武汉大学分析化学第五版课后习题答案.pdf
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1、第二章酸碱平衡和酸碱滴定法1.计算下列各溶液的pHa.0.20mo l L】H3Po4;b.O.l Omo l I/H3BO3;c.O.l Omo l WH2sO4;d.O.l Omo l-L-1 三乙馥胺;已 5 X1 O-8 2mo l-L 4 HCl解:a.H3P。4为三元酸,./26/匹7 20%,但 c/QV500.H+=Jk 如(c _H+)=3.54 X10-2mo l L 1pH=1.4 5卜邸。3为一元弱酸,K4i=5.8X10-w:圾120%,c/K4 i500 H+=Kc=7.62X10-6mo l-L-1 pH=5.12c.H2sO4第一级全部离解,第二离解其&=1.O
2、X 10:,其pbe为L H+=c+SO:+OH-OH可忽略/.H+=c+SO:=c+Qc/(H+Q)整理并解方程得:(上的)+/(-&)+4*2%/=0.1084 pH=0.96d.三乙醉胺为一元弱减,H I)=5.8 X10-7.,c Kb=5.8X10-820Kw,500,可用最简式:OH-1=7c K7=2,4 X10-4mo l-L-1 pOH=3.62 pH=10.38e.c4500.1.L OH-1=屉7=5.29X 10-emo l-L4 pOH=5.28 pH=8.72b.NH4 NO3 为一元弱酸 NH;的溶液,c NH;=0.050mo l-L1 明;的降=5.5又1。c
3、VcK4=2.75X10-1120Kw 500 可用最简式4H+=7cK7=5.24 X10-6mo l-L-1 pH=5.28c.NH4 CN 为弱酸弱碱盐,HCN 的 Ka=6.2X IO-10 NH;的5.5X IO-10口+7 _/Khcn 任阻+DL H=J-7;-V c+Khcn,Knh;c=5.5X10-1120Kw,c20Khcn.可用最简式H+=.hcnK-=2 x 10*x 5.5x10。=5.8X10-10mo l-L1 pH=9.23R(K-c+Kw)d.%HP04为两性物质,其精确算式为H+=上吆(c+KJ.后(:206.c+Kc H+R=2 o8X 10-10mo
4、l L1 pH=9.68e,翡乙酸是两性物质,其=4 5X1*Q=2.5Xm。,但 c2吸 1,rr K.-K.c/,H+整 _2L=i.02X10-6mo l L4 pH=5.99l(c+KJf.Na2s为二元弱蹶,其附=%/Q=1.4 L阳=降/冷=7.69乂1肝因为2版/局20g 但”&1500/.H+=jKu+Kw)=L 67X107 pH=6.78h.此为两种獭CH3c H?NH淮为HA)和NH;(设为HB)的混合溶液。H+=描阿+%阳+%Kha=Kw/R=2.38X10-11,=1/Kb=5.6 X1 O-10,chaha=O.0500Kha和Khb均很小.HAc*HB=加又(Kh
5、aCha+KhbChb)2。%可忽略/.H+工 7Khacha+khbchb=5.40X10-mol L1 pH=5.27i.此为弱酸混合液,.两种酸都比较弱HA=cha HBchb又chaKhachbKhb 可用最简式/.H+=7KHAcHA=1.0X10-3mol-L-1 pH=3.003.计算pH为8.0和120时O.lOmol-UKCN溶液中CN的浓度.解:HCN 的降=6.2X1 见 6.2x107(1)pH=8.0 时 6 c N-rn-=-jr=0.058H+K4 1,0 x10+6.2x1O-10/.CN=c-6 CN=5.8X 10-3(mol-L1)r v 10-1。(2)
6、pH=12 时,6 CN-1.0,1,Ox1O-12+6.2x1O-10CN=c 6 CN=O.lOmol L-14,含有 CHc i=010mo l,L,i,cnj eoi=2.0X 104mo l,I?和 chac=2.0X 10,6mo l,U 的温合溶液。a,计算此混合溶液的pH。b,加入等嘱JUl Omo l出NaOH溶海计算溶液的pH.解:a.此为强酸弱盥温合浓,且chcichso4 chcicuacM CHc iMJ.l Omo l L1 pH=1.00b,加入等体积01(h血mNaOH溶液后,HC1恰被完全悯 此时的溶液组成为CNiHs=10X 104 mo1 一和 c时=L
7、OX 田6mo i L 混合液,c哂皿0;cHacKhac.可姬HAC的霭解V chsoKhso;2%,.,胸珞水的酬.:业5o o,,只能用近攸式计算的“10 x1。/r r-&+Jk+4 Kj的=-2_-1,0 x W2+.0 x 10-+4 x 1,0 x 10-2 xl.Oxl O”2-1.0 xl Q-2+1.02xl 0-2 inK/inl=-=l.0X I04mo l L-12.pHM.OO5.将0.12mol-L4HC1和O.lOmol-U氯乙酸钠(C1CH2c oe)Na)溶液等体积混合,计算pH.解:混合时发生如下化学反应HCl+ClCH2COONa=ClCH2COOH+N
8、aCl混合后为0.010mol-L4 HC1与0.050mol-L1 HB(氯乙黝的混合液.Khb=1.4 X10-3 H+=CHci+B-+OH嫄OH H+=chci+率酗,;有HC1存在且Chq较大,P HB诙hb,代入上式得,的 2-cHci H+-KhbChb=O21,0 x10+,(1.0 x10-2)2+4 x1,4 x10-3 x0.050.,-1.4 7X10-WL-12pH=1.836.糠lOOmLOHmol山1HC1溶液的pH从1.00飘至4.44,需加入固体NaAc多少克(烈 喈溶液体积的变化)?解:HCl+NaAc=HAc+NaClpH=4.44 时,为 HAc-NaA
9、c 缓冲溶液,chac=O.1 Omol L4H+系运=1.8X10-5X0,10=10444CAc-解得“.=0,050mo l L;iWiAc=(cHAc+CAc.)V,MNiAc=(0.10+0.050)x0.10 x82.03=1.23g7,今由某弱酸HB及其盐配制缓冲溶液,其中HB的浓度为0.25mo l-L A于此100mL缓冲溶液中加入2UOmg NaOH(忽略溶液体积的变化),所得溶液的pH为5.60.间原来所配制的缓冲溶液的pH为多少?(设HB的V5.0X 10-)解:加入的 NaOH 浓度 cN10H-哑”-0.0500mo l-L140.00 x0.1000设原缓冲溶液中
10、B-的浓渡为x,则加入NaOH后的=Ka胆=5.0Xl(b6x唯二L 1眸。,解此方程得:x=0.35%Z+0.050DpH=pK4-l g-=5.4 50.358.欲配制pH为3.0和4.0的HCOOH-HCOONa缓冲溶液,应分别往200mL 0.20mo l WHCOOH溶液中加入多少莹升l.Omo l-L1 NaOH溶液?解:HCOOH以HB表示,具KH.8X1俨(1)设配制pH=3.0缓冲溶液,应加入xmL l,Omo l L1 NaOH溶液,加入NaOH后,LOx _0,20 x200-l.0 x_40,0-xCN1B_200+x CHB 200+x 200+7H+=1.8X1O-
11、4X4 OQ-X=1O-3JCNB X解此方程得x=6.1mLpH=4.0时同可列方程40 0-xH+=1.8X10-4X=10-x解此方程得x=25.7mL9.某人狮CCbCOOH 16.34 g和NaOH 2.0g,溶解于IL水中,欲以此穗pH=0.64的缓 冲溶液.问:a.实际所配制缓冲溶液的pH为多少?b.要配制pH=0.64的缓冲溶液,需加入 多少摩强酸?解:(1)以HB表示三氯乙限CC13c o0H,Mhb=1634具及=0.23实际所配缓冲溶浓中,iihb=-=0.1 OOmol nNaOH=-=0.050mo l163.4 40.0chb=0.100-0.050=0.050mo
12、 l L A CNiB=0.050mo l,L4.HB的Ka较大,即HB的酸性较强,其离解程度较大HB H+B-A HB=chb-H+,B=cNiB+H+整理得 M 2+0,28 H+-0.0115=0解方程得 M=0.036 pH=1.4 4(2)要配制pH=0.64的釉虢需向其中加强酰役需朋跟HCt ao烟略体积变化)pH=0.64 时,H+=0.23mo l,L】优时的州已经大于油埼,也就是说,所有的HB全辗触不能使M-0.23,所以必须加入过量的HC1优时为HC1与HB的一合溶液H+=Chci+B=Chci+耐+;r,K.Cm 0.23x0.10,Chci=H+-f i-=0.23-=
13、0.18mo l L 1网+人 0.23+0.23要配pH=0.64的缓冲溶液,不应向HB申加NaOH,而应加HCb加入的 啦曰g0伽。1.但用加过NaOH的缓冲溶液再配pH=0.64的缓冲溶液,需加入nHCi=0.18+=0.23mo l)4 0.0山配制氨基乙假总浓度为O.l Omo l-L-1的缓冲溶液(pH=20)皿mb需氨基乙限多少克?还需 加多少至升1 mo l七檄或龈为什么?(2)P=2 303c*6喇 6hpo;-2,303X0.25X0,2X0.8-0.092mol-L4(3)设需加入xmLNaOH,加入NaOH后,则发生反应HPOf+OH-HjPOi+HjOh3PQ;l_0
14、.2x0.25x25.0-x _ 1.25-x _ hW900 _q qi6PO;-08x0,25x25.0+%=5.0+x-K解得 x1.15mL解:嬴基乙觥以HB表示)的KaT5Xl H Ka2=2,5X10-w已知HB+B-c-O-l Omo l-L1(1)mHB=c VM=0.100 x0.100 x75.06=0.75g(2).pH=2,00pK4i=2.35,要配pH=2.00的缓冲溶液需向HB中加酸以构成恻-HB缴楙系:没需加入1 mo l 唠像xmlH+=10-2*mo l LlIX Cf f iB+=001x mo bL-l chb=010-Cqb+(0.10-0.01 mo
15、 bL1,.即+的除较尢其离解不嬲略,脚+=ch2b+-H+=0.01x4仅HB=chb+H+=0.10-0.01x+102H2B+_ O,Ok-W2 10_2画-(HO-O.l Ox+l O-4.5x10-3解此方程得x=7 9mL11.25 0mL 0 40mol-L H3PO4 与 30.0mL 0.50mol-L Na3Poi 溶液相混合,然后稀释至 100.0mL,计算此缓冲溶液的pH和缓冲指数,若准确移取上述混合;龈25.ML,需加入 多少章升l.OOmol L NaOH溶液后,才能使混合溶液的pH等于9.00.1*1降(1)溶液形成H2PoiHPO;-体系:.nHfpo7,20+
16、lg4=7,8012.20g六亚甲基四胺,加浓HC1(按12mo i L-i计)4.0mL,稀释至100mL,溶液的pH是多 少?此溶液是否是缓冲溶液?解:(CH2)gN4是一元弱减,以B表示,其&=1.4 X102其共直酸HB+的Ka=7.1X10Q加 入 HC1 后,B+HC1=HB+C1-J-A 乙U 入 1UUUnHc i=l 2X4,0=4 8m mo b 而噫=mBB=14 3m mo lTTD+|匕+4 8_ _=7.1X10-6X-3.6X10-01-L-1 B c 14 3-4 8pH=5.4 5是缓冲溶液13.计算下列标准缓冲溶液的pH(考虑离子强度的影响),并与标准值相比
17、较:a,饱和酒石酸氢专账0.034 Omo l-L-1);b.0.050 0 mo lL-i邻笨二甲酸氢钾(用KHP表示);c.0.010 0 mo l L 硼砂。解:a.酒石酸为二元酸,以H?B表示,其pK:=3.04,pK=4.37,对于KHB溶液I=g Zq Z;=(ck+chb-)=(0,034 0+0,034(1)=0.03400.512 x 22x-70034 0-1Yb2尸-/=二0 304(1+0.00328 x 400 x J0,034 0)pH=l g a h+=g(pK;+pK+l g Y b2.)=g(3.04+4.37-0.304)=3.55计算结果与标准值一致.b.
18、KHP是两性物质,其p&i=2.95,p6=5.4 1,两者比较接近,有一定缓冲能力。因):心2。120Ku,所以可用最简式计算:pH=g Q&1+P&尸(2.95+5.4 1)=4.18计算结果与标准值有很大差别,这是因为计算中忽略了离子强度的影响,标准值是实验测定的,其PH=-l g aH+.而计算的PH=-l g H+1;另外,计算时是把活度常数K:作为 若考虑离子强度的影响,贝IJ:H+=(6)i门=(一-工厂=J-丫中丫时!chb=0 0500 mo l*L-1c K20Kw.*.水的离解可忽略,又丁 c T.0500V20及i=0.24=产0c 爪c+Ka】)h.2x l Q-2x
19、 6.02x l 0-7 x 0.0500V 0.0500+1.2x l 0-2=7.63X10-5mo l-L-1pH=4.12spz时,组成为CB2.fO,此为二元弱魄其尸14.0-6.22=7.78cVc Kbl20Kw,一500可用最简式OH=JeKpOH=1(pKt(-l g c)=4.63 pH=9.3717.已知O.l mo l-1/1一元弱酸的HB的pH=3.0,间其等浓度的共直喊NaB的pH为多少?(已知:(:20%且 500).解:;已知&CA20K*且上500.H+=7cK?库=2L J1=Q=L OX15c 0.1,.B-的区=&=1.。乂9 CB=0.10mo l L
20、-1 cB-Kb20Kw-500勺0 H-=J cKlt=1.0X 10-5mo l*L-1H+=1.0X10-mo l L-1 pH=9.018.将H2c2。4加入到O.l Omo l-L1 Na2c O3溶液中,使其总浓度为0.020mo l-L A求该溶液的 pH?0204:?!=1.20,pK=4.20;H2CO31=6 40=10.20)解:因为相对于H2c5而言,H2c 2O4的Kai和 外均较大,其酸性较强,所以,加到Na2c。3中后发生如下反应:2C。+H2C2O4=2HCO;+C2O J-HCO;=2 C20j-=0.04 mo l-L 1,CO=0.10-0.04 0=0.
21、060mo l L-1此时构成了 HCO;-CO:缓冲体系=1。4020X 212=10-1038 PH=10.380.06019.称取Na2c。3和NaHCS的混合试样0.685 0 g,溶于适量水中。以甲基橙为指示剂,用 0.200 mo l LHQ溶液滴定至终点时,消耗50.0 mL.如改用酚献为指示剂,用上述HC1溶液滴定至终点时,需消耗多少毫升?解:设试样中含Na2 c Cx g,则依题意列方程得:2x 0.6850-x-+-=chciVhcpMn“COs-Na HCOi2x,0.6850-x106.0 84.01=0.200X50.00解方程得x=0.265g当用酚酷作指不剂时,n
22、 Na 2CO3=n HCl,Vhci=0.265x1000106.0 x0,200=12,5(mL)20.称取纯一元百藏HB 0.815 0 g,溶于适量水中。以酚酿为指示剂,用0.110 Omo l LNaOH 溶液滴定至终点时,消耗24.60mL。在滴定过程中,当加入NaOH溶液11.00mL时,溶液 的pH=4.80,计算该弱酸HB的pKa值。解:现时耗 VN、o H=24.60 mL当VNaOH=11.00mL时,溶液组成为HB尔NaB,o/i nnLNa Bi i.uu:h+b10S0 x 11.00HB 24,60-11.00=10-439p&=4.89用 O.l Omo l-L
23、NaOH滴定 O.l Omo l-L4HAc 至 pH=8.00,计算终点误差.解:pH=8.0。时,6 HAe=5X 104 3+)+K、P p一 HAc)xioo%=-I。-,X100%=-0.05%22.用0.1 Omo l-L-l HC1滴定0.1 Omo l-L-l HH3溶液至pH=4.0,计算终点误差.解:6 epNH3=Ka H+Ka=5,6X 10-1010-4+5.6X 10-10=5,6X 10-6h+L-h-1pxioo%=X100%=4-0.20%-3HH3)*5.23.用O.l Omo l-L4NaOH滴定O.l Omo lL”H3PO4至第一化学计量点,若终点pH
24、较化学计 量点pH高0.5单位.计算终点误差.解:ApH=0.5,据(2-51)式ioh-iq-h IQ0-5-1Q-0-5瓦=-j-=0.0082=0.82%rK4|V 20Kcv,c20 Knh+3OHH+=JK 阻+ohKr+=J10-6.10”=10m。卜 L pH=7.61b.计量点时,6nh3=e 1-阻_=_=0 022H+Kmw+IO-761+IO-926 r iH即计量点时有2.2%的NH4 c l参加反应转变为NH3.25.称取一元弓勰HA试样1.0。0 g,溶于60.0mL水中,用0.250 Omo l-LNaOH溶液滴定。已知中和HA至5。时,溶液的pH=5.0。;当滴
25、定至化学计量点时,pH=9.0。计算试样中HA的质量分数为多少?(假设HA的摩尔质量为82.00g-mo l-1)aT解:中和到一半时,pH=pK4+l g 一1可及=5.0(.&=L 0X95HA设中和到计量点时用去Vml NaOH,则cNaA=0.2500XV/(60+V)由OH-=心卢加,得 cnm=OH-2/Kb=(10-5)2/10-M.1000代入上式,解得KJ.00mlHA%=0.2500 x4 0.00 x82.001.000 x1000 xl 00%=82.00%26.称取钢样1.000&溶解后,将其中的磷沉淀为磷铝酸佞。用0.100 0mo l-L-1NaOH20.00mL
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