2022年《酸碱平衡与酸碱滴定法》习题答案 .pdf
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1、学而不思则惘,思而不学则殆注:教材附录中给出的NH3和 CH3CH2NH2的解离常数是 Kb,而不是 Ka7-1 写出下列酸的共轭碱。HNO3 H2Y2- H2O H3O+ COOHCOOHCHCl2COOH H2PO4- HCO3-答: 题目所给酸的共轭碱如下表所示:酸HNO3H2Y2-H2O H3O+ COOHCOOHCHCl2COOH H2PO4-HCO3-共轭碱HNO3-HY3-OH-H3O+ COOHCOO-CHCl2COO-HPO42-CO32-7-2 写出下列碱的共轭酸。H2O NH3 H2PO4- HPO42- CO32-HCO3- (CH2)6N4NH2 Y4-答: 题目所给
2、酸的共轭酸如下表所示:酸H2O NH3H2PO4-HPO42-CO32-共轭碱H3O+ NH4+H3PO4H2PO4-HCO3-酸HCO3-(CH2)6N4NH2Y4-共轭碱H2CO3(CH2)6N4H+NH3+HY3- 7-3 已知下列各种弱酸的Ka值,求它们的共轭碱的Kb值,并将各碱按照碱性由强到弱的顺序进行排列。 HCN Ka= 6.2 10-10 HCOOH Ka= 1.8 10 -4 C6H5OH Ka= 1.1 10-10 H3BO3 Ka= 5.8 10-10 HPO42- Ka1(H3PO4)= 7.6 10 -3, Ka2(H3PO4)= 6.3 10 -8,Ka3(H3PO
3、4)= 4.4 10 -13 H2C2O4 Ka1 = 5.9 10-2, Ka2 = 6.4 10-5,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 Kb计算如下:(1) HCN的共轭碱为CN-, 其 Kb= Kw/Ka=(1.00 10-14)/(6.2 10-10)=1.6 10-5 (2)HCOOH 的共轭碱为HCOO-, 其 Kb= Kw/Ka=(1.00 10-14)/(1.8 10-4)=5.6 10-11(3)C6H5OH的共轭碱为C6H5O-, 其 Kb= Kw/Ka=(1.00 10-14)/(1.1 10-10)=9.1 1
4、0-5名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘,思而不学则殆(4)H3BO3的共轭碱为H4BO4-,其 Kb= Kw/Ka=(1.0010-14)/( 5.8 10-10)=1.7 10-5(5)HPO42-的共轭碱为PO43-, 其 Kb= Kw/Ka3=(1.00 10-14)/(4.4 10-13)=2.3 10-2(6)H2C2O4的共轭碱为HC2O4-, 其 Kb= Kw/Ka1
5、=(1.00 10-14)/(5.9 10-2)=1.7 10-13根据以上计算结果,各酸的共轭碱从强到弱依次为:PO43-C6H5O- H2BO3- CN- HCOO- HC2O4-7-4 0.010 mol L-1 HAc溶液的电离度 为 0.042 ,求 HAc的 Ka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 及 H+ 浓度 c( H+) ,上述结果说明什么问题?解: 由于 Ka2=6.3 10-8H3PO4水溶液的酸度计算可以按照一元弱酸水溶液处理;又1314w331a0100 .2100 .12
6、0K201004.3106 .7400.0c/Kc并且,50063.52106.7/400.0Kc/c3a0 采用一元弱酸浓度的近似式:12323301a221a1aLmol1015.52400.0106 .74106.7106.72ccK4cKcKHc PH=-lgc(H+)=1.3 (5)51014awb1061.1102. 610K/KK1314w65b0100 .2100 .120K201061.11061. 1100. 0c/Kc并且,500102.61061. 1/100.0Kc/c35b0 采用一元弱碱浓度的最简式:1350bLmol1027.1100.01061.1ccKOHc
7、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘,思而不学则殆POH=-lgc(OH-)=2.9 PH=14-POH=11.1 (6)21314a3wb11027.2104.410K/KK1314w321b0100.2100.120K201014.11027.2050.0c/Kc并且,5002. 21027.2/050.0Kc/c21b0 采用一元弱碱浓度的近似式:12222201b221b1bL
8、mol104. 22050.01027.241027.21027.22ccK4cKcKO HcPOH=-lgc(OH-)=1.62 PH=14-POH=12.38 (7) Ka1=1.110-3;Ka2=3.910-61314w862a0100.2100.120cK201075.9109 .3025.0Kc231a0102. 2101 .120cK20025.0c采用两性物质酸度计算最简式:56322a1a105 .6109.3101.1cKKHcPH=-lgc(H+)=4.2 (8) Ka(HAc)=1.810-5 Ka(NH4+)=5.610-10可根据教材公式7-26 进行计算该溶液的酸
9、度0a2aw04accHAcKcHAcKcKcNHKHc1314w141044a0100.2100. 120cK20106.5106 .510NHKc45a40106. 3108.120cHAcK20100 .1c不能进行近似计算,把数据代入教材公式7-26 得:c(H+)=1.010-7PH=-lgc(H+)=7.0 (9) Ka1=7.610-3;Ka2=6.310-8 Ka3=4.410-13名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 17 页
10、 - - - - - - - - - 学而不思则惘,思而不学则殆1314w161333a0100. 2100. 120cK20104. 4104 .41000.1Kc682a301026.1103 . 620cK201000.1c采用近似公式:10-3814313022aw03a108.111000.1103.6100 .11000.1104.4ccKcKcKHcPH=-lgc(H+)=9.1 7-8 下列四对化合物可供你选择以配制pH = 10.10 的缓冲溶液,应选择哪一对?其共轭酸碱的浓度比应是多少?(1)HCOOHHCOONa (2)HAc NaAc (3)H3BO3NaH2BO3 (
11、4)NH4ClNH3解:四种配置方案的PKa分别为: 3.74 、4.74 、9.23 和 9.25 ,由于配置缓冲液需要共轭酸碱对的 PKa的范围为 10.10-1 ,10.10+1 ,因此可以选择第四种方案。根据公式:PHPKbabaaa10ccc/cc/clgPKPH共轭酸碱浓度比为:141. 01010cc10.1025. 9PHPKbaa。7-9 欲配制 250 mL pH = 5.00 的缓冲溶液,需在12.5mL 1.00 molL-1NaAc溶液中加入 6.00 mol L-1HAc溶液和水各多少毫升?解:根据缓冲溶液酸度计算公式得:PHPKbabaaa10ccc/cc/clg
12、PKPH由于 HAc水溶液的PKa为-lg(1.810-5)=4.74,则题给缓冲液中,共轭酸碱浓度比为:550. 01010cc00. 574. 4PHPKNaAcHAca设需要在 NaAc 水溶液中加入HAc 体积为 x 毫升,则:550.000.1001.05.1200.6001.0 xn(NaAc)n(HAc)c(NaAc)c(HAc)解方程得: x=1.15ml 需要加入的水的容积为:V总-VNaAc-VHAc=250-12.5-1.15=2.3610-2(ml) 7-10 下列弱酸、弱碱能否用酸碱滴定法直接滴定?如果可以,化学计量点的pH为多少?应选什么作指示剂?假设酸碱标准溶液及
13、各弱酸、弱碱始浓度为0.10 mol L-1。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘,思而不学则殆(1)CH2ClCOOH (2)HCN (3)C6H5OH (4) C6H5NH2 (5)CH3CH2NH2(6)NH4Cl (7)NaCN (8)C6H5ONa (9) NaAc (10)Na2B4O710H2O 解:(1) CH2ClCOOH 在水中的解离常数为aK为 1.410-3,则
14、:843a010104 .110. 0104. 1Kc,根据酸碱滴定理论,CH2ClCOOH 可以通过酸碱滴定法进行直接滴定。在化学计量点,控制体系PH值的主要是CH2ClCOO-,其解离常数为:12314awb101.7104. 1/100 .1K/KK化学计量点处c(CH2ClCOO-) 等于初始浓度的1/2 ,所以有:w1312b2K201055.31/101. 75.010.0c/KClCOOCHc并且:5001004. 71101 .7/5. 010.0cK/ClCOOCHc912b2因此,可以采用最简式计算体系的酸碱度:17120bLmol1096.515 .010.0101.7c
15、cKOHc故化学计量点初,POH=-lgc(OH-)=6.22 PH=14.00-POH=7.78 根据化学计量点处的PH值和指示剂的适用范围,可以选择中性红或者酚红指示剂。(2) HCN 水溶液的解离常数aK为 6.210-10,可知:81110a010102 .610.0102. 6Kc因此,不能用酸碱滴定法直接滴定该水溶液。(3) 苯酚水溶液的解离常数aK为: 1.110-10则:81110a010101 .110.0101.1Kc因此,不能用酸碱滴定法直接滴定该水溶液。(4) 水溶液中苯胺的解离常数bK为 3.9810-10,因此可知:则:81110b0101098.310.01098
16、.3Kc因此,不能用酸碱滴定法直接滴定该水溶液。(5) 水溶液中乙胺的解离常数bK为: 5.610-4,因此,则:854b010106.510.0106.5Kc名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘,思而不学则殆因此,可以用酸碱滴定法直接滴定该水溶液。在化学计量点处,控制体系PH值的主要是CH3CH2NH3+,其解离常数为:11514bwa108 .1106. 5/100.1K/KKw1
17、311a0K20100 .91/108 .15 .010. 0c/Kc并且:500108.21108. 1/5 .010. 0cK/c911a0因此,可以采用最简式计算体系的酸碱度:17110aLmol104 .915.010.0108.1ccKHc故化学计量点处,PH=-lgc(H+)=6.02 根据化学计量点处的PH值和指示剂的适用范围,可以选择甲基红指示剂。(6) 水溶液中 NH4+的解离常数bK为: 10-14/(1.810-5)=5.610-10因此,81110b010106.510. 0106.5Kc所以,不能用酸碱滴定法直接滴定该水溶液。(7) 水溶液中 CN-的解离常数bK为:
18、 10-14/(6.210-10)=1.610-5因此,865b010106. 110.0106 .1Kc所以,可以用酸碱滴定法直接滴定该水溶液。在化学计量点处,控制体系PH值的主要是HCN ,其解离常数为:10a102. 6Kw1110a0K20101. 31/102. 65 .010. 0c/Kc并且:500101.81102.6/5 .010. 0cK/c710a0因此,可以采用最简式计算体系的酸碱度:16100aLmol106.515.010.0102.6ccKHc故化学计量点处,PH=-lgc(H+)=5.25 根据化学计量点处的PH值和指示剂的适用范围,可以选择甲基红指示剂。(8)
19、 水溶液中 C6H5ONa的解离常数bK为: 10-14/(1.110-10)=9.110-5因此,865b010101. 910.0101 .9Kc所以,可以用酸碱滴定法直接滴定该水溶液。在化学计量点处,控制体系PH值的主要是C6H5OH ,其解离常数为:10a101.1K名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 17 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘,思而不学则殆w1210a0K20105. 51/101. 15 .010.
20、 0c/Kc并且:5001055.41101.1/5 .010. 0cK/c810a0因此,可以采用最简式计算体系的酸碱度:16100aLmol103.215.010.0101 .1ccKHc故化学计量点处,PH=-lgc(H+)=5.63 根据化学计量点处的PH值和指示剂的适用范围,可以选择甲基红指示剂。(9) 水溶液中 NaAc的解离常数bK为: 10-14/(1.810-5)=5.610-10因此,81110b010106.510.0106.5Kc所以,不能用酸碱滴定法直接滴定该水溶液。(10) Na2B4O7 10H2O在水溶液中发生如下解聚反应:32332274BOH2BOH2OH5
21、OB滴定过程中,同酸发生反应的是H2BO3-,其解离常数5b107.1K, 因此可以被HCl 标准溶液滴定,滴定总反应:332274BOH4OH5H2OB滴定到化学计量点时,溶液体积变为初始体积的3 倍, H3BO3的浓度为硼砂浓度的4 倍,因此:L/mol1079.83/41.01108.53/ccKHc6100a因此, PH=-logc(H+)=5.06 ,可以采用甲基红作指示剂。7-11 下列各多元弱酸弱碱(始浓度为0.1 mol L-1)能否用酸碱滴定法直接滴定?如能滴定,有几个突跃?计量点pH为多少?应选什么作指示剂?(1)柠檬酸(2)H2NNH2 (3)Na2C2O4(4)Na3P
22、O4 (5)Na2S (6)酒石酸解:(1) 柠檬酸的解离常数:73a52a41a100 .4K,107.1K,101.7K根据多元弱碱滴定判断规则:41753a2a41542a1a8873a08652a08541a010102.4100.4/107.1K/K10102.4107.1/101.7K/K10100.4100.41.0Kc10107 .1107.11.0Kc10101.7101.71 .0Kc名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页,共 1
23、7 页 - - - - - - - - - 学而不思则惘,思而不学则殆三步解离步骤都可以准确滴定,但是不能分布滴定,只有一个突跃, 也就是最后一步解离过程。在化学计量点处,溶液体积变为原来的四倍,控制体系PH值的主要是柠檬酸三价阳离子:5001010/100.44110.0cK/KccK/cK201025.61100.4/104110.0cK/Kcc/Kc6147w3a01b0w107143aw01b0因此,可以采用最简式计算体系的酸碱度:1571401bLmol105 .24110. 0100 . 410ccKO Hc故化学计量点处,POH=-lgc(OH-)=4.6 PH=14- POH
24、=14-4.6=9.4 根据化学计量点处的PH值和指示剂的适用范围,可以选择酚酞指示剂。(2)H2NNH2的解离常数:152b61b106 .7K,100. 3K根据多元弱碱滴定判断规则:481562b1b816152b08761b010109.3106. 7/100. 3K/K10106.7106. 71 .0Kc10100 .3100. 31 .0Kc第一步解离可以被准确滴定,但是第二步解离无法被准确滴定,有一个突跃在化学计量点处,溶液体积变为原来的两倍,控制体系PH值的主要是一价阳离子,属于两性物质。561b0w16152b0100 .6100.320c/K2005.05 .010.0c
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