普通化学习题与解答(第三章)

第三章 水化学与水污染

1. 是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）

（1）两种分子酸HX溶液和HY溶液有同样的pH，则这两种酸的浓度（mol?dm?3）相同。 （-）

（2）0.10mol?dm?3NaCN溶液的pH比相同浓度的NaF溶液的pH要大，这

表明CN?的Kb值比F?的Kb值大。 （+） （3）有一由HAc?Ac?组成的缓冲溶液，若溶液中c(HAc)?c(Ac?)，则该缓冲溶液抵抗外来酸的能力大于抵抗外来碱的能力。 （-）

（4）PbI2和CaCO3的溶度积均近似为10-9，从而可知在它们的饱和溶液中，前者的Pb2?浓度与后者的Ca2?浓度近似相等。 （-）

（5）这意味着所有含有固体MgCO3的MgCO3的溶度积均为Ks?6.82?10?6，

2?2?溶液中，c(Mg2?)?c(CO3 )?6.82?10?6。 （-）)，而且c(Mg2?)?c(CO3

2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）

（1）往1dm30.10mol?dm?3HAc 溶液中加入一些NaAc晶体并使之溶解，会发生的情况是 （（a）HAc的?值增大 （b）HAc的?值减小 （c）溶液的pH值增大 （d）溶液的pH值减小

（2）设氨水的浓度为c，若将其稀释1倍，则溶液中c(OH?)为 （）

11cK? cb（a） （b） （c） K b ? c / 2 （d）2c 22

bc） c

（3）下列各种物质的溶液浓度均为0.01mol?dm?3，按它们的渗透压递减的顺序排列正确的是 （） （a）HAc?NaCl?C6H12O6?CaCl2 （b）C6H12O6?HAc?NaCl?CaCl2 （c）CaCl2?NaCl?HAc?C6H12O6 （d）CaCl2?HAc?C6H12O6?NaCl

（4）设AgCl在水中，在0.01mol?dm?3CaCl2 中，在0. 01mol?dm?3NaCl 中，以及在0.05mol?dm?3AgNO3 中的溶解度分别为s0、s1、s2和s3 ，这些量之间对的正确关系是 （）

c

b

（a）s0?s1?s2?s3 （b）s0?s2?s1?s3

（c）s0?s1?s2?s3 （d）s0?s2?s3?s1

（5）下列固体物质在同浓度Na2S2O3溶液中溶解度（以1dm3溶液中Na2S2O3能溶解该物质的物质的量计）最大的是 （） （a）Ag2S （b）AgBr （c）AgCl （d）AgI

c

3、填空题

在下列各系统中，各加入约1.00g NH4Cl固体，并使其溶解，对所指定的性质（定性地）影响如何？并简单指明原因。

（1）10.0cm30.10mol?dm?3HCl溶液（pH） 不变 （2）10.0cm30.10mol?dm?3NH3水溶液（氨在水溶液中的解离度） 减小 （3）10.0cm3纯水（pH） 变小

（4）10.0cm3带有PbCl2沉淀的饱和溶液（PbCl2的溶解度） 降低

4、将下列水溶液按其凝固点的高低顺序排列为 （6）（4）（5）（7）（2）（1）（3）

（1）1mol?kg?1NaCl； （2）1mol?kg?1C6H12O6； （3）1mol?kg?1H2SO4； （4）0.1mol?kg?1CH3COOH； （5）0.1mol?kg?1NaCl； （6）0.1mol?kg?1C6H12O6； （7）0.1mol?kg?1CaCl2

5、对极稀的同浓度溶液来说，MgSO4的摩尔电导率差不多是NaCl摩尔电导率

的两倍。而凝固点下降却大致相同，试解释之。

解：MgSO4与NaCl均为AB型强电解质，故其凝固点下降大致相同。但MgSO4解

2?离后生成的Mg2?和SO4带2价电荷，而NaCl解离后生成的Na?和Cl?带1价电

荷，故两者的摩尔电导率不同。

6、海水中盐的总浓度为0.60mol?dm?3（以质量分数计约为3.5%）。若均以主要

组分NaCl计，试估算海水开始结冰的温度和沸腾的温度，以及在25℃时用反渗透法提取纯水所需要的最低压力（设海水中盐的总浓度若以质量摩尔浓度m表示时也近似为0.60ml?kg?1）。 解：

?Tfp?kfp?m?1.853K?kg?mol?1?2?0.60mol?kg?1?2.2K故海水开始结冰的温度为0.0℃－2.2℃＝－2.2℃。 又

?Tbp?kbp?m?0.515K?kg?mol?1?2?0.60mol?kg?1?0.62K故海水沸腾的温度为100.00℃+0.62℃＝100.62℃

??cRT

?2?0.60mol?dm?3?103dm3?m?3?8.314Pa?m3?mol?1?K?1?298.15K ?3.0?106Pa?3.0MPa

故25℃时用反渗透法提取纯水所需的最低压力为3.0MPa。

7、利用水蒸发器提高卧室的湿度。卧室温度为25℃，体积为3.0 ×104dm3：假

设开始时室内空气完全干燥，也没有潮气从室内选出。（假设水蒸气符合理想气体行为。）

（1）问需使多少克水蒸发才能确保室内空气为水蒸气所饱和（25℃时水蒸气压＝3.2kPa）？

（2）如果将800g水放人蒸发器中，室内最终的水蒸气压力是多少？

（3）如果将400g水放入蒸发器中，室内最终的水蒸气压力是多少？ 解：（1）假设室内水蒸气符合理想气体行为

pV?niRT?imiRTMi343?1pVM3.2?10Pa?3.0?10m?18g?molmi?ii??700g3?1?1RT8.314Pa?m?mol?K?298K（2）从（1）可知，25℃时700g水蒸发即可使室内空气为水蒸气所饱和，所以放入800g水，室内最终水蒸气压力仍为3.2kPa。 （3）400g水放入蒸发器中，室内水蒸气压力为

3.2kPa?400g?1.8kPa700g8、（1）写出下列各物质的共扼酸：

2?2?（a）CO32? （b）HS? （c）H2O （d）HPO4 （e）NH3 （f）S

（2）写出下列各种物质的共扼碱

（a）H3PO4 （b）HAc （c）HS? （d）HNO2 （e）HClO （f）H2CO3 解： （1） 质子碱 共轭酸 （2）

2? CO3? HCO3HS?

H2O 2? HPO4? H2PO4NH3

? NH4S2? HS?

H2S H3O?

质子碱 共轭酸

H3PO4

? H2PO4HAc HS? S2?

HNO2

? NO2HClO

H2CO3

? HCO3Ac? ClO?

9、在某温度下0.10mol?dm?3氢氰酸（HCN）溶液的解离度为0.007％，试求在

该温度时HCN的解离常数。

解：因为??0.007%很小，可采用近似计算 所以 Ka?c?2?0.10?(0.007%)2?4.9?10?10 即该温度时，HCN的解离常数是4.9?10?10。

10、计算0.050mol?dm?3次氯酸（HClO）溶液中的H?浓度和次氯酸的解离度。

解： HClO的Ka?2.95?10?8

ceq(H?)?Ka?c?2.95?10?8?0.050mol?dm?3?3.8?10?5mol?dm?3

ceq(H?)3.8?10?5mol?dm?3????0.076à0.050mol?dm?3c0为物质的起始浓度。

11、已知氨水溶液的浓度为0.20mol?dm?3。

（1）求该溶液中的OH?的浓度、pH和氨的解离度。

（2）在上述溶液中加入NH4Cl晶体，使其溶解后NH4Cl的浓度为0.20mol?dm?3。求所得溶液的OH?的浓度、pH和氨的解离度。

（3）比较上述（1）、（2）两小题的计算结果，说明了什么？ 解：NH3的Kb?1.77?10?5

（1）ceq(OH?)?Kb?c?1.77?10?5?0.20mol?dm?3?1.9?10?3mol?dm?3

pH?14?pOH?14?(?lg1.9?10?3)?11.3

ceq(OH?)1.9?10?3mol?dm?3????0.95%?3c00.20mol?dmNH3(aq)?H2O(l)?NH4(aq)?OH?(aq)

（2）溶液中存在下列溶解平衡：

eq??ceq(NH4)?ceq(OH?)Kb?ceq(NH3)ceq(NH3)0.20?5c(OH)?Kbeq?(1.77?10?)mol?dm?3?1.77?10?5mol?dm?3?c(NH4)0.20

pH?14?pOH?14?lg1.77?10?5?9.3

ceq(OH?)1.77?10?5mol?dm?3????0.009%?3c00.20mol?dm（3）通过计算说明，同离子效应可大大降低弱酸在溶液中的离解度，因而

ceq(OH?)下降。

12、试计算25℃时0.10mol?dm?3H3PO4溶液中H?的浓度和溶液的PH（提示：

在0.10mol?dm?3酸溶液中，当Ka＞104时，不能应用稀释定律近似计算)。 解：H3PO4是中强酸，Ka1?7.52?10?3?10?4，故不能应用稀释定律近似计算其中平衡时的H?浓度。又H3PO4为三元酸，在水溶液中逐级解离，但

?8Ka1?6.25?10较小，故ceq(H?)可按一级解离平衡作近似计算。

设0.10mol?dm?3H3PO4溶液中H?的平衡浓度为xmol?dm?3，则

H3PO4(aq)

求解得：

x?2.4?10?2

?H?(aq)?H2PO4(aq)

平衡时浓度/mol?dm?3 0.10?x x x

?ceq(H?)?ceq(H2PO4)x2Ka1???7.52?10?3eqc(H3PO4)0.10?x即 ceq(H?)?2.4?10?2mol?dm?3

pH??lg2.4?10?2?1.6

13、利用书末附录的数据（不进行具体计算）将下列化合物的0.10mol?dm?3溶

液按pH增大的顺序排列之。

（1）HAc *（2）NaAc （3）H2SO4 （4）NH3 *（5）NH4Cl （6）NH4Ac 解：pH的由小到大的顺序为

（3）H2SO4，（1）HAc，（5）NH4Cl，（6）NH4Ac，（2）NaAc，（4）NH3

14、取50.0cm30.100mol?dm?3某一元弱酸溶液，与20.0cm30.100mol?dm?3KOH溶液混合，将混合溶液稀释至100cm3，测得此溶液的pH为5.25。求此一元弱酸的解离常数。

解： 混合溶液总体积为100cm3，则某一元弱酸HA的浓度为：

0.100mol?dm?3?50.0cm3/100cm3?0.050mol?dm?3

KOH的浓度为：

0.100mol?dm?3?20.0cm3/100cm3?0.020mol?dm?3

一元弱酸HA与KOH中和后，HA过量，组成HA?A?缓冲溶液，其中，

ceq(HA)?(0.050?0.020)mol?dm?3?0.030mol?dm?3

ceq(A?)?0.020mol?dm?3

已知pH?5.25??lg?ceq(H?)/c??

ceq(H?)?5.62?10?6mol?dm?3

ceq(H?)?ceq(A?)?6?6Ka(HA)??5.62?10?0.020/0.030?3.7?10ceq(HA)氨的水溶液，逐步加入

15、在烧杯中盛放20.00cm30.100mol?dm?30.100mol?dm?3HCl溶液。试计算：

（1）当加入10.00cm3HCl后，混合液的pH； （2）当加入20.00cm3HCl后，混合液的pH； （3）当加入30.00cm3HCl后，混合液的pH；

解：（1）20.00cm30.100mol?dm?3NH3与10.00cm30.100mol?dm?3HCl混合中和后，

?NH3过量，反应又生成了NH4Cl，所以组成NH4?NH3缓冲溶液。

?ceq(NH4)0.100?10.00/30.00c(H)?Kaeq?(5.65?10?10?)mol?dm?3?5.65?10?10mol?dm?3c(NH3)0.100?10.00/30.00eq?pH??lgceq(H?)??lg5.65?10?10?9.25

（2）20.00cm30.100mol?dm?3NH3与20.00cm30.100mol?dm?3HCl混合，等量中和，

?生成NH4，其浓度为：

?c(NH4)?0.100mol?dm?3?20.00cm3/(20.00?20.00)cm3?0.0500mol?dm?3

ceq(H?)?Ka?c?5.65?10?10?0.500mol?dm?3?5.32?10?6mol?dm?3

pH??lgceq(H?)??lg5.32?10?6?5.27

（3）20.00cm30.100mol?dm?3NH3与30.00cm30.100mol?dm?3HCl混合中和后，

HCl过量，HCl的浓度为：

(30.00?20.00)cm3?3c(HCl)?0.100mol?dm??0.0200mol?dm(30.00?20.00)cm3?3pH??lgceq(H?)??lg0.0200?1.70

16、现有1.0dm3由HF和F?组成的缓冲溶液。试计算：

（1）当该缓冲溶液中含有0.10molHF和0.30 molNaF时，其pH等于多少？ *（2）往（1）缓冲溶液中加入0.40g NaOH(s)，并使其完全溶解（没溶解后溶液的总体积仍为1.0dm3）。问该溶液的pH等于多少？

（3）当缓冲溶液的pH=3.15时，ceq(HF)和ceq(F?)的比值为多少？

解： （1）缓冲溶液的pH计算：

ceq(H?)?Ka?ceq(HF)/ceq(F?)?(3.53?10?4?0.10/0.30)mol?dm?3?1.2?10?4mol?dm?3 pH??lgceqH(??)??4lg?1.102?3.92

（2）加入0.40g固体NaOH，相当于NaOH的物质的量：

n(NaOH)?0.40g/40g?mol?1?0.010mol

NaOH与HF反应，HF过量，并生成NaF，两者的浓度为：

ceq(HF)?(0.10?0.010)mol?dm?3?0.09mol?dm?3 ceq(F?)?(0.30?0.010)mol?dm?3?0.31mol?dm?3

ceq(H?)?Ka?ceq(HF)/ceq(F?)?(3.53?10?4?0.09/0.31)mol?dm?3?1?10?4mol?dm?3pH??lgceq(H?)??lg1?10?4?4.0

（3）当溶液pH＝3.5时：

pH?pKa?lg?ceq(HF)/ceq(F?)?

3.15?3.45?lgceq(HF)/ceq(F?)lgceq(HF)/ceq(F?)?0.30ceq(HF)/ceq(F?)?2.017、现有125 cm31.0mol?dm?3NaAc溶液，欲配制250cm3pH为5.0的缓冲溶液，

需加入6.0mol?dm?3HAc溶液的体积多少立方厘米？

解： HAc?Ac?缓冲溶液中，已知pH＝5.0，pKa?4.75，设需加HAc溶液的体积为x。

5.0?4.75?lg6.0x/2501.0?125/250pH?pKa?lg?ceq(HAc)/ceq(Ac?)?

V(HAc)?x?12cm3

18、判断下列反应进行的方向，并作简单说明（设备反应物质的浓度均为

1mol?dm?3）

2?2?(1)?Cu(NH3)4??Zn2???Zn(NH3)4??Cu2?

(2)PbCO3(s)?S2??PbS(s)?CO32?2?2?

2?解： （1）?Cu(NH3)4??Zn2???Zn(NH3)4??Cu2?逆向进行。因属同类型的配离子，Ki(?Cu(NH3)4?)?4.78?10?14；Ki(?Zn(NH3)4?)?3.48?10?10，

2?Ki(?Cu(NH3)4?)?Ki(?Zn(NH3)4?)，即?Zn(NH3)4?更不稳定，因此反应逆向进行。

2?（2）PbCO3(s)?S2??PbS(s)?CO3，正向进行。因属同类型的难溶电解质，

2?2?2?Ks(PbS)?9.04?10?29；Ks(PbCO3)?1.82?10?8，Ks(PbS)?Ks(PbCO3)，即PbS更难溶，因此反应正向进行。

19、根据PbI2的溶度积，计算（在25℃时）：

（1）PbI2在水中的溶解度（mol?dm?3）； （2）PbI2饱和溶液中Pb2?和I?离子的浓度；

（3）PbI2在0.010mol?dm?3KI的饱和溶液中Pb2?离子的浓度； （4）PbI2在0.010mol?dm?3Pb(NO3)2溶液中的溶解度（mol?dm?3）。 解：（1）设PbI2在水中的溶解度为s（以mol?dm?3为单位），则根据

PbI2(s)Pb2?(aq)?2I?(aq)

2可得 ceq(Pb2?)?s ceq(I?)?2s

Ks(PbI2)??ceq(Pb2?)??ceq(I?)??s?4s2?4s3

s?3Ks/4?38.49?10?9/4mol?dm?3?1.29?10?3mol?dm?3

（2）ceq(Pb2?)?s?1.29?10?3mol?dm?3 ceq(I?)?2s?2.58?10?3mol?dm?3

（3）在0.010mol?dm?3KI溶液中，c(I?)?0.010mol?dm?3

Ks(PbI2)??ceq(Pb2?)??0.0102?8.49?10?9

ceq(Pb2?)?8.5?10?5mol?dm?3

（4）在0.010mol?dm?3Pb(NO3)2溶液中，c(Pb2?)?0.010mol?dm?3

Ks(PbI2)?0.010??ceq(I?)??8.49?10?9

2ceq(I?)?9.24?10?4mol?dm?3

此时PbI2的溶解度为4.6?10?4mol?dm?3

20、应用标准热力学数据计算298.15K时AgCl的溶度积常数。

解： AgCl(s)?Ag?(aq)?Cl?(aq)

??fGm(298K)/kJ?mol?1 -109.789 77.107 -131.26

??rGm??77.107?(?131.26)?(?109.789)?kJ?mol?1?55.64kJ?mol?1

??rGm55.64?103J?mol?1lnKs??????22.45?1?1RT8.314J?mol?K?298.15K

??Ks?1.78?10?10

21、将Pb(NO3)2溶液与NaCl溶液混合，设混合液中Pb(NO3)2的浓度为

0.20mol?dm?3问：

（1）当在混合溶液中Cl?的浓度等于5.0×104mol?dm?3时，是否有沉淀生

成？

（2）当混合溶液中Cl?的浓度多大时，开始生成沉淀？

（3）当混合溶液中Cl?的浓度为6.0×10-2mol?dm?3时，残留于溶液中Pb2?的浓度为多少？ 解： （1）PbCl2(s)Pb2?(aq)?2Cl?(aq)

22???42?8(P2b)(C?010?)?5.由于 Q??c 010???c?l)?0.2?0(5.Ks(PbCl2)??ceq(Pb2?)???ceq(Cl?)??1.17?10?5

所以 Q?Ks，无沉淀生成。 （2）

ceq(Cl?)?Ks(PbCl2)/ceq(Pb2?)?1.17?10?5/0.20mol?dm?3?7.6?10?3mol?dm?32即当c(Cl?)?7.6?10?3mol?dm?3时，开始生成沉淀。

（3）ceq(Pb2?)?Ks(PbCl2)/?ceq(Cl?)???(1.17?10?5)/(6.0?10?2)2?mol?dm?3

?3.3?10?3mol?dm?3

即当混合溶液中Cl?的浓度为6.0?10?2mol?dm?3时，残留于溶液中Pb2?的浓度为3.3?10?3mol?dm?3。

22、若加入F?来净化水，使F?在水中的质量分数为1.0×10-4％。问往含Ca2?浓

度为2.0×10-4mol?dm?3的水中按上述情况加入F?时，是否会产生沉淀? 解： 因溶液中各离子浓度很低，溶液的密度可近似地以水的密度计。加入的F?使溶液中F?浓度为：

c(F?)?1.0?10?4%?1000g?dm?3/19g?mol?1?5.3?10?5mol?dm?3

Q??c(Ca2?)???c(F?)??2.0?10?4?(5.3?10?5)2?5.6?10?13

2因 Ks(CaF2)?1.46?10?10?Q，故不会生成CaF2沉淀。

23、工业废水的排放标准规定Cd2?降到0.10mg?dm?3以下即可排放。若用加消

石灰中和沉淀法除去Cd2?，按理论上计算，废水溶液中的pH至少应为多少？ 解：根据工业废水排放标准，要求废水中：

c(Cd2?）?0.10?10?3g?dm?3/112g?mol?1?8.9?10?7mol?dm?3

为使Q?Ks以生成Cd(OH)2沉淀，需使

c(OH?)?KsCd(OH)2/c(Cd2?)?5.27?10?15/8.9?10?7mol?dm?3

= 7.7?10?5mol?dm?3

pOH??lg7.7?10?5?4.1 即废水中的pH值应是：

pH?14?pOH?14?4.1?9.9

24、某电镀公司将含CN?废水排入河流。环保监察人员发现，每排放一次氰化

物，该段河水的BOD就上升3.0mg?dm?3。假设反应为

5?2CN(aq)?O2(g)?2H(aq)?2CO2(aq)?N2(g)?H2O2?求CN?在该段河水中的浓度（mol?dm?3）。（提示：BOD即生化需氧量，指水中有机物出微生物作用进行生物氧化，在—定期间内所消耗溶解氧的量。） 解：根据反应式，每排放1molCN?，需耗O21.25mol（即40.0gO2），因BOD的值增加3.0mol?dm?3，所以CN?在河水中增加的浓度为：

(3.0?10?3gO2/dm3)/(40.0gO2/mol)?7.5?10?5mol?dm?3

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