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分析化学题库
I 分析化学概论
一、选择题
1下列数据中有效数字为四位的是 ( D )
(A)0.060 (B)0.0600 (C)pH = 6.009 (D)0.6000
2 下列数据中有效数字不是三位的是(C)
(A)4.00×10-5 (B)0.400 (C)0.004 (D)pKa = 4.008
3 为了消除0.0002000 kg 中的非有效数字,应正确地表示为(D)
(A)0.2g (B)0.20g (C)0.200g (D)0.2000g
4下列数据中有效数字不是四位的是(B)
(A)0.2500 (B)0.0025 (C)2.005 (D)20.50
5 下面数据中含有非有效数字的是(A)
(1) 0.02537 (2) 0.2009 (3) 1.000 (4) 20.00
(A)1,2 (B)3,4 (C)1,3 (D)2,4
6 下列数据中为四位有效数字的是(C)
(1) 0.068 (2) 0.06068 (3) 0.6008 (4) 0.680
(A)1,2 (B)3,4 (C)2,3 (D)1,4
7在下列数据中,两位有效数字的是(B)
(2) 0.140 (3) 1.40 (3) Ka=1.40×10-4 (4) pH=1.40
(A)1,2 (B)3,4 (C)1,4 (D)2,3
如果是等式,有效数字就是从小数点开始的(前提是小数点前面不是零),如多是单纯的数字,就不需要考虑上述情况。
8 用50 mL滴定管滴定,终点时正好消耗25 mL滴定剂,正确的记录应为(C)
(A) 25 mL (B) 25.0 mL (C) 25.00 mL (D) 25.000mL
这个是精确度的问题
9 用25 mL 移液管移取溶液,其有效数字应为(C)
(A) 二位 (B) 三位 (C) 四位 (D) 五位
10 用分析天平准确称取0.2g试样,正确的记录应是(D)
(A)0.2g (B)0.20g (C) 0.200g (D)0.2000g
1分析天平的精确度是0.0001
11 用分析天平称量试样时,在下列结果中不正确的表达是(A)
(A)0.312g (B)0.0963g (C)0.2587g (D)0.3010g
12 已知某溶液的pH值为10.90,其氢离子浓度的正确值为(D)
(A) 1×10-11 mol·L-1 (B) 1.259×10-11 mol·L-1
(C) 1.26×10-11 mol·L-1 (D) 1.3×10-11 mol·L-1
这个是精确度的问题
13 醋酸的pKa = 4.74,则Ka值为(A)
(A) 1.8×10-5 (B) 1.82×10-5 (C) 2×10-5 (D) 2.0×10-5
14 下列数据中有效数字为二位的是(D)
(A) [H+]=10-7.0 (B) pH=7.0 (1) (C) lgK=27.9 (1) (D) lgK=27.94(2)
15 按四舍六入五成双规则将下列数据修约为四位有效数字(0.2546)的是(C)
(A)0.25454 (0.2545) (B)0.254549 (0.25455)
(C)0.25465 (D)0.254651 (0.2547)
16 下列四个数据中修改为四位有效数字后为0.2134的是(D)
(1) 0.21334(0.2133) (2) 0.21335(0.2134)
(3) 0.21336(0.2134) (4) 0.213346(0.2133)
(A) 1,2 (B) 3,4 (C) 1,4 (D) 2,3
“四舍六入五成双”,等于五时要看五前面的数字,若是奇数则进位,如是偶数则舍去,若五后面还有不是零的任何数,都要进位。
17 以下计算式答案 x 应为(C)
11.05+1.3153+1.225+25.0678 = x
(A) 38.6581 (B) 38.64 (C) 38.66 (D) 38.67
先修约,后计算:11.05+1.32+1.22+25.07=38.66
18 下列算式的结果中x应为(C)
(A) 0.14252 (B) 0.1425 (C) 0.143 (D) 0.142
19 测定试样CaCO3 的质量分数,称取试样 0.956 g,滴定耗去 EDTA 标准溶液22.60mL,以下结果表示正确的是(C)
(A) 47.328% (B) 47.33% (C) 47.3% (D) 47%
20 以下产生误差的四种表述中,属于随机误差的是(B)
(1) 试剂中含有待测物
(2) 移液管未校正
(3) 称量过程中天平零点稍有变动
(4) 滴定管读数最后一位估计不准
(A) 1,2 (B) 3,4 (C) 2,3 (D) 1,4
二、填空题
1 以下各数的有效数字为几位:
0.0060为 二 位; 为 无限 位; 为 无限 位; 6.023×1023为 四 位 ; pH=9.26为 二 位。
2 将以下数修约为4位有效数字:
0.0253541 修约为 0.02535 , 0.0253561 修约为 0.025736 ,
0.0253550 修约为_ 0.02536 , 0.0253650 修约为 0.02536 ,
0.0253651 修约为_ 0.02537 , 0.0253549 修约为 0.02535 。
3 测得某溶液pH值为3.005,该值具有 三 位有效数字,氢离子活度应表示为
9.89×10-4 mol·L-1;某溶液氢离子活度为2.5×10-4 mol·L-1 , 其有效数字为 二 位,pH为 3.60 ;已知HAc的pKa=4.74,则HAc的Ka值为 1.8×10-5 。
4 常量分析中,实验用的仪器是分析天平和50 mL滴定管,某学生将称样和滴定的数据记为0.31 g和20.5 mL,正确的记录应为 0.3100g 和 20.50mL 。
5 消除该数值中不必要的非有效数字,请正确表示下列数值:
0.0003459kg为 0.3459 g ;0.02500 L为 2.500×10-2 L或 25.00mL 。
6 以下计算结果中各有几位有效数字(不必计算只说明几位)?
二位
三位
7 下列计算结果为: 1.19%
8 某学生两次平行分析某试样结果为95.38%和95.03%,按有效数字规则其平均值应表示为 95.2% 。
9 由随机的因素造成的误差叫 随机误差 ;由某种固定原因造成的使测定结果偏高所产生的误差属于 系统 误差 。
10 滴定管读数小数点第二位估读不准确属于 随机 误差;天平砝码有轻微锈蚀所引起的误差属于 系统 误差;在重量分析中由于沉淀溶解损失引起的误差属于 系统误差 ;试剂中有少量干扰测定的离子引起的误差属于 系统误差 ;称量时读错数据属于 过失误差 ;滴定管中气泡未赶出引起的误差属于 过失误差 ;滴定时操作溶液溅出引起的误差属于 过失误差 。
11 准确度高低用 误差 衡量,它表示 测定结果与真实值的接近程度 。精密度高低用 偏差 衡量,它表示 平行测定结果相互接近程度 。
12 某标准样品的w = 13.0%,三次分析结果为12.6%,13.0%,12.8%。则测定结果的绝对误差为 -0.2(%) ,相对误差为 -1.6% 。
13 对某试样进行多次平行测定,各单次测定的偏差之和应为 0 ;而平均偏差应
不为0 ,这是因为平均偏差是 各偏差绝对值之和除以测定次数 。
14 对于一组测定,平均偏差与标准偏差相比,更能灵敏的反映较大偏差的是 标准偏差 。
15 当测定次数不多时,随测定次数增加而 减小 ,也就是说平均值的精密度应比单次测定的精密度 好(或高) ,即比s 小 。当测定次数大于10 次时 的 变化 就很小了。实际工作中,一般平行测定 3~4__次即可。
三、问答题
1 指出在下列情况下,各会引起哪种误差?如果是系统误差,应该采用什么方法减免?
(1) 砝码被腐蚀;
(2) 天平的两臂不等长;
(3) 容量瓶和移液管不配套;
(4) 试剂中含有微量的被测组分;
(5) 天平的零点有微小变动;
(6) 读取滴定体积时最后一位数字估计不准;
(7) 滴定时不慎从锥形瓶中溅出一滴溶液;
(8) 标定HCl溶液用的NaOH标准溶液中吸收了CO2。
答:(1) 系统误差中的仪器误差。减免的方法:校准仪器或更换仪器。
(2) 系统误差中的仪器误差。减免的方法:校准仪器或更换仪器。
(3) 系统误差中的仪器误差。减免的方法:校准仪器或更换仪器。
(4) 系统误差中的试剂误差。减免的方法:做空白实验。
(5) 随机误差。
(6) 随机误差。
(7) 过失误差。
(8) 系统误差中的试剂误差。减免的方法:做空白实验。
2 分析天平的每次称量误差为0.1mg,称样量分别为0.05g、0.2g、1.0g时可能引起的相对误差各为多少?这些结果说明什么问题?
答: 由于分析天平的每次读数误差为0.1mg,因此,二次测定平衡点最大极值误差为0.2mg,故读数的绝对误差
根据可得
结果表明,称量的绝对误差相同,但它们的相对误差不同,也就是说,称样量越大,
相对误差越小,测定的准确程度也就越高。定量分析要求误差小于0.1%,称样量大于0.2g即可。
3 滴定管的每次读数误差为±0.01 mL。如果滴定中用去标准溶液的体积分别为2 mL、
20 mL和30 mL左右,读数的相对误差各是多少?从相对误差的大小说明了什么问题?
答:由于滴定管的每次读数误差为0.01 mL ,因此,二次测定平衡点最大极值误差为0.2 mL,故读数的绝对误差
根据可得
结果表明,量取溶液的绝对误差相等,但它们的相对误差并不相同。也就是说当被测量的量较大时,测量的相对误差较小,测定的准确程度也就越高。定量分析要求滴定体积一般在20~30 mL之间。
4 两位分析者同时测定某一试样中硫的质量分数,称取试样均为3.5g,分别报告结果
如下:
甲:0.042%,0.041%;乙:0.04099%,0.04201%。问哪一份报告是合理的,为什么?
答::甲的报告合理。因为在称样时取了两位有效数字,所以计算结果应和称样时相同,
都取两位有效数字。
5 有两位学生使用相同的分析仪器标定某溶液的浓度(mol·L-1),结果如下:
甲:0.20 , 0.20 , 0.20(相对平均偏差0.00%);
乙:0.2043 , 0.2037 , 0.2040(相对平均偏差0.1%)。
如何评价他们的实验结果的准确度和精密度?
答:乙的准确度和精密度都高。因为从两人的数据可知,他们是用分析天平取样。所以有效数字应取四位,而甲只取了两位。因此从表面上看甲的精密度高,但从分析结果的精密度考虑,应该是乙的实验结果的准确度和精密度都高。
四、计算题
1 测定某铜矿试样,其中铜的质量分数为24.87%。24.93%和24.89%。真值为25.06%,
计算:(1)测得结果的平均值;(2)中位值;(3)绝对误差;(4)相对误差。
解:(1)
(2)24.90%
(3)
(4)
2 三次标定NaOH溶液浓度(mol∙L-1)结果为0.2085、0.2083、0.2086,计算测定结果的平均值、个别测定值的平均偏差、相对平均偏差、标准差和相对标准偏差。
解: (mol∙L-1)
(mol∙L-1)
(mol∙L-1)
3 某铁试样中铁的质量分数为55.19%,若甲的测定结果(%)是:55.12,55.15,55.18;乙的测定结果(%)为:55.20,55.24,55.29。试比较甲乙两人测定结果的准确度和精密度(精密度以标准偏差和相对标准偏差表示之)。
解:甲测定结果:
乙测定测定结果:
计算结果表明:<,可知甲测定结果的准确度比乙高; s1<s2 ,<,可知甲测定结果的精密度比乙高。
4 现有一组平行测定值,符合正态分布(μ = 40.50,σ = 0.05)。计算:(1)x = 40.40 和 x = 40.55 时的 u 值;(2)测定值在40.50 – 40.55 区间出现的概率。
解:
= 0.4773+ 0.3413 = 0.8186= 82%
5今对某试样中铜的质量分数进行120次分析,已知分析结果符合正态分布N[25.38%,(0.20%)2],求分析结果大于25.70% 的最可能出现的次数。
解:
分析结果大于25.70 % 的概率为
即测定100次有5.5次结果大于25.70%,所以测定120次,大于55.70%的最少测定次数为 5.5%×1.2 = 6.6 = 7(次)
6 六次测定血清中的钾的质量浓度结果分别为0.160,0.152,0.155,0.154,0.153,0.156 mg ·L-1。计算置信度为95 % 时,平均值的置信区间。
解:已知n = 6,95%的置信度时,查t分布表,得t0.05 , 5 = 2.57。
,
根据置信区间计算公式,有
7 测定某钛矿中 TiO2 的质量分数,6次分析结果的平均值为 58.66%,s = 0.07 %,求(1)总体平均值的置信区间;(2)如果测定三次,置信区间又为多少?上述计算结果说明了什么问题?(P = 95%)
解:已知 s = 0.07 %
(1) n = 6 t0.05 , 5 = 2.57,根据置信区间计算公式,有
(2) n = 3 设 t0.05 , 2 = 4.30,根据置信区间计算公式,有
结果表明,在相同的置信度下,测定次数多比测定次数少的置信区间要小,即所估计的真值可能存在的范围较小(估计得准确),说明平均值更接近真值。
8 用K2Cr2O7 基准试剂标定Na2S2O3 溶液的浓度(mol·L-1),4 次结果分别为:0.1029,0.1010,0.1032 和0.1034。(1)用格鲁布斯法检验上述测定值中有无可疑值(=0.05);(2)比较置信度为0.90 和0.95 时的置信区间,计算结果说明了什么?
解:(1)测定值由小到大排列:0.1010,0.1029,0.1032,0.1034
,s = 0.0012
故最小值0.1010可疑。
选择统计量
则
选择显著水平=0.05,查 表得,T 0.05, 4 = 1.46。
T < T 0.05, 4 ,所以0.1010 这一数据应保留。
(2)求置信区间
置信度为0.90 时
置信度为0.95 时
计算结果说明,置信度越高,置信区间越大。也就是说,要判断的可靠性大,那么所给出的区间应足够宽才行。
9 甲乙两同学分别对同一样品进行6次测定,得如下结果:
甲:93.3% 93.3% 93.4% 93.4% 93.3% 94.0%
乙:93.0% 93.3% 93.4% 93.5% 93.2% 94.0%
试用格鲁布斯法检验两种结果中异常值94.0%是否应该舍弃?检验结果说明了什么(显著水平=0.05)?
解:先用格鲁布斯法检验异常值
对于甲:测定值由小到大排列 93.3% 93.3% 93.3% 93.4% 93.4% 94.0%
= 93.4% s = 0.28%
所以 94.0% 为异常值。
选择统计量
则
选择显著水平=0.05,查 表得,T0.05,6 = 1.82。
T > T0.05,6,故 94.0% 应舍弃。
对于乙:测定值由小到大排列 93.0% 93.2% 93.3% 93.4% 93.5% 94.0%
= 93.4% s = 0.34%
所以94.0%为异常值。
选择统计量
则
选择显著水平=0.05,查 表得,T0.05,6 = 1.82。
T < T0.05,6,故 94.0% 应保留。
结果表明,甲的精密度较好,除 94.0% 以外,其余各测定值都相互接近,故 94.0% 舍弃;而乙的精密度较差,各测定值较分散,故 94.0% 保留。
10 某分析人员提出了一新的分析方法, 并用此方法测定了一个标准试样, 得如下数据(%);40.15,40.00, 40.16,40.20,40.18。已知该试样的标准值为40.19%(0.05),
(1) 用Q检验法判断极端值是否应该舍弃?
(2) 试用t检验法对新分析方法作出评价。
解: (1) 测定结果按大小顺序排列:40.00,40.15, 40.16, 40.18, 40.20
可见极端值为40.00,采用Q检验法检验40.00:
查表, 得T0.96,5 =0.73,
T >T0.96,5 ,所以40.00值应该舍弃。
(2) t检验
s = 0.022%
查t分布表,得 t0.05,3 = 3.18,
t <t0.05,3 ,可见,新方法测定的结果与标准值无显著差异,说明新方法不引起系统误差,可以被承认。
II 滴定分析法
2.3.1 酸碱滴定法
一、选择题
1 OH-的共轭酸是(B)
A. H+ B. H2O C. H3O+ D. O2-
2 在下列各组酸碱组分中,不属于共轭酸碱对的是(C)
A. HOAc-NaOAc B. H3PO4-H2PO4-
C. +NH3CH2COOH-NH2CH2COO- D. H2CO3-HCO3-
3 水溶液中共轭酸碱对Ka与Kb的关系是(B)
A. Ka·Kb=1 B. Ka·Kb=Kw C. Ka/Kb=Kw D. Kb/Ka=Kw
4 c(NaCl) = 0.2mol∙L-1的NaCl水溶液的质子平衡式是(C)
A. [Na+] = [Cl-] = 0.2mol∙L-1 B. [Na+]+[Cl-] = 0.2mol∙L-1
C. [H+] = [OH-] D. [H+]+[Na+] = [OH-]+[Cl-]
5 浓度相同的下列物质水溶液的pH最高的是(D)
A. NaCl B. NH4Cl C. NaHCO3 D. Na2CO3
6 在磷酸盐溶液中,H2PO4-浓度最大时的pH是(A)
(已知H3PO4的解离常数pKa1 = 2.12,pKa2 = 7.20,pKa3 = 12.36)
A. 4.66 B. 7.20 C. 9.78 D. 12.36
7 今有一磷酸盐溶液的pH = 9.78, 则其主要存在形式是(A)
(已知H3PO4的解离常数pKa1 = 2.12,pKa2 = 7.20,pKa3 = 12.36)
A. HPO42- B. H2PO4-
C. HPO42- + H2PO4 D. H2PO4-+ H3PO4
8 在pH = 2.67~6.16的溶液中,EDTA最主要的存在形式是(B)
(已知EDTA的各级解离常数分别为10-0.9、10-1.6、10-2.0、10-2.67、10-6.16和10-10.26)
A. H3Y- B. H2Y2- C. HY3- D. Y4-
9 EDTA二钠盐(Na2H2Y)水溶液pH约是(D)
(已知EDTA的各级解离常数分别为10-0.9、10-1.6、10-2.0、10-2.67、10-6.16和10-10.26)
A. 1.25 B. 1.8 C. 2.34 D. 4.42
10 以下溶液稀释10倍时pH改变最小的是(A)
A. 0.1 mol·L-1 NH4OAc溶液 B. 0.1 mol·L-1 NaOAc溶液
C. 0.1 mol·L-1 HOAc溶液 D. 0.1 mol·L-1 HCl溶液
11 以下溶液稀释10倍时pH改变最大的是(B)
A. 0.1 mol·L-1 NaOAc-0.1 mol·L-1 HAc溶液
B. 0.1 mol·L-1 NaAc溶液
C. 0.1 mol·L-1 NH4Ac-0.1 mol·L-1 HOAc溶液
D. 0.1 mol·L-1 NH4Ac溶液
12 六次甲基四胺[(CH2)6N4]缓冲溶液的缓冲pH范围是(A)
(已知六次甲基四胺pKb= 8.85)
A. 4~6 B. 6~8 C. 8~10 D. 9~11
13 欲配制pH=5的缓冲溶液,下列物质的共轭酸碱对中最好选择(C)
A. 一氯乙酸(Ka = 1.4×10-3) B. 甲酸(Ka = 1.8×10-4)
C. 乙酸 (Ka = 1.8×10-5) D. 氨水(Kb = 1.8×10-5)
14 欲配制pH=9的缓冲溶液,应选用(B)
A. NH2OH(羟氨) (pKb =8.04) B. NH3·H2O (pKb = 4.74)
C. CH3COOH (pKa = 4.74) D. HCOOH (pKa = 3.74)
15 用NaOH滴定某一元酸HA,在化学计量点时,[H+]的计算式是(D)
A. B.
C. D.
二、填空题
1 已知H2CO3的pKa1 = 6.38, pKa2 = 10.25,则Na2CO3的Kb1 = 1.8×10-4 (10-3.75 ) ,Kb2 = 2.4×10-8 ( 10-7.62) 。
2 H3PO4的pKa1 = 2.12, pKa2 = 7.20, pKa3 = 12.36,则PO43-的pKb1 = 1.64 ,
pKb2 = 6.80 ,pKb3 = 11.88 ___ 。
3 0.1 mol·L-1 NH4Ac溶液有关NH4+ 的物料平衡式为 [NH4+] + [NH3] = 0.1 mol·L-1 ,
有关Ac- 的物料平衡式为 [Ac-] + [HAc] = 0.1 mol·L-1 ;电荷平衡式为 [H+] + [NH4+] = [OH-] + [Ac-] ;质子平衡式为 [H+]+[HAc] = [NH3]+[OH-] 。
4 某(NH4)2HPO4溶液,
其物料平衡式为 2×0.1 = [NH3]+[NH4+] = 2 ([H3PO4]+[H2PO4-]+[HPO42-]+[PO43-]) ;
电荷平衡式为 [NH4+]+[H+] = [H2PO4-]+2[HPO42-]+3[PO43-]+[OH-] ;
质子平衡式为 [H+]+2[H3PO4] +[H2PO4-] = [OH-]+[NH3] +[PO43-] 。
5 请填写下列溶液[H+]或[OH-]的计算公式
(1) 0.10 mol·L-1 NH4Cl 溶液 (pKa = 9.26)
(2) 1.0×10-4mol·L-1 H3BO3溶液 (pKa = 9.24)
(3) 0.10 mol·L-1氨基乙酸盐酸盐溶液
(4) 0.1000 mol·L-1 HCl滴定0.1000 mol·L-1 Na2CO3至第一化学计量
(5) 0.1000 mol·L-1NaOH滴定0.1000 mol·L-1H3PO4至第二化学计量点
(6) 0.1 mol·L-1 HCOONH4溶液
(7) 0.10 mol·L-1 NaOAc溶液 (pKa = 4.74)
(8) 0.10 mol·L-1 Na3P4O溶液
三、问答题
1 在滴定分析中为什么一般都用强酸(碱)溶液作酸(碱)标准溶液?且酸(碱)标准溶液的浓度不宜太浓或太稀?
答:用强酸或强碱作滴定剂时,其滴定反应为:
H+ + OH- = H2O
(25℃)
此类滴定反应的平衡常数Kt相当大,反应进行的十分完全。
但酸(碱)标准溶液的浓度太浓时,会造成浪费;若太稀,终点时指示剂变色不明显,滴定的体积也会增大,致使误差增大。因此酸(碱)标准溶液的浓度均不宜太浓或太稀。
2 今有H2SO4和(NH4)2SO4的混合溶液,浓度均为0.05 mol·L-1,欲用0.1000 mol·L-1 NaOH溶液滴定,试问:
(1) 否准确滴定其中的H2SO4?为什么?采用什么指示剂?
(2) 如何用酸碱滴定法测定混合液中(NH4)2SO4的含量?采用什么指示剂?
答:(1) 能。因为H2SO4的第二步电离常数pKa2 = 2.00,而NH4+的电离常数pKa=9.26,
所以 >105 ,故能完全准确滴定其中的H2SO4 ,可以采用酚酞作指示剂
(2) 混合液中(NH4)2SO4的含量测定,可采用连续法进行测定,即在测定H2SO4后加入不含甲酸的甲醛,继以酚酞为指示剂,用NaOH滴定,根据终点耗去体积计算(NH4)2SO4的含量。
也可以用蒸馏法,即向混合溶液中加入过量的浓碱溶液,加热使NH3逸出,并用过量的H3BO3溶液吸收,然后用HCl标准溶液滴定H3BO3吸收液,其反应为
NH3 + H3BO3== NH+ H2BO
H++ H2BO== H3BO3
终点的产物是H3BO3和NH4+(混合弱酸),pH ≈ 5 ,可用甲基橙作指示剂,按下式计算含量:
(mmol∙L-1)
3 判断下列情况对测定结果的影响:
(1) 用混有少量的邻苯二甲酸的邻苯二甲酸氢钾标定NaOH溶液的浓度;
(2) 用吸收了CO2的NaOH标准溶液滴定H3PO4至第一计量点;继续滴定至第二计量点时,对测定结果各如何影响?
答:(1) 使测定值偏小。
(2) 对第一计量点测定值不影响,第二计量点偏大。
4 有一可能含有NaOH、Na2CO3或NaHCO3或二者混合物的碱液,用HCl溶液滴定,以酚酞为指示剂时,消耗HCl体积为;再加入甲基橙作指示剂,继续用HCl滴定至终点时,又消耗HCl体积为,当出现下列情况时,溶液各有哪些物质组成?
(1) ; (2) ; (3) ;
(4) ; (5) 。
答:(1) , 溶液的组成是OH-、CO32-;
(2) ,溶液的组成是CO32-、HCO3-;
(3) , 溶液的组成是CO32-;
(4) ,溶液的组成是HCO3-;
(5) ,溶液的组成OH- 。
5 某甲测定HAc的浓度。移取25.00 mL试液,用0.1010 mol∙L-1 的 NaOH 滴定至甲基橙变黄(pH = 4.4)消耗了7.02 mL, 由此计算HAc浓度为0.02836 mol∙L-1。
某乙指出甲的错误是选错指示剂,并作如下校正,以求得HAc的准确浓度:
pH = 4.4时, HAc
cHAc = 0.02836×100/31 = 0.09148 (mol∙L-1)
你认为乙的方法是否正确?为什么?
答: 不对
(1) 利用求浓度时,Ka仅两位有效数字,pH仅一位,计算得到四位有效数字不合理。
(2) 更重要的是终点远离突跃范围,确定终点pH有出入将导致计算结果很大差别。以指示剂确定终点有±0.3 pH 出入,若终点早0.3pH(即pH4.1),则 HAc 约82%,由此计算cHac = 0.16 mol∙L-1,差别太大,因此乙的方法是错误的。
四、计算题
1 计算pH = 4.00时,0.10mol∙L-1 HAc溶液中的[HAc]和[Ac-]。
已知:pH = 4 = 0.10mol∙L-1 Ka(HAc)=1.8×10-5
解:根据分布分数计算公式计算:
[HAc]=∙=
=
= 0.085 (mol∙L-1 )
[Ac- ] =∙ =
=
= 0.015 (mol∙L-1)
或:
∵ [HAc]+[Ac- ]=0.10mol∙L-1
∴ [Ac- ]= 0.1-0.085 = 0.015 (mol∙L-1)
2 已知HAc的pKa= 4.74,NH3·H2O的pKb = 4.74。计算下列各溶液的pH值:
(1) 0.10mol ∙L-1 HAc;(2)0.10mol∙L-1 NH3·H2O;(3)0.15mol ∙L-1NH4Cl;(4) 0.15mol ∙L-1 NaAc。
解:(1) 0.10 mol∙L-1 HAc
已知:Ka = 1.8×10-5 ,= 0.10 mol∙L-1,cKa>20Kw,c / Ka>500,所以用最简式计算,求得
(mol∙L-1)
pH = 2.87
(2) 0.10 mol∙L-1 NH3·H2O;
已知:Kb = 1.8×10-5 , = 0.10 mol∙L-1,cKb>20Kw,c / Kb>500,所以用最简式计算,求得
(mol∙L-1)
pOH = 2.87 , pH = 11.13
(3) 0.15 mol∙L-1 NH4Cl
已知:NH为酸,故pKa = 14 – 4.74 = 9.26,Ka = 5.6×10-10 ,= 0.15 mol∙L-1,
cKa>20Kw,c / Ka>500,所以用最简式计算,求得
(mol∙L-1)
pH = 5.04
(4)0.15 mol∙L-1 NaAc;
已知:Ac-为碱,故pKb = 14 – 4.74 = 9.26,Kb = 5.6×10-10,= 0.15 mol∙L-1,
cKb>20Kw,c / Kb>500,所以用最简式计算,求得
(mol∙L-1)
pOH = 5.04 , pH = 8.96
3 某一溶液由HCl、KH2PO4和HAc混合而成,其浓度分别为cHCl = 0.10 mol∙L-1,
= 1.0×10-3 mol∙L-1,cHAc = 2.0×10-6mol∙L-1 。计算该溶液的pH与[Ac-],[PO43-]各为多少?
已知:H3PO4的pKa1~pKa3分别是2.12、7.20、12.36, HAc 的pKa = 4.74
解: cHCl>>,溶液[H+]由HCl决定,故 pH = 1.00
[OAc- ] =∙ =
=
= 3.6×10-10 (mol∙L-1)
= 1.9×10-22 (mol∙L-1)
4 分别用最简式计算分析浓度均为0.10mol∙L-1 的NaH2PO4和Na2HPO4水溶液的pH值。(已知H3PO4的pKa1~pKa3分别是2.12、7.20、12.36.)
解:(1)为两性物质,根据离解平衡,
(mol∙L-1)
pH = 4.66
(2)为两性物质,根据离解平衡,有
(mol∙L-1)
pH = 9.78
5 将0.12 mol∙L-1 HCl与0.10 mol∙L-1 ClCH2COONa等体积混合,试计算该溶液的pH。已知:ClCH2COOH的Ka = 1.4×10-3
解:将ClCH2COOH简写作HA,混合后形成HCl+HA溶液
(mol∙L-1), (mol∙L-1)
PBE: [H+] = [A]+cHCl
解得 [H+] = 0。029 mol∙L-1 pH = 1.54
6 讨论含有两种一元弱酸(分别为HA1和HA2)混合溶液的酸碱平衡问题,推导其H+ 浓度计算公式。并计算0.10 mol·L-1NH4Cl和 0.10 mol·L-1H3BO3混合液的pH值。
答:(1) H+ 浓度计算公式推导
设HA1和HA2两种一元弱酸的浓度分别为和mol·L-1。两种酸的混合液的PBE为
[H+]=[OH-]+[A1- ]+[A2- ]
混合液是酸性,忽略水的电离,即[OH- ]项可忽略,并代入有关平衡常数式得如下近似式
①
当两种酸都较弱,可忽略其离解的影响,即[HA1]≈ ,[HA2]≈。
则式 ① 简化为
②
若两种酸都不太弱,先由式(2)近似求得[H+],对式(1)进行逐步逼近求解。
(2) 计算0.10 mol·L-1NH4Cl和 0.10 mol·L-1H3BO3
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