分析化学答案.doc

第四章 酸 碱 滴 定 法
思考题4-1
1．质子理论和电离理论的最主要不同点是什么？
答：（1）定义不同。质子理论认为，凡是能给出质子的物质是酸，凡是能接受质子的物质是碱；而电离理论认为，电解质离解时所生成的阳离子全部是H+的物质是酸，离解时所生成的阴离子全部是OH－的物质是碱。
（2）使用范围不同。电离理论具有一定的局限性，它只适用于水溶液，不适用于非水溶液，也不能解释有的物质（如NH3）虽不含OH－，但具有碱性的事实，而质子理论却能对水溶液和非水溶液中的酸碱平衡问题统一加以考虑。
（3）对于酸碱反应的本质认识不同。质子理论认为各种酸碱反应过程都是质子的转移过程，而电离理论则将酸碱反应分为酸碱中和反应、酸碱离解反应及盐的水解反应。
2．写出下列酸的共轭碱：H2PO4－，NH4+，HPO42－，HCO3－，H2O， 苯酚。
答：上述酸的共轭碱分别为： HPO42-，NH3，PO43－，CO32－，OH－，C6H5O－。
3．写出下列碱的共轭酸：H2PO4－，HC2O4－，HPO42－，HCO3－，H2O，C2H5OH。
答：上述碱的共轭酸分别为：H3PO4，H2C2O4，H2PO4－，H2CO3，H3O+，C2H5OH2+。
4．从下列物质中，找出共轭酸碱对：
HOAc，NH4+，F－，(CH2)6N4H+，H2PO4－，CN－，OAc－，HCO3－，H3PO4，
（CH2）6N4，NH3，HCN，HF，CO32－
答：由酸碱质子理论可知，上述为共轭酸碱对的分别是：HOAc-OAc－，NH4+-NH3，HF-F－，(CH2)6N4H+-(CH2)6N4，H3PO4-H2PO4－，HCN-CN－，
HCO3－- CO32－。
5．上题的各种共轭酸和共轭碱中，哪个是最强的酸？哪个是最强的碱？试按强弱顺序把它们排列起来。
答：4题中的各种共轭酸碱中，最强的酸是H3PO4，最强的碱是CO32－。
酸性由强到弱的顺序为H3PO4、HF、HOAc、(CH2)6N4H+、HCN、NH4+、HCO3－。
碱性由强到弱的顺序为：CO32－、NH3、CN－、(CH2)6N4、OAc－、F－、H2PO4－。
6．HCl要比HOAc强得多，在1mol·L－1HCl和1mol·L－1HOAc溶液中，哪一个的[H3O+]较高？它们中和NaOH的能力哪一个较大？为什么？
答：HCl溶液中[H3O+]较高，HCl和HOAc中和NaOH的能力相同。
因为HCl给出质子的能力强，在水溶液中几乎全部离解，为一强酸；而HOAc给出质子的能力比较弱，在水溶液中只能部分离解，因此HCl溶液中[H3O+]较高。
因为相同物质的量的HCl和HOAc可以中和相同物质的量的NaOH，所以HCl和HOAc中和NaOH的能力相同。
7．写出下列物质在水溶液中的质子条件：
（1）NH3·H2O；（2）NaHCO3；（3）Na2CO3。
答：（1）NH3·H2O PBE: [H+] + [NH4+] = [OH－]
（2）NaHCO3 PBE: [H+] + [H2CO3 ] = [OH－] + [CO3 2－]
（3）Na2CO3 PBE: [H+] + [HCO32－] + 2[H2CO3 ] = [OH－]
8．写出下列物质在水溶液中的质子条件：
（1）NH4HCO3 ；（2）(NH4)2HPO4 ；（3）NH4H2PO4。
答：（1）NH4HCO3 PBE: [H+] + [H2CO3 ] = [OH－] + [NH3] + [CO32－]
（2）(NH4)2HPO4 PBE: [H+] + [H2PO4－] + 2[H3PO4] = [OH－] + [NH3] + [PO43－]
（3）NH4H2PO4 PBE: [H+] + [H3PO4] = [OH－] + [NH3] + 2[PO43－] + [HPO42－]
9．为什么弱酸及其共轭碱所组成的混合溶液具有控制溶液pH的能力？如果我们希望把溶液控制在强酸性（例如pH<2）或强碱性（例如pH>12）。应该怎么办？
答：由弱酸及其共轭碱（HA-A－）所组成的混合溶液之所以能够控制溶液的pH，是因为当向该溶液中加入少量酸时，溶液中的A－ 将与加入的H+ 反应生成HA，从而使溶液中[H+]变化很小；相反，当加入少量碱时，溶液中存在的HA将与加入的OH－发生反应，使溶液中[OH－]基本保持恒定。
欲把溶液控制在强酸性（例如pH<2），可采用浓度较高的强酸性溶液；相反，欲把溶液控制在强酸性（例如pH>12），可采用浓度较高的强碱性溶液。
10．有三种缓冲溶液，它们的组成如下：
（1）1.0 mol·L－1HOAc + 1.0 mol·L－1NaOAc；
（2）1.0 mol·L－1HOAc + 0.01 mol·L－1NaOAc；
（3）0.01 mol·L－1HOAc + 1.0 mol·L－1NaOAc。
这三种缓冲溶液的缓冲能力（或缓冲容量）有什么不同？加入稍多的酸或稍多的碱时，哪种溶液的pH将发生较大的改变？哪种溶液仍具有较好的缓冲作用？
答：在上述三种缓冲溶液中，第一种缓冲溶液的缓冲能力最大，其他两种溶液的缓冲能力都比较小，这是因为缓冲溶液的浓度越高，溶液中共轭酸碱的浓度越接近，即ca : c b ≈1时，缓冲溶液的缓冲能力越大。
当向溶液中加入稍多酸时，第二种溶液的pH将发生较大的变化；加入稍多碱时，第三种溶液的pH将发生较大的变化；第一种溶液仍具有较好的缓冲作用。
11．欲配制pH为3左右的缓冲溶液，应选下列何种酸及其共轭碱（括号内为pKa）：
HOAc（4.74），甲酸（3.74），一氯乙酸（2.86），二氯乙酸（1.30），苯酚（9.95）。
答：欲配制pH为3左右的缓冲溶液，应选用一氯乙酸及其共轭碱组成的溶液。
12．下列各种溶液pH是=7，>7还是<7，为什么？
NH4NO3，NH4OAc，Na2SO4，处于大气中水的H2O。
答：上述溶液中，pH=7的溶液是NH4OAc、Na2SO4溶液；pH<7的是 NH4NO3和处于大气中的H2O。
因为NH4OAc为弱酸弱碱盐，[H+]=，其中Ka=10-9.26，Ka'=10-4.74，所以，pH=7；
Na2SO4为强酸强碱盐，所以其溶液的pH=7；
NH4NO3为强酸弱碱盐，NH4+可给出质子，使溶液的pH<7；
处于大气中的水会吸收空气中的SO2、CO2气体，生成H2SO3、H2CO3，由于二者均为二元弱酸，可给出质子使溶液呈酸性，因此其pH<7。

习题4-1
1．下列各种弱酸的pKa 已在括号内注明，求它们的共轭碱的pKb ；
(1) HCN（9.21）；(2) HCOOH（3.4）；(3) 苯酚（9.95）；(4) 苯甲酸（4.21）。
解：根据pKa + pKb =14可得：
(1) CN－：pKb=14－9.21=4.79
(2) HCOO－：pKb=10.26
(3) C6 H5O－ ：pKb=4.05
(4) C6 H5COO－：Kb=9.79
2．已知H3PO4的pK=2.12，pK=7.20，pK=12.36。求其共轭碱PO43－的pK，
HPO42－的pK和H2PO4－的pK
解：pK=14－pK= 14－12.36 =1.64
pK=14－pK= 14－7.20 = 6.80
pK=14－pK= 14－2.12 = 11.88
3．已知琥珀酸(CH2COOH)2（以H2A表示）的pK=4.19, pK=5.57。试计算在pH4.88和5.0时H2A、HA－和A2－的分布系数δ2、δ1和δ0。若该酸的总浓度为0.01mol·L－1，求pH=4.88时的三种形式的平衡浓度。
解： δ2 =
==0.145
δ1 ==0.710
δ0 =1－δ1－δ2=1－0.10－0.145=0.145
同理可以求得pH=5.0时，δ2= 0.109，δ1= 0.702，δ0= 0.189
pH=4.88，c=0.01mol·L－1时，三种存在形式的平衡浓度分别为：
[H2A]=cδ2=0.01×0.145=0.00145mol·L－1
[HA－]=cδ1=0.01×0.710=0.00710 mol·L－1
[A2－]=cδ0=0.01×0.145=0.00145 mol·L－1
4．分别计算H2CO3 (pK=6.38, K=10.25) 在pH=7.10，8.32及9.50时，H2CO3，
HCO3－和CO32－的分布系数δ2、δ1和δ0。
解：计算过程同上，结果如下：
pH=7.10时，δ2=0.160，δ1=0.830，δ0≈0
pH=8.32时，δ2=0.011，δ1=0.978，δ0=0.011
pH=9.50时，δ2≈0，δ1=0.849，δ0=0.151
5．已知HOAc的pKa = 4.74，NH3·H2O的pKb = 4.74。计算下列各溶液的pH：
（1）0.10mol·L－1HOAc；（2）0.10mol·L－1NH3·H2O；
（3）0.15mol·L－1NH4Cl；（4）0.15mol·L－1NaOAc。
解：
（1）0.10mol·L-1HOAc
cKa>10Kw，c/Ka>105
所以应采用最简式计算：
[H+]= ==10－2.87mol·L-1
pH=2.87
（2）0.10mol·L－1NH3·H2O
cKb>10Kw，c/Kb>105
所以
[OH－]== =10－2.87mol·L-1
pOH=2.87，pH=14－2.87=11.13
（3）0.15mol·L－1NH4Cl
已知NH3的pKb =4.74，则NH4Cl 的pKa =14－4.74=9.26
cKa>10Kw，c/Ka>105
所以
[H+]===10－5.04 mol·L－1
pH=5.04
（4）0.15mol·L－1NaOAc
由HOAc的pKa =4.74可知NaOAc的pKb =14－4.74=9.26
cKb>10Kw，c/Kb>105
所以
[OH－]===10－5.04 mol·L－1
pOH=5.04，pH=14－5.04=8.96
6．计算浓度为0.12mol·L－1的下列物质水溶液的pH值（括号内为pKa ）。
（1）苯酚（9.95）；（2）丙烯酸（4.25）；（3）吡啶的硝酸盐（C5H5NHNO3）（5.23）。
解：
（1）苯酚（9.95）
cKa>10Kw ，c/Ka>105
所以
[H+]===10－5.44 mol·L－1
pH=5.44
（2）丙烯酸（4.25）
cKa >10Kw，c/Ka>105
所以
[H+]===10－2.59 mol·L－1
pH=2.59
（3）吡啶的硝酸盐（C5H5NHNO3）（5.23）
cKa>10Kw，c/Ka>105
[H+]===10－3.08 mol·L－1
pH=3.08
7．计算浓度为0.12 mol·L－1的下列物质水溶液的pH（pKa见上题）。
（1）苯酚钠；（2）丙烯酸钠；（3）吡啶。
解：
（1）苯酚钠
已知苯酚的pKa =9.95，所以苯酚钠的pKb=14－9.95=4.05
cKb >10Kw，c/Kb>105
所以
[OH－]===10－2.49 mol·L－1
pOH=2.49，pH=14－2.49=11.51
（2）丙烯酸钠
计算过程同（1），得：pH=8.66
（3）吡啶
计算过程同（1）：pH=9.15
8．计算下列溶液的pH：（1）0.1mol·L－1的NaH2PO4；（2）0.05mol·L－1K2HPO4
解：
（1）0.1mol·L－1的NaH2PO4
已知H3PO4的pK=2.12，pK=7.20，p=12.36
cK=0.1×10－7.20>>10Kw，c/K=0.1/10－2.12>10
所以应采用最简式计算：
pH=（pK+ pK）=(2.12+7.20)= 4.66
（2）0.05mol·L－1K2HPO4
c<10Kw，c/ K=0.05/10－7.20>10
所以
[H+]==2.0×10－10 mol·L－1
pH=9.70
9．计算下列水溶液的pH（括号内为pKa）。
（1）0.10mol·L－1乳酸和0.10mol·L－1 乳酸钠（3.76）；
解：pH= pKa+lg=3.76+ lg=3.76
由于ca>>[OH－]－[H+]，cb>>[H+]－[OH－]，所以采用最简式是允许的。
（2）0.010mol·L－1邻硝基酚和0.012mol·L－1邻硝基酚的钠盐（7.21）；
解：pH=pKa+lg=7.21+ lg=7.29
由于ca>>[OH－]－[H+]，cb>>[H+]－[OH－]，所以采用最简式是允许的。
（3）0.12mol·L－1氯化三乙基胺和0.01mol·L－1三乙基胺（7.90）；
解：pH= pKa+lg=7.90+lg=6.82
由于ca>> [OH－]－[H+]，cb >> [H+]－[OH－]，所以采用最简式是允许的。
（4）0.07mol·L－1氯化丁基胺 和0.06mol·L－1丁基胺（10.71）。
解：pH= pKa+lg=10.71+ lg=10.64
由于ca >> [OH－]－[H+]，cb>> [H+]－[OH－]，所以采用最简式是允许的。
10．一溶液含1.28g·L－1苯甲酸和3.65g·L－1苯甲酸钠，求其 pH。
解：ca=1.28g·L－1=0.0105mol·L－1 ，cb=3.65g·L－1=0.0253mol·L－1
所以
pH= pKa+lg= 4.21+ lg= 4.59
由于ca >>[OH－]－[H+]，cb>>[H+]－[OH－]，所以采用最简式是允许的。
11．下列三种缓冲溶液的pH各为多少？如分别加入1mL6mol·L－1 HCl溶液，它们的pH各变为多少？
（1）100mL1.0 mol·L－1 HOAc 和1.0 mol·L－1 NaOAc 溶液；
解：pH= pKa+lg=4.74+lg=4.74
加入1mL6mol·L－1 HCl溶液后
ca==，cb==
pH=pKa+lg=pKa+lg=4.69
（2）100mL0.050mol·L－1HOAc和1.0mol·L－1NaOAc溶液；
解：pH=pKa+lg= 4.74+lg=6.04
加入1mL6mol·L－1HCl溶液后
ca ==，cb==
pH= pKa+lg=4.74+lg=5.67
（3）100mL0.070mol·L－1 HOAc和0.070mol·L－1NaOAc溶液。
解：pH= pKa+lg= 4.74，
加入1mL 6mol·L－1 HCl溶液后
pH=pKa+lg= 4.74+lg=3.63。
计算结果可以说明：缓冲溶液的浓度越高，溶液中共轭酸碱的浓度越接近，即
cb:ca≈1时，缓冲溶液的缓冲能力越大。
12．当下列溶液各加水稀释十倍时，其pH有何变化？计算变化前后的pH。
（1）0.10mol·L－1 HCl；
解：稀释前：[H+]=0.10mol·L－1，pH=1.00
稀释后：[H+]=0.010mol·L－1，pH=2.00
（2）0.10mol·L－1NaOH；
解：稀释前：[OH－]=0.10mol·L－1，pOH=1.00，pH=14－1.00=13.00
稀释后：[OH－]=0.010mol·L－1，pOH=2.00，pH=14－2.00=12.00
（3）0.10mol·L－1 HOAc；
解：已知HOAc的pKa=4.74，稀释前：[H+]==10－2.87，pH=2.87
稀释后：HOAc的浓度为0.010mol·L－1，[H+]==10－3.37， pH=3.37
（4）0.10mol·L－1NH3·H2O+0.10mol·L－1NH4Cl
解：已知NH3·H2O的pKb=4.74，稀释前：pOH=pKb+lg=4.74，pH=14－4.74=9.26稀释后：NH3·H2O的浓度为0.010mol·L－1，NH4Cl的浓度为0.010mol·L－1
pOH=pKb+lg=4.74，pH=14－4.74=9.26
由于ca>>[OH－]－[H+]，cb>>[H+]－[OH－]，所以采用最简式是允许的。
13．将具有下述pH的各组强电解质溶液，以等体积混合，所得溶液的pH各为多少？
（1）pH1.00+pH2.00
解：pH=1.00：[H+]=0.10mol·L－1；pH=2.00：[H+]=0.010mol·L－1
等体积混合后
[H+]==0.055mol·L－1
pH=1.26
（2）pH1.00+pH5.00
解：pH=1.00：[H+]=0.10mol·L－1；pH=5.00：[H+]=0.000010mol·L－1
混合后溶液
[H+]==10－1.30
pH=1.30
（3）pH13.00+pH1.00
解：pH=13.00：[OH－]=0.10mol·L－1；pH=1.00：[H+]=0.10mol·L－1。
等体积混合后溶液呈中性，所以pH=7.00；
（4）pH14.00+pH1.00
解：pH=14.00：[OH－]=1.00mol·L－1；pH=1.00：[H+]=0.10mol·L－1
等体积混合后
[OH－]== 0.45mol·L－1
pOH=0.35，pH=13.65
（5）pH5.00+pH9.00
解：pH=5.00：[H+]=1.00×10－5mol·L－1；pH=9.00：[OH－]=1.00×10－5mol·L－1。等体积混合后，溶液呈中性，所以pH=7.00。
14．欲配制pH=10.0的缓冲溶液1L。用了16.0mol·L－1氨水420mL，需加NH4Cl多少克？
解：已知NH3的pKb=4.74，则NH4+的pKa=9.26
据题意得：cb=16.0×420×10－3=6.72mol·L－1
pH=pKa+lg，即：10.0=9.26+lg
所以 ca =1.22mol·L－1=65.3g·L－1
15．欲配制500mL pH=5.0的缓冲溶液。用了6mol·L－1HOAc34mL，需加NaOAc·3H2O 多少克？
解：已知HOAc的pKa =4.74，ca==0.41mol·L－1
由pH=pKa+lg，得：5.0=4.74+lg
所以cb =0.75mol·L－1，m=0.75×136×500×10－3=51g
16．需配制 pH=5.2的溶液。应在1L0.01 mol·L－1苯甲酸中加入多少克苯甲酸钠？
解：已知苯甲酸的pKa =4.21
由pH=pKa+lg，得：5.2=4.21+lg
所以cb =0.098mol·L－1，m=0.098×144.09×1=14g
17．需要pH=4.1的缓冲溶液，分别以HOAc+NaOAc和苯甲酸+苯甲酸钠（HB+NaB）配制，试求 [NaOAc]/[HOAc] 和 [NaB]/[HB]，若两种缓冲溶液的酸的浓度都为0.1
mol·L－1，哪种缓冲溶液更好？解释之。
解：若以HOAc+NaOAc 配制，根据pH=pKa+lg得：4.1=4.74+lg，即：
[NaOAc]/[HOAc]=0.23
若以苯甲酸+苯甲酸钠（HB+NaB）配制，则4.1=4.21+lg，[NaB]/[HB]=0.78
若两种缓冲溶液的酸的浓度都为0.1 mol·L－1，苯甲酸+苯甲酸钠缓冲溶液更好。
原因：当两种缓冲溶液的酸的浓度均为0.1 mol·L－1时，苯甲酸+苯甲酸钠缓冲溶液的总浓度大于HOAc+NaOAc溶液的总浓度，且其[NaB]/[HB]更接近1，因此，苯甲酸+苯甲酸钠溶液的缓冲能力比HOAc+NaOAc溶液大，缓冲效果更好。
18．将一弱碱 0.950g溶解成100mL溶液，其 pH为11.0，已知该弱碱的相对分子质量为125，求弱碱的pKb。
解：cb== 0.076mol·L－1
[OH－]===0.001
解得：Kb = 1.3×10－5 即：pKb=4.88
其中专业理论知识内容包括：保安理论知识、消防业务知识、职业道德、法律常识、保安礼仪、救护知识。作技能训练内容包括：岗位操作指引、勤务技能、消防技能、军事技能。
二．培训的及要求培训目的
安全生产目标责任书
为了进一步落实安全生产责任制，做到“责、权、利”相结合，根据我公司2015年度安全生产目标的内容，现与财务部签订如下安全生产目标：
一、目标值：
1、全年人身死亡事故为零，重伤事故为零，轻伤人数为零。
2、现金安全保管，不发生盗窃事故。
3、每月足额提取安全生产费用，保障安全生产投入资金的到位。
4、安全培训合格率为100%。
二、本单位安全工作上必须做到以下内容：
1、对本单位的安全生产负直接领导责任，必须模范遵守公司的各项安全管理制度，不发布与公司安全管理制度相抵触的指令，严格履行本人的安全职责，确保安全责任制在本单位全面落实，并全力支持安全工作。
2、保证公司各项安全管理制度和管理办法在本单位内全面实施，并自觉接受公司安全部门的监督和管理。
3、在确保安全的前提下组织生产，始终把安全工作放在首位，当“安全与交货期、质量”发生矛盾时，坚持安全第一的原则。
4、参加生产碰头会时，首先汇报本单位的安全生产情况和安全问题落实情况；在安排本单位生产任务时，必须安排安全工作内容，并写入记录。
5、在公司及政府的安全检查中杜绝各类违章现象。
6、组织本部门积极参加安全检查，做到有检查、有整改，记录全。
7、以身作则，不违章指挥、不违章操作。对发现的各类违章现象负有查禁的责任，同时要予以查处。
8、虚心接受员工提出的问题，杜绝不接受或盲目指挥；
9、发生事故，应立即报告主管领导，按照“四不放过”的原则召开事故分析会，提出整改措施和对责任者的处理意见，并填写事故登记表，严禁隐瞒不报或降低对责任者的处罚标准。
10、必须按规定对单位员工进行培训和新员工上岗教育；
11、严格执行公司安全生产十六项禁令，保证本单位所有人员不违章作业。
三、 安全奖惩：
1、对于全年实现安全目标的按照公司生产现场管理规定和工作说明书进行考核奖励；对于未实现安全目标的按照公司规定进行处罚。
2、每月接受主管领导指派人员对安全生产责任状的落

26