北师大《无机化学》第四版习题答案.doc

第九章 酸碱平衡
9-1 以下哪些物种是酸碱质子理论的酸,哪些是碱,哪些具有酸碱两性?请分别写出它们的共轭碱或酸。
SO, S, HPO, NH, HSO, [Al(HO)OH], CO, NH, HS, HO, OH,HO, HS, HPO。
解： 质子酸 — 共轭碱
HPO — HPO HSO — SO [Al(HO)OH]—[Al(HO)(OH)]
NH —NH HS — HS HO — OH
HO— HO HS— S HPO — PO
质子碱 — 共轭酸
SO — HSO S — HS NH — NH HSO— HSO
[Al(HO)OH]—[Al(HO)] CO — HCO HO — HO
OH — HO HS — HS HPO — HPO
酸碱两性：
HPO， HSO， [Al(HO)OH]， HO， HS， HPO。
9-2 为什么pH=7并不总表明水溶液是中性的。
解： 因为水的解离是一个明显的吸热过程，因此水的离子积是温度的函数，只有在常温下K=1.0×10,即[H]=[OH]=1.0×10,所以pH＝7，其他温度下则不然。
9-3 本章表示电解质及其电离产物的浓度有两种，一种如c(HAc)、c(NH),另一种如[HAc],[NH]等，它们的意义有何不同？什么情况下电离平衡常数的表达式中可以用诸如c(HAc)、c(NH)等代替诸如[HAc],[NH]等？有的书上没有诸如c(HAc)、c(NH)这样的浓度符号，遇到浓度时一律用诸如[HAc],[ NH]等来表示，这样做有可能出现什么混乱？
解：c(HAc)、c(NH)用来表示初始状态的浓度，而[HAc],[ NH]用来表示平衡状态下的浓度。只有在HAc、NH的电离度非常小，可以忽略时，才可用c(HAc)、c(NH)代替[HAc],[NH]。如果将c(HAc)、c(NH)用[HAc],[ NH]来表示，则会出现混乱。
9-4 苯甲酸（可用弱酸的通式HA表示，相对分子质量122）的酸常数K=6.4×10,试求：
（1）中和1.22g苯甲酸需用0.4mol•L的NaOH溶液多少毫升?
(2) 求其共轭碱的碱常数K。
（3）已知苯甲酸在水中的溶解度为2.06g•L，求饱和溶液的pH。
解：
（1）HA+NaOH＝NaA+ HO
n(HA)==0.01mol V(NaOH)==0.025L=25mL
(2) K=6.4×10 其共轭碱的碱常数K==1.6×10
（3）c==0.0169 mol•L
＜500 所以[H]＝＝1.008×10
pH＝－lg[H]＝3
9-5 计算下列各种溶液的pH:
(1) 10mL5.0×10 mol•L的NaOH。
(2) 10mL0.40 mol•LHCl与10mL0.10 mol•LNaOH的混合溶液。
(3) 10mL0.2 mol•L NH• HO与10mL0.1 mol•LHCl的混合溶液。
(4) 10mL0.2 mol•LHAc与10mL0.2 mol•LNHCl的混合溶液。
解： （1）pH＝－lg[H]＝－lg＝11.70
(2) n(HCl)=0.01×0.4=0.004mol
n(NaOH)0.01×0.1=0.001mol
所以中和后剩余HCl为0.003mol 反应后[H]==0.15 mol•L
pH=-lg[H]=0.82
(3) n(NH• HO)=0.002mol n(HCl)=0.001mol
中和后 NHCl为0.001mol, NH• H0.001mol
所以 [OH]===1.77×10 mol•L
pH=-lg[H]=-lg=9.25
(4)
9-6 把下列溶液的pH换算成[H]:
(1) 牛奶的pH=6.5
(2) 柠檬的pH=2.3
(3) 葡萄酒的pH=3.3
(4) 啤酒的pH=4.5
解: 据pH=－lg[H] 得[H]=10
(1) [H]=3.2×10 mol•L
(2) [H]=5.0×10 mol•L
(3) [H]=5.0×10 mol•L
(4) [H]=3.2×10 mol•L
9-7 把下列溶液的[H]换算成pH:
(1) 某人胃液的[H]=4.0×10 mol•L
(2) 人体血液的[H]=4.0×10 mol•L
(3) 食醋的[H]=1.26×10mol•L
(4) 番茄汁的[H]=3.2×10mol•L
解: (1) pH＝－lg[H]＝－lg4.0×10=1.4
同理 (2) pH=7.4 (3) pH=2.9 (4) pH=3.5
9-8 25ºC标准压力下的CO气体在水中的溶解度为0.034 mol•L,求溶液的pH和[CO]。
解：K=4.45×10 K=5.61×10
所以 [H]以一级电离为主。
>500 所以[H]==1.23×10mol•L
pH＝－lg[H]=3.91
[CO]= K=5.61×10mol•L
9-9 将15gPO溶于热水,稀释至750mL,设PO全部转化为HPO,计算溶液的[H]、[HPO]、[HPO]和[PO]。
解： n(PO)=0.106 mol 所以 c(HPO)==0.282 mol•L
K=7.11×10 K=6.23×10 K=4.5×10
K>> K 所以[H]以一级电离为主。
<500 所以[H]==0.0412mol•L
二级电离 HPO≒HPO+H
0.0412-x x 0.0412+x
K==6.23×10
X值很小 所以x=6.23×10
三级电离 HPO ≒ PO+ H
6.23×10-y y 0.0412+y
K==4.5×10
Y值很小，所以K==4.5×10 解得 y=6.8×10
综上所述 [H]=0.0412mol•L [HPO]=0.0412mol•L
[HPO]=6.23×10mol•L[ PO]=6.8×10mol•L
9-10 某弱酸HA,0.015mol•L时电离度为0.80%，浓度为0.10mol•L时电离度多大？
解：〈5% 所以[H]= ===
K=c=(0.80%)×0.015=9.6×10
==0.31%
9-11 计算0.100mol•LNaCO溶液的pH和CO以及HCO碱式电离的电离度。
解：K===1.78×10
K===2.2×10
K>> K 所以CO二级水解很小，可由一级水解平衡求[OH]
CO+ HO ≒ HCO+ OH
0.1-x x x
K==1.78×10 解得 x=0.0043mol•L
所以 pH＝－lg[H]=-lg=11.63 (CO)==4.3×10
对于二级水解 HCO+HO ≒ HCO+ OH
4.3×10-y y 4.3×10+y
K==2.2×10
K很小，因而y很小 y≈2.2×10mol•L
所以 （HCO）==5.1×10
9-12 某未知浓度的一元弱酸用未知浓度的NaOH滴定，当用去3.26mLNaOH时，混合溶液的pH=4.00,当用去18.30mLNaOH时，混合溶液的pH=5.00，求该弱酸的电离常数。
解：设一元弱酸的物质的量为xmol,NaOH摩尔浓度为y mol•L
据 pH=pK-lg
4=pK-lg (1)
5= pK-lg (2)
解得 y=27x 代入（1） 得K=9.7×10
9-13 缓冲溶液HAc-Ac的总浓度为1.0 mol•L，当溶液的pH为：（1）4.0；（2）5.0时，HAc和Ac的浓度分别多大？
解：(1) pH=pK-lg
4=4757-lg
c(HAc)＋c(Ac)=1.0
解得：c(HAc)=0.85 mol•L c(Ac)=0.15 mol•L
(2)同理 可得 c(HAc)=0.64 mol•L c(Ac)=0.36 mol•L
9-14 欲配制pH=0.5的缓冲溶液，需称取多少克NaAc•3HO固体溶解在300mL0.5 mol•L的Hac溶液中？
解：pH=5.0 [H]=10mol•L
因为NaAc的加入使得HAc电离受到限制
[Ac]≈c(NaAc)=x [HAc]= c(HAc)=0.5mol•L
K===1.75×10 x=0.88mol•L
所以需NaAC为0.88×0.3=0.264mol
即需NaAc•3HO 0.264×136=35.9g
9-15 某含杂质的一元碱样品0.5000g(已知该碱的分子量为59.1),用0.1000mol•LHCl滴定,需用75.00mL;在滴定过程中,加入49.00mL酸时,溶液的pH为10.65. 求该碱的电离常数和样品的纯度.
解: 中和一元碱需HCl 0.1×0.075=0.0075mol
所以 样品中含一元碱为0.0075mol 即 0.0075×59.1=0.44325g
样品纯度为×100%=88.7%
加入49.00mL酸时 中和碱0.049×0.1=0.0049mol
则剩余一元碱为0.0075-0.0049=0.0026mol
c==0.0531mol•L
pH=10.65 [OH]=4.45×10mol•L
K==3.73×10
9-16 将NaCO和NaHCO混合物30g配成1L溶液,测得溶液的pH=10.62,计算溶液含 NaCO和NaCO各多少克.
解: pH=pK+lg
10.62=10.25+lg=10.25+lg
=10 (1)
106n(NCO)+84n(NHCO)=30 (2)
解得 n(NHCO)=0.09mol
m(NHCO)=7.58g m(NCO)=22.42g
9-17 将5.7gNaCO•10HO溶解于水配成100ml纯碱溶液,求溶液中碳酸根离子的平衡浓度和pH。
解: c(NCO)==0.2 mol•L
K===1.78×10
K===2.2×10
K>> K 所以CO二级水解很小，可由一级水解平衡求[OH]
CO+ HO ≒ HCO+ OH
>500 所以 [OH]==6×10mol•L
pH=11.78 [CO]=0.2-6×10=0.194mol•L
9-18 在0.10mol•LNaPO溶液中，[PO]和pH多大。
解：K===2.2×10
K===1.61×10
K===1.41×10
K》K》K 所以PO二三级水解很小，可由一级水解平衡求 [OH]。
PO+HO ≒ HPO+ OH
0.1-x x x
K==2.2×10 所以x=0.037 mol•L
pH=-lg[H]=-lg=12.57
[PO]=0.1-0.037=0.063mol•L
9-19 计算10mL浓度为0.30mol•L的HAc和20mL浓度为0.15mol•LHCN混合得到的溶液中的[H]、[Ac]、[CN]。
解： K(HAc)=1.75×10 K(HCN)=6.2×10
由于HAc的解离常数比HCN大10倍，HAc在溶液中的解离占主导地位，求溶液
中[H]时可忽略HCN提供的[H]。
混合后 c(HAc)==0.10mol•L c(HCN)==0.1mol•L
溶液中 [H]和[Ac]相同
[Ac]=[H]==1.32×10mol•L
HCN ≒ H + CN
0.1-y 1.32×10+y y
K(HCN)== 6.2×10 解得 y=4.7×10 mol•L
所以 [CN]=4.7×10 mol•L
9-20 今有3种酸ClCHCOOH、HCOOH和(CH)AsOH，它们的电离常数分别为1.40×10，1.77×10和6.40×10，试问：
（1） 配制pH=3.50的缓冲溶液选用那种酸最好？
（2） 需要多少毫升浓度为4.0mol•L的酸和多少克NaOH才能配成1L共轭酸碱对的总浓度为1.0mol•L的缓冲溶液。
解：（1）pK=-lg1.40×10=2.85
pK=-lg1.77×10=3.75
pK=-lg6.40×10=6.2
所以选用HCOOH最好。
(2) 设所形成的缓冲溶液中HCOOH为xmol,HCOONa为ymol
据pH= pK－lg
3.5=3.75－lg (1)
x+y=1 (2)
解得 x=0.64 y=0.36
所以 m(NaOH)=0.36×40=14.4g
V(HCOOH)==0.25L=250mL
9-22 分别计算下列混合溶液的pH：
（1）50.0mL0.200 mol•LNHCl和50.0mL0.200 mol•LNaOH。
（2）50.0mL0.200 mol•LNHCl和25.0mL0.200 mol•LNaOH。
(3) 25.0 mL0.200 mol•LNHCl和50.0mL0.200 mol•LNaOH。
(4) 20.0mL1.00 mol•LHCO和30.0mL1.00 mol•LNaOH。
解：（1） 混合后溶液中存在0.01molNH• HO和0.01molNaCl
c(NH• HO)==0.1mol•L
=>500 所以 [OH]==1.33×10 mol•L
pH=11.12
（2）混合后溶液中存在0.005molNH•HO 0.005NHCl
pH=PK－lg= PK-lg1.77×10=4.75
pH=14－4.75=9.25
(3)混合溶液中存在0.005mol NH• HO 0.005molNaOH
在NaOH存在下, NH• HO电离度更小,可忽略不计
[OH]==6.67×10 mol•L pH=-lg=12.82
(4)
9-23 在烧杯中盛有0.2 mol•L20mL乳酸(分子式HCHO,常用符号Hlac表示,酸常数K=1.4×10), 向该烧杯逐步加入0.20 mol•LNaOH溶液,试计算:
⑴ 未加NaOH溶液前溶液的pH。
⑵ 加入10.0mLNaOH后溶液的pH。
⑶ 加入20.0mL后溶液的pH。
⑷ 加入30.0mL后溶液的pH。
解：（1）>500
[H]===5.29×10
pH=－lg[H]=2.28
(2) 混合溶液中存在0.002molNa CHO 0.002molH CHO
pH= pK－lg=－lg1.4×10=3.85
(3) 混合溶液中存在0.004molNaCHO
NaCHO==0.1mol•L
K==
[OH]===2.67×10mol•L
pH=－lg=8.43
(4) 混合溶液中存在0.004molNaCHO,0.002molNaOH
在NaOH存在下,CHO的水解被抑制,所以忽略CHO的电离
[OH]=c(NaOH)==0.04 mol•L
pH=－lg [H]=－lg=12.6