1 CH2ClCOOH （3）0.10 mol?L-1 NH3?H2O (4)0.10 mol?L-1 CH3COOH （5）0.20 mol?L-1 Na2CO3 (6)0.50 mol?L-1 NaHCO3 （7）0.10 mol?L-1 NH4Ac (8)0.20 mol?L-1 Na2HPO4 解：（1）0.05mol·L-1 HCl pH = -lg0.05 = 1.3 （2）0.10mol·L-1 CH2ClCOOH Ka = 1.4×10-3

CH2ClCOOH = CH2ClCOO- + H+ 平： 0.x x x

x2?1.4?10?3 x2 = 1.4× Ka?10-4 - 1.4×10-3x

0.1?x ∵ c/K < 500, 所以不能用近似公式计算，解一元二次方程，

?3?32?4?1.4?10?(1.4?10)?4?1.4?10?0.011(2mo?lL?1) x?2 pH = -lg0.0112 = 1.95 （3）0.10mol·L-1NH3·H2O Kb = 1.77×10-5

c/K > 500, c(OH?)?0.10?1.77?10?5?1.33?10?3(mol?L?1) pOH = -lg1.33×10-3=2.88 pH = 14 – 2.88 = 11.12 （4）0.10mol·L-1HAc Ka = 1.76×10-5 c/K > 500, c(H?)?0.10?1.76?10?5?1.33?10?3(mol?L?1) pH = -lg1.33×10-3=2.88 （5）0.20mol·L-1Na2CO3 Kb1 = Kw /Ka2 = 1.78×10-4 c/Kb1 > 500 c(OH?)?0.20?1.78?10?4?5.97?10?3(mol?L?1) pOH = -lg5.97×10-3 = 2.22 pH = 14 – 2.22 = 11.78 （6）0.50mol·L-1NaHCO3 Ka1 =4.30×10-7 Ka2 = 5.61×10-11

c(H?)?Ka1?Ka2?4.30?10?7?5.61?10?11?4.9?10?9(mo?lL?1) pH = -lg4.9×10-9 = 8.31 （7）0.10mol·L-1NH4Ac HAc 的Ka = 1.76×10-5，NH3·H2O 的Kb = 1.77×10-5 c(H)??Kw?Ka10?14?1.76?10?5?8?1??9.944?10(mol?L) ?5Kb1.77?10 p H = -lg9.944×10-8 = 7.00

（8）0.20mol·L-1Na2HPO4 Ka2 = 6.23×10-8 ，Ka3 = 2.2×10-13 ，

c(H?)?Ka2?Ka3?6.23?10?8?2.2?10?13?1.17?10?10(mo?lL) p H = 9.95

2

10计算室温下饱和CO2水溶液（即0.04 mol?L-1）中c(H+)，c(HCO3-)，c(CO32-)。 解：H2CO3?H++HCO3- Ka1=4.30×10-7

HCO3-?H++CO3- Ka2=5.61×10-11

?Ka1＞＞Ka2 ca/Ka1＞500

L-1) c(H?)?c(HCO3)?c?Ka1?0.04?4.30?10?7?1.31?10?4(mol·

c(CO32-)≈Ka2=5.61×10-11(mol·L-1)

11何谓缓冲溶液？举例说明缓冲溶液的作用原理。

答：能够抵抗少量酸、碱或加水稀释，而本身pH值基本保持不变的溶液，称为缓冲溶液。

12 欲配制pH=3的缓冲溶液，有下列三组共轭酸碱对（1）HCOOH-HCOO- (2)HAc-Ac- (3)NH4+-NH3问选哪组较为合适？

解：配制pH = 3的缓冲溶液，选HCOOH—HCOO-最合适，因为HCOOH的pKa = 3.75，与所需的pH值最接近。

13往100ml 0.10mol?L-1 HAc溶液中，加入50ml 0.10 mol?L-1NaOH溶液，求此混合液的pH值。

解： HAc + NaOH = NaAc + H2O

初（mol）：100×0.10 50×0.10 平 (mol)： 50×0.10 50×0.10

?51?(mol·L-1)

100?503051? cb=(mol·L-1)

100?5030 ca=

1cpH=pKa-lga?4.75?lg30?4.75

1cb3014、配制pH = 10.0的缓冲溶液，如用500mL0.10mol·L-1 NH3·H2O溶液，问需加入0.10 mol·L-1HCl溶液多少毫升？，或加入固体NH4Cl多少克（假设体积不变）？

解：设需加入0.10 mol·L-1HCl 溶液x毫升， NH3·H2O + HCl = NH4Cl + H2O

生成NH4Cl的浓度 = 0.10x /(500+x) (mol·L-1) 剩余NH3·H2O的浓度 = （0.10×500 – 0.10x）/ (500+x) (mol·L-1)

pOH = 14-10 = 4 4?4.75?lg0.10(500?x)/(500?x)50?0.1x ?4.75?lg0.10x/(500?x)0.1x 50?0.1x?5.62 x = 75.5(mL) 设需加入NH4Cl 的浓度为y mol·L-1，

0.1x 4?4.75?lg0.10.1 ?5.62 y = 0.018(mol/L)

yy 需加入固体NH4Cl = 0.018×0.5×53.5 = 0.48(g)

3

习题6（酸碱滴定）

1 酸碱滴定中，指示剂选择的原则是什么？

解：指示剂的变色范围应全部或部分落在突跃范围之内。 2 某酸碱指示剂的pK（HIn）=9，推算其变色范围。 解：变色范围pH=pK HIn±1=9±1 即为8～10范围之内。

3 借助指示剂的变色确定终点，下列各物质能否用酸碱滴定法直接准确滴定？如果能，计算计量点时的pH值，并选择合适的指示剂。①0.10mol·LNaF,②0.10mol·LHCN,③0.10 mol·LCH2ClCOOH。

解：①KHF=3.53×10 c?KF-=（1.0×10）/(0.10×3.53×10) ＜ 10

－4

-14

－4

－8

－1

－1

－1

即NaF不能被强酸直接滴定

②KHCN=4.93×10

强碱直接滴定

③KCH2ClCOOH=1.4×10

滴定

－3 －10

c?KHCN=0.10×4.93×10

－10

＜10 即HCN不能被

－8

c?KCH2ClCOOH=0.10×1.4×10＞10 可被强碱直接

－3

－8

cOH?示剂

0.110?14??5.98?10?7,pOH=6.23, pH=7.77, 中性红为指?c?Kb=?321.4?104 下列多元酸能否分步滴定？若能，有几个pH突跃，能滴至第几级？①0.10mol L草酸，②0.10mol LH2SO3,③0.10mol LH2SO4。

解：①H2C2O4 Ka1=5.90×10Ka1/Ka2＜10

只能滴定到第二终点，有一个pH突跃。 ②H2SO3 Ka1=1.54×10 Ka2=1.02×10

+

－2

－7

4

－2

－1

－1

－1

Ka2=6.40×10 c?Ka1＞10 c?Ka2＞10

－5

－8

－8

c?Ka1＞10 c?Ka2＜10

－8

－8

有一个突跃，一级电离的H可被准确滴定。

③H2SO4可视为二元强酸，只有一个突跃，只能滴定到第二终点

－1

－1

5 计算用0.10 mol LNaOH滴定0.10 mol LHCOOH溶液至计量点时，溶液的pH值，并选择合适的指示剂。

cOH?0.110?14?5 pOH=5.77 pH=8.23 酚酞指?c?Kb???0.17?1021.77?10?4 4

示剂

6 某一元弱酸（HA）纯试样1.250g，溶于50.00ml水中，需41.20ml0.09000 mol·L

1

－

NaOH滴至终点。已知加入8.24mlNaOH时，溶液的pH=4.30，（1）求弱酸的摩尔质量M，（2）

计算弱酸的电解常数Ka，（3）求计量点时的pH值，并选择合适的指示剂指示终点。

解：①M?1.250?1000?337.1g/mol

0.09000?41.201.250/337.1?8.24?0.09000/1000

8.24?0.09000/1000②依题意形成缓冲溶液。pH=4.30=pKa－lgpKa=4.90 Ka=1.3×10 ③cOH?－5

1.250?10?14?6 ??5.7?10?5337.1?(50.00?41.20)/1000?1.25?10pOH=5.24 pH=8.76 酚酞指示剂

7 以0.2000mol·LNaOH标准溶液滴定0.2000mol·L邻苯二甲酸氢钾溶液，近似计COOH a1=1.3×10算滴定前及滴定剂加入至50%和100%时溶液的pH值。（已知 KCOOH －3－6

Ka2=3.9×10）

解：滴定前：cH??pH=4.18

50%： pH=pKa2－lg1=5.41 100%：

示剂

8 有一浓度为0.1000mol·L的三元酸，其pKa1=2, pKa2=6,pKa3=12，能否用NaOH标准溶液分步滴定？如能，能滴至第几级，并计算计量点时的pH值，选择合适的指示剂。

－1

－1

－1

Ka1?Ka2?1.12?10?3?3.91?10?6?6.62?10?5

cOH?10?14?5?0.1000??1.6?10=4.80 pH=9.2 酚酞指3.9?10?6Ka110?2解c?Ka1=0.1000×10＞10 ??6?104 第一级

Ka210－2

－8

cH??Ka1?Ka2?7.52?10?3?6.23?10?8?2.16?10?5 pH=4.67 甲基橙

指示剂

Ka110?64

c?Ka2=0.05000×10＞10 ??12?106＞10

Ka210－6

－8

第二级：

cH??Ka2?Ka3?6.23?10?8?2.2?10?13?1.2?10?10

5

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