第三章酸碱平衡及酸碱滴定法.doc

个人收集整理 勿做商业用途第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）PhNH3+。H3PO4H2C2O4苯甲酸NH+4PhNH+312312pKa2.167。2112.321.254。294.219。254.62Ka6.910-36。210-84。810-135.610-25。110-56。21055.610102.4105Kb2.11021。61071。410121。910101。810131.610101。810-54。210-103。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 molL-1，问此时H3PO4、H2PO4、HPO42、PO43-的浓度各为多少？答案:(1）（2）c=0.050molL-13。3 某溶液中含有HAc、NaAc和Na2C2O4，其浓度分别为0.80、0。29和1.0104 molL-1.计算此溶液中C2O42-的平衡浓度。答案：溶液的酸度由HAcAc-所决定3。4 三个烧杯中分别盛有100mL 0。30 molL-1的HAc溶液。如欲分别将其pH调整至4。50、5.00及5.50，问应分别加入2。0 molL-1的NaOH溶液多少毫升？答案:,可算得x0 pH4。505。005。50x00。350。630。85V（NaOH）5.39.512。83。5 已知NH+4的pKa=9。25。计算I=0.10时，NH+4的pKMa和pKCa。答案：I=0。1时，查附录表一， 3.6 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）NH4ClH+=NH3+OH-（3）Na2CO3H+HCO3+2H2CO3=OH-（4）KH2PO4H+H3PO4=HPO42-+2PO43+OH(5）NaAc+H3PO3 H+HAc=H2BO3+OH-3。7 计算下列各溶液的pH：(1）0.10 molL-1 ClCH2COOH（氯乙酸）;(2)0。10 molL1六次甲基四胺(CH2）6N4；（3)0。010 molL-1氨基乙酸;（4）氨基乙酸溶液等电点（即NH3+CH2COOH和NH2CH2COO两种离子的浓度相等时）；（5)0。10 molL-1 Na2S；（6）0。10 molL1 H2SO4。答案:(1）0。10molL-1 ClCH2COOH，应用近似式：解一元二方程： pH=1.96(2）0.10molL-1 (CH2）6N4pKb=8。87可用最简式pH=pKw-pOH=14.00-4。94=9。06（3）0.010molL1氨基乙酸（HA）Ka1与Ka2相差较大，HAc(HA)pH=6.15(4）氨基乙酸溶液等电点H2A+=ApH=6.06（5）0。10molL-1 Na2SpKa17。05pKb1 1.08pKa212.92pKb2 6。95先按一元弱碱处理，用近似式, 解一元二次方程得，pH=12。77此时， 因此，按一元弱碱处理合理.（6）0。010molL-1 H2SO4 pKa2=1.92H2SO4H+HSO-4（强酸+弱酸)质子条件： H+ = SO42- + c(H2SO4） + OH解一元二次方程得，H+=101。84 pH=1.843.8 计算下列溶液的pH：（1)50mL 0.10 molL-1H3PO4；（2）50mL 0.10 molL-1 H3PO4+25mL 0。10 molL1 NaOH；（3）50mL 0.10 molL-1 H3PO4+50mL 0.10 molL1 NaOH；(4）50mL 0.10 molL-1 H3PO4+75mL 0.10 molL-1 NaOH。答案：（1）50mL 0。10molL1 H3PO4质子条件: H+=H2PO4+2HPO42+3PO43-+OHH+=先按一元弱酸处理,用近似式，解一元二次方程得,H+=101。64 pH=1.64以上结果合理。（2)50mL 0。10molL1 H3PO4+25mL 0.10molL-1 NaOH先用最简式，因此,H+与c（H3PO4)，c(H2PO4)相比，不可忽略,应用近似式解方程得，H+=102.29pH=2.29（3）50mL 0.10molL1 H3PO4+50mL 0。10molL-1 NaOHKa1与Ka2相差较大，H2PO4=c(H2PO-4）用近似式,(4）50mL 0。10molL1 H3PO4+75mL 0。10molL1 NaOH先按最简式，按最简式计算合理，pH=7.213.9 配制pH为2.00和10.00的氨基乙酸缓冲溶液各100mL,其缓冲物质总浓度为0。10molL1。问需分别称取氨基乙酸（NH2CH2COOH)多少克？加1。0 molL-1HCl或1.0 molL1NaOH各多少毫升?（Mr=75.07）答案：(a）配制pH=2。00的缓冲溶液，应加入HClZero Level：c(HCl)，H+A-，H2O质子条件 : H+H2A+=A+OH+c(HCl)c（HCl）=H+H2A+=H+(b）配制pH 10.00的缓冲溶液，应加入NaOHZero Level：c(NaOH)，H+A，H2O质子条件 ：c（NaOH)+H+H2A+=A-+OH解法2按共轭酸碱体系计算(a）c(H2A+)=c(HCl），c(H+A-）=0。10c（HCl)解得, c(HCl)=0。079molL-1（b)c(A)=c(NaOH)，c（H+A)=0.10-c(A-)解得, c（NaOH)=0。062molL-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HAcAc-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NaAc3H2O和多少毫升冰醋酸(17 molL1）?答案:方法一解得: 方法二将Ka=10-4.67，H+=105。00代入上式，解得， c=1.25molL13.11 用0。1000 molL1 NaOH溶液滴定0.1000 molL1甲酸溶液，化学计量点的pH是多少?计算用酚酞作指示剂（pT为9。0）时的终点误差.答案：0.1000molL-1NaOH滴定0。1000molL-1 HCOOHHCOOH pKa=3。77 pKb=10。23sp时，酚酞作指示剂，pT=9。0，即pHep=9.0（1）用代数法（2）用Et公式(3）查终点误差图,查图得, Et=0。023.12 用2。010-3 molL-1 HCl溶液滴定20。00mL 2。0103 molL-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:2.010-3molL1 HCl滴定2。010-3molL1 Ba(OH)2zero Level：c（HCl),c(Ba（OH）2)，H2O质子条件： sp前0.1%，pH=8。13sp后0。1，pH=5。88酚酞作指示剂，pHep=8.03。13 用0.1000 molL-1 HCl溶液滴定20.00mL 0。1000 molL1 NaOH.若NaOH溶液中同时含有0.2000 molL-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，终点误差有多大？答案：0.1000molL1 HCl 0.1000molL-1 NaOH+0.2000molL-1 NaAc sp时： 0。1000molL1 NaAcpH=8.88sp前0。1%，有0.1% NaOH未被滴定，溶液中含有：剩pH=9.70sp后0.1%,过量HCl（0.05000。1）使Ac-转化成HAc：pH=8。06计算pH 7.0时的Et，质子条件： 3。14 用0。5000 molL-1HCl溶液滴定0。5000 molL1一元弱碱B（pKb=6.00），计算化学计量点的pH；若所用溶液的浓度都是0.0200molL-1,结果又如何？答案:(1）0。5000molL1 HCl滴定0.5000molL1B，(pKb=6。00，pKa=8。00）sp时， sp前0。1%， sp后0。1， 亦可用误差公式计算：时，pH=0.70故滴定突跃为： 5。00 3。60(2)0。0200molL1 HCl滴定0.0200molL-1 Bsp时， sp前0.1%， （HB+B） ， 解得，pH=5.21sp后0。1, （HB+HCl），解得,pH=4。793.15 分别计算0.1000 molL1 NaOH滴定0.1000 molL-1 H3PO4至pH=5。0和pH=10。0时的终点误差.答案: 0。1000molL-1 NaOH 0。1000molL-1 H3PO4 sp1 H2PO-4(0。0500molL-1） sp2 HPO24(0。0333molL1） H3PO4： pKa1pKa2pKa3 2。167。2112.32方法一：利用误差公式时，时，方法二：代数法时，时，3.16 用克氏定氮法测定试样含氮量时，用过量的100mL 0.3 molL1HCl吸收氨,然后用0.2 molL-1 NaOH标准溶液返滴。若吸收液中氨的总浓度为0。2 molL1，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:(此题实际为HCl滴定NH3体系）NH3被吸收后，剩余HCl浓度为0.30.2=0.1molL-1，用0。2 molL1 NaOH回滴，消耗碱的体积为，因此终点体积为150mL，sp时溶液为NH4+（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+NH3pHep=4.0， pHep=7。0， (2)用终点误差公式计算Et，；,（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 molL1 NaOH50。00mL溶解沉淀。过量的NaOH用0.2000 molL-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.答案： =0。3802 3.18 有一含Na2CO3与NaOH的混合物。现称取试样0。5895g，溶于水中，用0。3000 molL1 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HCl 12。02mL.试计算试样中Na2CO3与NaOH的质量分数。答案: HCl NaOH+Na2CO3 PP V1 HCO3MO V2 H2CO3 =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 molL1 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的质量分数。答案： Na2CO3、NaHCO3 PP HCO3- MO H2CO3= 75.03 =22。193。20 某学生标定一NaOH溶液，测得其浓度为0。1026 molL1。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 molL1 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少克CO2？(2）用该碱液去测定弱酸浓度，若浓度仍以0.1026 molL1计算，会引起多大误差?答案：（1) (2） 思考题3.6 用0。0200molEDTA滴定25.00mL 0.200 molZn2+溶液,加入0。10 mol HAc0.10 molAc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 molEDTA滴定25。00mL0。200 molZn2+，加入0。10 molHAc0。10 molAc2.0mL，则溶液中：n（HAc)=0.102。0 =0。2 mmol 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的改变不起过0.2，请参考习题3-10思考题3。10 若以甲酸作溶剂,用0。10 mol强碱滴定0.10 mol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=6.2sp时， pH=pKs=3。1sp前0.5，质子条件：HCOOH=HCOO-+c(强酸)(剩)HCOOH=+ HCOOH=103.0， pH=3。0sp后0。5%，质子条件：HCOOH+c（强碱)(过)= HCOOHCOOH+= HCOOH=103。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。1molL-1，cKa（Kb)108可用直接法测定滴定剂指示剂乙胺 Kb=4.3104HClMRHFKa=6.8104NaOHPPNa2B4O7Kb=1。7105HClMRNaHCO3Kb2=2.410-8HClMO（MR，）不能直接测定的物质：NH4ClKa=5。61010甲醛法（或蒸馏法)测定NaAcKb=5。71010非水滴定H3BO3Ka=5。71010多元醇强化后，用NaOH滴定C6H5-NH2Kb=4。21010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。1molL1）（6)0。5 molL1氯乙酸+0。01 molL-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3.154。766.40pKa5，不能分步滴,cKa3108，可一次全部滴NaOHPPA3NaHS7。0512.92pKb210-8，可分步滴。HClMRH+A顺丁烯二酸1。926。22pKa5，cKa210-8，可一次全部滴NaOHPPA2NaOH+(CH2）6N45.13pKb=8。877，可测NaOH分量HClPP(CH2)6N40.5molL1氯乙酸+0.01molL-1HAc2。864.76105 （cKa）HAc10-8可测二者总量NaOHPPB + Ac-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。