酸碱平衡和酸碱滴定法

酸碱平衡和酸碱滴定法

思考题 设计下列混合物的分析方案： （1）HCl+NH4Cl混合液； （2）硼酸+硼砂混合物； （3）HCl+H3PO4混合液。 练习题 一、填空题

1.用0.20 mol· LNaOH溶液滴定0.10 mol· L H2SO4和0.10 mol· L H3PO4的混合溶液时 在滴定曲线上，可以出现 个突跃范围。

2. 用吸收了CO2 的标准NaOH溶液测定工业HAc的含量时，会使分析结果 ；如以甲基 橙为指示剂，用此NaOH溶液测定工业 HCl 的含量时，对分析结果___ ____（填偏高， 偏低，无影响）。

3.已知柠檬酸的pKa1-pKa3 分别为3.13，4.76，6.40。则pKb2= ； pKb3= 。 4. 列出下溶液的质子平衡方程；

浓度为c（mol· L）（NH4）2 CO3 浓度为c（mol· L）NH4H2PO4 ——

5. 温度一定时，当离子强度增大，则HAc的浓度常数Ka , 活度常Ka 。 6. 用0.100 mol· LHCl滴定同浓度NaOH的pH突跃范围为 9.7 - 4.3。若HCl和NaOH的浓 度均减小10倍, 则pH突跃范围是 。

7. 对缓冲溶液，影响缓冲容量（β）大小的主要因素是 和 .

8. 用双指示剂法（酚酞、甲基橙）测定混合碱样时，设酚酞变色时消耗HCl的体积为V1,甲基橙

变色时，消耗HCl的体积为V2，则： （ｌ）V1>0, V2=0时，为 。 （２）V1=0, V2>0时，为 。 （３）V1= V2=0时，为 。 （４）V1> V2>0时，为 。 （５）V2> V1>0时，为 。

二、选择题

- 1

c

a

- 1- 1- 1

- 1

- 1

1.下列各组酸碱对中，不属于共轭酸碱对的是（ ）

A. H2+ Ac - HAc ； B. NH3 - NH2- ； C. HNO3 - NO3- ； D. H2SO4 - SO42 –

2.以甲基橙为指示剂，能用NaOH标准溶液直接滴定的酸和能用HCL标准溶液直接滴定的碱分 别是（ ）

A.H2C2O4，C2O4 B.H3PO4，PO4 C.HAC，AC D.HCOOH，HCOO 3..下列各组酸碱对中，属于共轭酸碱对的是（ ） A. H2CO3 - CO3

2 -2 -

2-3---

； B. H3O OH

3 -

+ -

；

–

C. HPO4 - PO4 ； D. NH3 CH2COOH - NH2CH2COO4.在浓度相同时，下列盐的水溶液中，其缓冲作用最大的是（ ）

A.NaHCO3 B.NaH2PO4 C.Na2B4O7.10H2O D.Na2HPO4 5..浓度为c（mol· L）的NaNO3溶液的质子平衡方程是（ ）

A. [H] = [ OH ] ; B . [ Na] = [ NO3] = c ; C. [H] = [Na ] = [ NO3] + [ OH ] ; D . [Na ] + [ NO3] = c

6.已知0.10 mol· L一元弱酸溶液的pH=3.0, 则0.10 mol· L共轭碱NaB溶液的pH是（ ） A. 11.0 ; B. 9.0 ; C. 8.5 ; D. 9.5 三、计算

1. 计算下列各溶液的pH：

（1）0.10 mol·LClCH2COOH（氯乙酸）； （2）0.10 mol·L六次甲基四胺(CH2)6N4； （3）0.010 mol·L氨基乙酸；

（4）氨基乙酸溶液等电点（即NH3CH2COOH和NH2CH2COO两种离子的浓度相等时）； （5）0.10 mol·LNa2S; （6）0.10 mol·LH2SO4。

2．计算用NaOH液（0.１mol/L）滴定HCOOH液（0.1mol/L）到化学计量点时溶液的pH值，并说

明应选择何种指示剂？

3.. 已知琥珀酸（H2C4H4O4）（以H2A表示）的pKa1＝4.19，pKa2＝5.57，计算在pH为4.88 和5.00时H2A、HA-和A2的δ0、δ1和δ2。若该酸的分析浓度为0.01mol/L，求pH为4.88时的三种型体的平衡浓度。

--1 -1

+

--1-1-1 - 1

- 1

+

+

-

-

+

-

+

-+

-- 1

4. 配制pH为2.00和10.00的氨基乙酸缓冲溶液各100mL，其缓冲物质总浓度为0.10mol·L。

问需分别称取氨基乙酸（NH2CH2COOH）多少克？加1.0 mol·LHCl或1.0 mol·LNaOH各多少毫升？（Mr=75.07）

5. 某滴定反应过程中会产生1.0mmol H，现加入5.0mL pH为5.00的HAc-Ac缓冲溶液控制溶

液酸度。如欲使反应体系的pH下降不到0.30单位，该缓冲溶液中的HAc和Ac浓度各为多少？若配制此溶液1L，应加多少克NaAc·3H2O和多少毫升冰醋酸（17 mol·L）？ 6．若用HCl液（0.02mol/L）滴定KOH液（0.02mol/L）20.00ml，试计算计量点到0.1%、化学

计量点及化学计量点后0.1%时溶液的pH值。可以采用何种指示剂？

7．滴定0.6300g某纯有机二元酸用去NaOH液（0.3030mol/L）38.00ml，并又用了HCl液

（0.2250mol/L）4.00ml回滴定（此时有机酸完全被中和），计算有机酸的分子量。 8．0.2500CaCO结晶溶于45.56mlHCl液中，煮沸除去CO后用去NaOH2.25ml，中和过量的酸，

在另一滴定中用43.33mlNaOH液恰好中和46.46mlHCl液，计算酸、碱溶液的浓度。 9.用克氏定氮法测定试样含氮量时，用过量的100mL 0.3 mol·LHCl吸收氨，然后用0.2 mol·L

NaOH标准溶液返滴。若吸收液中氨的总浓度为0.2 mol·L，计算化学计量点的pH和返滴到pH 4.0及7.0时的终点误差。

10. 现有一含磷样品。称取试样1.000g，经处理后，以钼酸铵沉淀磷为磷钼酸铵，用水洗去过

量的钼酸铵后，用0.1000 mol·L NaOH50.00mL溶解沉淀。过量的NaOH用0.2000 mol·L HNO3滴定，以酚酞作指示剂，用去HNO310.27mL，计算试样中的磷和五氧化二磷的质量分数。

11．用NaOH液（0.1000mol/L）滴定HCOOH液（0.1000mol/L）时，⑴用中性红为指示剂，滴定到pH＝7.0为终点；⑵用百里酚酞为指示剂，滴定到pH＝10.0为终点，分别计算它们的滴定终点误差。

-1

-1

-1-1

-1

-1-+

--1

-1

-1

答案： 思考题

答：（1）HCl+NH4Cl

用NaOH滴定，以MR为指示剂，滴定其中的HCl。再用甲醛法测定NH4Cl，以PP为指示剂。 （2）硼酸+硼砂

用HCl滴定，以MR为指示剂，滴定其中的硼砂，再加入甘露醇，使H3BO3强化，用NaOH滴定，以PP为指示剂。

（3）HCl+H3PO4

用NaOH滴定，以MO为指示剂，测二者合量；再继续用NaOH滴定，用PP指示剂，得H3PO4分量。 练习题 一、填空题 1. 2 。

2. 偏高 ； 无影响。 3. 9.24； 10.87。

4. [H]+〔HCO3〕+2〔H2CO3〕= [ OH ]+ [NH3—]

+

- -

[H]+[H3PO4] = [ OH ]+ [NH3]+ [HPO4]+2[PO4]——

+ -2-3-

5. 减小 , _不变。 6. 8.7~5.3 。

7. 酸及其共轭碱的总浓度 ，共轭酸碱组成的浓度比值

8. NaOH ， NaHCO3 Na2CO3 NaOH+Na2CO3 NaHCO3+Na2CO3 。 二、填空题

1.D 2.B 3.C 4.C 5.A 6.B 三、计算题

1. 解：（1）0.10mol·LClCH2COOH，pKa?2.86

-1

?Ka?c?10?2.86?10?1.00?20Kw Ka10?2.86?1.86?3??10?2.5?10c10?1.00∴应用近似式：

解一元二方程：[H]??Ka(c?[H?])[H?]2?Ka[H?]?Kac?0

[H?]?1.1?10?2mol/L pH=1.96

（2）0.10mol·L (CH2)6N4

-1

pKb=8.87

?Kbc?10?8.87?0.10?10?9.87?20Kw

Kb10?8.87??10?7.87?2.5?10?3 c0.10∴可用最简式

[OH?]?Kbc?10?8.87?0.10?10?4.94

pH=pKw-pOH=14.00-4.94=9.06

（3）0.010mol·L氨基乙酸（HA）

-1

H2A??????HA?????A? pKa2.35pKa9.7812∵Ka1与Ka2相差较大，[HA]≈c(HA)

Ka2c(HA)?10?9.78?0.010?10?11.78?20Kwc(HA)/Ka1?0.010?10?2.35?2.2?20

Ka2c(HA)10?9.78?0.010?[H]???10?6.15

c(HA)0.0101?1??2.35Ka110pH=6.15

（4）氨基乙酸溶液等电点

[H2A]=[A]

+

-

[H?][HA]Ka2[HA] ?Ka1[H?][H?]?Ka1Ka2?10?2.35?9.78?10?6.06

pH=6.06

（5）0.10mol·L Na2S pKa1 pKa2

7.05

pKb1 1.08

-1

12.92 pKb2 6.95

先按一元弱碱处理，

Kb1/c?10?1.08/0.10?10?0.08?2.5?10?3

∴用近似式， [OH]??Kb1(c?[OH?]) 解一元二次方程得，[OH?]?10?1.23，pH=12.77

2?10?6.95此时， ??10?5.42??1 ??1.23[OH]10因此，按一元弱碱处理合理。

（6）0.010mol·L H2SO4 pKa2=1.92

-1

2Kb2???H2SO4???H+HSO4（强酸+弱酸）

+

-

质子条件： [H] = [SO4] + c(H2SO4) + [OH]

+2--

[H]?[H?]?+

?Ka2c(HSO?4)Ka2?[H?]?1.92?c(H2SO4)

10?0.010?0.010?1.92?10?[H]-1.84

解一元二次方程得，[H]=10 2. 解：

pH=1.84

pOH＝5.78 pH＝8.22 选酚酞

3. 解：

当pH=5.00时，以[H]=10

+

-500

mol/L代入上述各式可得：

δ=0.109，δ=0.702，δ=0.189 pH＝4.88，C＝0.01mol/L时， [H2A]＝0.01×0.145＝1.45×10mol/L [HA]＝0.01×0.710＝7.10×10mol/L [A]＝0.01×0.189＝1.89×10mol/L

4. 解：解法1

--3

--3-3

H2A??p????H?A??p????A? Ka?2.35Ka?9.7812（a）配制pH=2.00的缓冲溶液，应加入HCl

Zero Level：c(HCl)，HA，H2O

质子条件 ： [H]+[H2A]=[A]+[OH]+c(HCl)

+

+

--+-

[H?]cc(HCl)=[H]+[H2A]=[H]+?

[H]?Ka1+

+

+

?10V(HCl)??2.0010?2.00?0.10?1??2.00?0.079mol?L ?2.3510?100.079?100?7.9mL

1.0m(H?A?)?cVM?0.10?100?10?3?75.07?0.75g

(b)配制pH 10.00的缓冲溶液，应加入NaOH

Zero Level：c(NaOH)，HA，H2O

质子条件 ：c(NaOH)+[H]+[H2A]=[A]+[OH]

++--+-

c(NaOH)?[OH]?[A]?[OH]??9.78???Ka2c[H?]?Ka2

?10?4.00?V(NaOH)?10?0.10?1?0.062mol?L10?10.00?10?9.780.062?100?6.2mL 1.0m(H?A?)?0.75g解法2

按共轭酸碱体系计算

（a）c(H2A)=c(HCl)，c(HA)=0.10-c(HCl)

+

+-

c(H2A?)?[H?][H]?Ka

c(H?A?)?[H?]1?解得， c(HCl)=0.079mol·L

-1

（b）c(A)=c(NaOH)，c(HA)=0.10-c(A)

-+--

c(H?A?)0.10?c(A?)[H]?Ka2?Ka2 ??c(A)c(A)?解得， c(NaOH)=0.062mol·L 5. 解：方法一

-1

??5.00ca?Ka?10cb? ??10?4.70?5.0ca?1.0Ka?5.0cb?1.0??ca?0.43mol?L?1解得： ? ?1c?0.75mol?L?bm(NaAc?3H2O)?0.75?136?102gV(HAc)?0.43?1000/17?25mL方法二

???da?dpH1.0?1000?10?35.0?0.667 0.30??2.3cKa将Ka=10

-4.67

[H?]?[H-1

?]?Ka?2?0.667

，[H]=10

+-5.00

代入上式，

解得， c=1.25mol·L

m?NaAc?3H2O??cx0VM?108gV(HAc)?cx1?103/17?27mL

6. 解：化学计量点前：

化学计量点时，为KCl + H2O ∴pH＝7.0 化学计量点后，

ΔpH＝9－5 酚酞 甲基红均可 7. 解：

解之：M＝118. 8. 解：

＝0.1158mol/L

46.46×0.1158＝43.33×∴

＝0.1242mol/L

9.解：（此题实际为HCl滴定NH3体系）

NH3被吸收后，剩余HCl浓度为0.3-0.2=0.1mol·L， 用0.2 mol·L NaOH回滴，消耗碱的体积为因此终点体积为150mL，sp时溶液为NH4

+

-1

-1

0.1?100?50mL，

0.2c(NH?4)sp?0.2?100?0.13mol?L?1

100?50?9.25[H?]sp?Kac(NH??0.13?10?5.1,pHsp?5.1 4)sp?10（1）代数法计算Et

Zero Level：HCl，NH3，NaOH，H2O

质子条件： [H]+[NH4]+c(NaOH)=c(HCl)+[OH] 物料平衡： c(NH3)=[NH4]+[NH3]

+

+

+

-

Et?c(HCl)ep?c(NaOH)ep?c(NH3)epc(NH3)sp???[H]ep?[OH]ep????x0??100%??c(NH3)sp??

10?4.0pHep=4.0， Et??100%??100%?0.08%

c(NH3)sp0.13?10?9.3?100%??0.5% pHep=7.0， Et??x0?100%??9.3?7.010?10（2）用终点误差公式计算Et，

[H?]epcKt?0.13?18.4?10 ?9.310pHep?4.0，?pH??1.1；pHep?7.0，?pH?1.9 Et?10??pH?10?pH(cKt)12?100%（计算结果与代数法同）

（注意：当返滴到pH4.0，HCl过量，误差为正；返滴至pH7.0，NaOH过量，误差为负。）

?2?2-?10.解：?NH4?2HPO4?12MoO3?H2O?24OH?12MoO4?HPO4?2NH4?13H2O

w?P???c?NaOH??V?NaOH??c?HNO3??V?HNO3??A??ms?103P???24?

?0.1000?50.00?0.2000?10.27??30.97

? =0.3802%

1.000?10324?100%

w?P2O5??w?P?M?P2O5?

2A?P?

?0.3802%?141.9?100%?0.871%

2?30.9711. 解：

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