(2022年整理)分析化学课后习题答案北大版(第3章)..pdf

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1、分析化学习题答案第 1 页 共 14 页1 第 3 章习题与部分思考题参考答案3.1 从手册中查出下列各酸的酸度常数pKa，分别计算它们的Ka及与其相应的共轭碱的Kb值。（1）H3PO4； （2）H2C2O4； （ 3）苯甲酸；（ 4）NH+4； （5）Ph-NH3+。H3PO4H2C2O4苯甲酸NH+4Ph-NH+31 2 3 1 2 pKa2.16 7.21 12.32 1.25 4.29 4.21 9.25 4.62 Ka6.9 10-36.2 10-84.8 10-135.6 10-25.1 10-56.2 10-55.6 10-102.4 10-5Kb2.1 10-21.6 10-7

2、1.4 10-121.9 10-101.8 10-131.6 10-101.8 10-54.2 10-103.2 （1）计算 pH=5.0时， H3PO4的摩尔分数x3、x2、x1、x0。 （ 2）假定 H3PO4各种形式总浓度是0.050 mol L-1，问此时H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-的浓度各为多少？答案：（1）123112122aaa032aaaaaaH H H K K KxKK KK K K1069.2137.1416.1200.1531.1221. 716.2100.31010101010316.1200.15337.1416.1216.122316.1237

3、.141104.11010)994.0(0.1)1010(10102.61010 xxx（2）c=0.050mol L-115343124214124111034Lmol102. 7POHLmol)0497.0(050.0POHLmol101. 3HPOLmol105. 1POxcxcxcxc3.3 某溶液中含有HAc 、NaAc和 Na2C2O4，其浓度分别为0.80 、0.29 和 1.0 10-4 mol L-1。计算此溶液中 C2O42-的平衡浓度。答案：溶液的酸度由HAc-Ac-所决定分析化学习题答案第 2 页 共 14 页2 4.764.32aHAc0.80H 10100.29Ac

4、cKc22a2240a44.29514.324.29C OH 1.010105.2 10mol L1010cKcxK3.6 写出下列物质水溶液的质子条件：（1）NH3； （2） NH4Cl； （3）Na2CO3； （4） KH2PO4； （ 5） NaAc+H3BO3。答案：（1） NH3NH4+H+=OH- （ 2）NH4Cl H+=NH3+OH- （3）Na2CO3H+HCO-3+2H2CO3=OH- （4）KH2PO4H+H3PO4=HPO42-+2PO43-+OH- （5）NaAc+H3PO3 H+HAc=H2BO3-+OH- 3.9 配制 pH 为 2.00 和 10.00的氨基乙酸

5、缓冲溶液各100mL ，其缓冲物质总浓度为0.10mol L-1。问需分别称取氨基乙酸 （ NH2CH2COOH ） 多少克？加1.0 mol L-1HCl 或 1.0 mol L-1NaOH各多少毫升？（Mr=75.07 ）答案：AAHAH78. 9p35.2p221aaKK（a）配制 pH=2.00的缓冲溶液，应加入HCl Zero Level：c(HCl) ，H+A-，H2O 质子条件： H+H2A+=A-+OH-+c(HCl) c(HCl)=H+H2A+=H+1aH H cK135.200. 200.200.2L9mol07.0101010.010109mL.70.1100079.0)

6、HCl(Vg75.007.751010010.0)A(H3cVMm(b) 配制 pH 10.00的缓冲溶液，应加入NaOH Zero Level：c(NaOH)，H+A-，H2O 质子条件：c(NaOH)+H+H2A+=A-+OH- 分析化学习题答案第 3 页 共 14 页3 22aa9.784.00110.009.78(NaOH)OHAOH H 100.10100.062molL1010KccK0.75g)AH(mL2.60.1100062.0)NaOH(mV解法 2 按共轭酸碱体系计算（a）c(H2A+)=c(HCl) ，c(H+A-)=0.10-c(HCl) 12a(H A )H H (

7、H A )H cKc解得，c(HCl)=0.079mol L-1 （b ）c(A-)=c(NaOH)，c(H+A-)=0.10-c(A-) 22aa(H A )0.10(A )H (A )(A)ccKKcc解得，c(NaOH)=0.062mol L-13.10 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-1）？答案：方法一5.00aab4.7

8、0aab105.01.0105.01.0cKccKc解得：1a1b0.43mol L0.75mol Lcc25mL17/100043.0HAc)(102g13675.0O)3HNaAc(2Vm方法二分析化学习题答案第 4 页 共 14 页4 310001.010d5.00.667dpH0.30aa2aH2.30.667HcKK将Ka=10-4.67，H+=10-5.00代入上式，解得，c=1.25mol L-1mL2717/10)HAc(g108O3HNaAc3102cxVVMcxm3.11 用 0.1000 mol L-1 NaOH溶液滴定0.1000 mol L-1甲酸溶液，化学计量点的p

9、H 是多少？计算用酚酞作指示剂（pT 为 9.0 ）时的终点误差。答案：0.1000mol L-1NaOH滴定 0.1000mol L-1 HCOOH HCOOH pKa=3.77 pKb=10.23 sp 时，10.235.77b0.1000OH (A )10102Kc23.8pHsp酚酞作指示剂，pT=9.0，即 pHep=9.0 （1）用代数法epepepspepa5.09.09.03.77OH H H 100%(HA)H 1010100%0.02%0.0501010tEcK（2）用Et公式epsp3.77 14.010.2tawpHpHpH9.08.230.81010KK /K分析化学

10、习题答案第 5 页 共 14 页5 pHpH0.80.8t1110.2 1.322tsp10101010100%100%0.02%10()EK c（3）查终点误差图1.3 10.2sptlg()lg(10)8.9c K，pH0.8查图得，Et=0.02% 3.12 用 2.0 10-3 mol L-1 HCl 溶液滴定 20.00mL 2.010-3 mol L-1Ba(OH)2， 化学计量点前后0.1%的 pH 是多少？若用酚酞作指示剂（终点pH 为 8.0 ） ，计算终点误差。答案：2.0 10-3mol L-1 HCl 滴定 2.0 10-3mol L-1 Ba(OH)2zero Lev

11、el：c(HCl) ，c(Ba(OH)2)， H2O 质子条件：OH)HCl()Ba(OH)(2H2ccsp 前 0.1% ，HCl)()Ba(OH)(2OH2cc87. 53310298.1900.20298.19100 .2100 .200.202pH=8.13 sp 后 0.1% ，)Ba(OH)(2)HCl(H2cc88.5331004.4000.2000.20100.2204.40100.2pH=5.88 酚酞作指示剂，pHep=8.0 8.06.0epept32spHOH 1010100%100%22.01020.002 (Ba(OH)60.000.07%Ec3.13 用 0.10

12、00 mol L-1 HCl 溶液滴定20.00mL 0.1000 mol L-1 NaOH 。若 NaOH溶液中同时含有0.2000 mol L-1 NaAc ，计算化学计量点以及化学计量点前后0.1% 时的 pH ；若滴定到pH7.0 ，终点误分析化学习题答案第 6 页 共 14 页6 差有多大？答案：0.1000mol L-1 HCl 0.1000mol L-1 NaOH+0.2000mol L-1 NaAc sp 时：0.1000mol L-1 NaAc 14.005.12b4.7610OH (Ac )0.10001010K cpH=8.88 sp 前 0.1% ，有 0.1% NaO

13、H未被滴定，溶液中含有：NaAcLmol1000.0NaOHLmol%1.00500.011.OH(NaOH)(c剩30.410%1.00500.0)pH=9.70 sp 后 0.1% ，过量 HCl(0.05000.1%) 使 Ac-转化成 HAc ：54.768.06a(HAc)5.00 10H 1010(Ac )0.1000cKcpH=8.06 计算 pH 7.0时的Et，质子条件：OH(HCl)(NaOHHAcHcc-epepepepepspsp7.0epep7.04.76spepa(HCl)(NaOH)H -OH HAc100%100%(NaOH)(NaOH)(Ac )H 0.100

14、010100%100%(NaOH)H 0.0500(1010)1%ccEccccK3.14 用 0.5000 mol L-1HCl 溶液滴定 0.5000 mol L-1一元弱碱 B(pKb=6.00)， 计算化学计量点的pH ；分析化学习题答案第 7 页 共 14 页7 若所用溶液的浓度都是0.0200mol L-1，结果又如何？答案：（1）0.5000mol L-1 HCl 滴定 0.5000mol L-1B， （pKb=6.00 ，pKa=8.00 ）sp 时，8.004.30a0.5000H(HB)1010,pH4.302K csp 前 0.1% ，8.005.00a(HB)999H

15、1010,pH5.00(B)1cKcsp 后 0.1% ，3.60spH (HCl)0.1%10,pH3.60cc过亦可用误差公式计算：8.00spt0.5000lg()lg107.402c Kt0.1%E时， pH= 0.70 故滴定突跃为：5.00 3.60 （2）0.0200mol L-1 HCl 滴定 0.0200mol L-1 B sp 时，8.00 2.005.00aH (HB)1010,pH5.00K csp 前 0.1% ，00. 510%1.020200.0(B)c（HB+B ）00.210%9.9920200.0)HB(ca(HB)H (B)HcKc，解得， pH=5.21

16、 sp 后 0.1% ，00.200.510)HB(,10%1 .020200.0)HCl(cc（HB+HCl）aaH (HCl)(HB)H KccK，解得， pH=4.79 3.15 分别计算0.1000 mol L-1 NaOH滴定 0.1000 mol L-1 H3PO4至 pH=5.0和 pH=10.0时的终点误差。答案：0.1000mol L-1 NaOH 分析化学习题答案第 8 页 共 14 页8 0.1000mol L-1 H3PO4 sp1H2PO-4(0.0500mol L-1) 21a24w4.7124a(H PO )H 101(H PO ) /KcKcKsp2HPO2-4

17、(0.0333mol L-1) 32a4w9.664a(HPO )H 101(HPO )/K cKcKH3PO4：pKa1pKa2pKa32.16 7.21 12.32 方法一：利用误差公式0.5pHep时，pH0.29120.290.29t12aa1010100%0.5% (0.43%)(/)EKK10.00pHep时，pH0.34230.340.34t12aa1010100%0.3% (0.24%)2(/)EKK方法二：代数法5.0pHep时，1ept1334spH 100%0.5%(H PO )Exxc10.00pHep时，2ep02t34spOH100%0.3%222 (H PO )x

18、xEc3.16 用克氏定氮法测定试样含氮量时，用过量的100mL 0.3 mol L-1HCl 吸收氨， 然后用 0.2 mol L-1NaOH标准溶液返滴。若吸收液中氨的总浓度为0.2 mol L-1，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。答案：NH3被吸收后，剩余HCl 浓度为 0.3-0.2=0.1mol L-1，分析化学习题答案第 9 页 共 14 页9 用 0.2 mol L-1 NaOH回滴，消耗碱的体积为mL502.01001.0，因此终点体积为150mL ，sp 时溶液为 NH4+1sp4Lmol13.0501001002 .0)NH(c9.255

19、.1spa4spspH (NH)100.1310, pH5.1K c（1）代数法计算EtZero Level：HCl ，NH3，NaOH ，H2O 质子条件：H+NH4+c(NaOH)=c(HCl)+OH- 物料平衡：c(NH3)=NH4+NH3 epep3ept3spepep03sp(HCl)(NaOH)(NH )(NH )H OH 100%(NH )cccEcxcpHep=4.0 ，4.0ept3spH 10100%100%0.08%(NH )0.13EcpHep=7.0 ，9.3t09.37.010100%100%0.5%1010Ex（2）用终点误差公式计算Et， （此题实际为HCl 滴

20、定 NH3体系）8.4t9.310.131010cK4.0pHep，pH1.1；7.0pHep，pH1.9pHpHt12t1010100%()EcK（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。 ）3.17 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-1 NaOH50.00mL溶解沉淀。 过量的 NaOH用 0.2000 mol L-1 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。答

21、案：O13H2NHHPO12MoO24OHOH12MoOHPONH24-242423424分析化学习题答案第 10 页 共 14 页10 3331024PHNOHNONaOHNaOHPsmAVcVcw%10010000.12497.3027.102000. 000.501000.03=0.3802% 2525POP OP2PMwwA%871.0%10097.3029 .141%3802.03.18 有一含 Na2CO3与 NaOH的混合物。现称取试样0.5895g，溶于水中，用0.3000 mol L-1 HCl滴定至酚酞变色时，用去HCl 24.08mL；加甲基橙后继续用HCl 滴定，又消耗

22、HCl 12.02mL。试计算试样中 Na2CO3与 NaOH的质量分数。答案：HCl NaOH+Na2CO3PP V1 HCO3-MO V2 H2CO3 %10010005895.00.10602.123000.0CONa32w%84.64%10010005895.000.4002.1208.243000.0NaOHw=24.55% 3.19 某试样含Na2CO3、NaHCO3及其他惰性物质。称取试样0.3010g，用酚酞作指示剂滴定时，用去 0.1060 mol L-1 HCl 20.10mL，继续用甲基橙作指示剂滴定，共用去HCl 47.70mL。计算试样中Na2CO3与 NaHCO3的

23、质量分数。答案：分析化学习题答案第 11 页 共 14 页11 Na2CO3、NaHCO3 PP HCO3- MO H2CO3%100103010.00.10610.201060.0CONa332w= 75.03% %100103010.001.8410.20270.471060.0NaHCO33w=22.19% 3.20 某学生标定一NaOH溶液，测得其浓度为0.1026 mol L-1。但误将其暴露于空气中，致使吸收了CO2。为测定CO2的吸收量，取该碱液25.00mL，用 0.1143 mol L-1 HCl 滴定至酚酞终点计耗去HCl溶液 22.31mL。计算：（1）每升该碱液吸收了多

24、少克CO2？（2）用该碱液去测定弱酸浓度，若浓度仍以0.1026 mol L-1计算，会引起多大误差？答案：（1）HClHClNaOHNaOHcVcV1Lmol1020.000.2522.311143.0g026.000.44000.11020.01026.0CO2m（2）r0.10260.1020100%0.6%0.1020E思考题 3.6 用 0.0200mol1LEDTA 滴定 25.00mL 0.200 mol1LZn2+溶液，加入0.10 mol1LHAc 0.10 mol1LAc-缓冲溶液2.0mL以控制溶液的pH 为 5.0 左右，能否做到？如何做才能使溶液在滴定前后的pH 的改

25、变不超过0.2pH单位？（提示EDTA （用 Na2H2Y 表示）滴定Zn2+的反应为： Zn2+H2Y2- = ZnY2- + 2H+）答案：用 0.0200 mol1LEDTA 滴定 25.00mL0.200 mol1LZn2+，加入 0.10 mol1LHAc-0.10 mol1LAc-2.0mL, 则溶液中：n(HAc)=0.102.0 =0.2 mmol 分析化学习题答案第 12 页 共 14 页12 n(Ac-)= 0.2 mmol 反应中放出H，n(H+)=0.0200225.00=1.0 mmol 则此时溶液中，n(H+)=0.8 mmol，n(HAc)= 0.4 mmol 显

26、然，溶液的pH 无法控制在5.0 左右。如何配制缓冲溶液，使滴定前后pH 的改变不超过0.2 ，请参考习题 3-10 思考题 3.10 若以甲酸作溶剂，用 0.10 mol1L强碱滴定0.10 mol1L强酸， 化学计量点的pH 及化学计量点前后0.5% 的 pH 各为多少？答案：HCOOH ，pKs=6.2 sp 时，pH=21pKs=3.1 sp 前 0.5% ，质子条件： HCOOH2=HCOO-+c(强酸 )(剩 ) HCOOH2=S2HCOOH K+2%5. 010.0HCOOH2=10-3.0，pH=3.0 sp 后 0.5% ，质子条件： HCOOH2+c(强碱 )( 过)= H

27、COO- HCOOH2+2%5.010.0=S2HCOOH KHCOOH2=10-3.2，pH=3.2 思考题 3.11 下列物质能否用酸碱滴定法直接测定？如能，应使用什么标准溶液和指示剂；如不能， 可用什么办法使之适于用酸碱滴定法进行测定？（1）乙胺；（2）NH4Cl； （3） HF； （4）NaAc ；（5）H3BO3； （6）硼砂；（7）苯胺；（8） NaHCO3。答案：假设c = 0.1mol L-1，cKa(Kb)10-8可用直接法测定滴定剂指示剂乙胺Kb=4.3 10-4HCl MR 分析化学习题答案第 13 页 共 14 页13 HF Ka=6.8 10-4NaOH PP Na2

28、B4O7 Kb=1.7 10-5HCl MR NaHCO3Kb2=2.4 10-8HCl MO （MR ， ）不能直接测定的物质：NH4Cl Ka=5.6 10-10甲醛法（或蒸馏法）测定NaAc Kb=5.7 10-10非水滴定H3BO3Ka=5.7 10-10多元醇强化后，用NaOH滴定C6H5-NH2Kb=4.2 10-10克氏定氮法思考题 3.12 下列各溶液能否用酸碱滴定法测定，用什么滴定剂和指示剂，滴定终点的产物是什么？（1）柠檬酸；（2） NaHS ； （3）氨基乙酸钠； （4）顺丁烯二酸； （5）NaOH+(CH2)6N4（浓度均为0.1mol L-1）（6）0.5 mol L

29、-1氯乙酸 +0.01 mol L-1醋酸。答案：溶液pKa能否用酸碱滴定法测定滴定剂指示剂终点产物柠檬酸3.15 4.76 6.40 pKa10-8，可一次全部滴NaOH PP A3-NaHS 7.05 12.92 pKb25 ，cKb110-8，可分步滴。HCl MR H+A-顺丁烯二酸1.92 6.22 pKa10-8，可一次全部滴NaOH PP A2-NaOH+ (CH2)6N45.13 pKb=8.877，可测 NaOH分量HCl PP (CH2)6N40.5mol L-1 氯乙酸 + 0.01mol L-1 2.86 4.76 氯乙酸aaHAc()()cKcK105(cKa)HAc

30、10-8 NaOH PP B- + Ac-分析化学习题答案第 14 页 共 14 页14 HAc 可测二者总量思考题 3.13 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。答案：（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，测得H3PO4分量。