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第四章 酸 碱 滴 定 法思考题4-11质子理论和电离理论最重要不同点是什么？答：（1）定义不同。质子理论以为，凡是能给出质子物质是酸，凡是能接受质子物质是碱；而电离理论以为，电解质离解时所生成阳离子所有是H+物质是酸，离解时所生成阴离子所有是OH物质是碱。（2）使用范畴不同。电离理论具备一定局限性，它只合用于水溶液，不合用于非水溶液，也不能解释有物质（如NH3）虽不含OH，但具备碱性事实，而质子理论却能对水溶液和非水溶液中酸碱平衡问题统一加以考虑。（3）对于酸碱反映本质结识不同。质子理论以为各种酸碱反映过程都是质子转移过程，而电离理论则将酸碱反映分为酸碱中和反映、酸碱离解反映及盐水解反映。2写出下列酸共轭碱：H2PO4，NH4+，HPO42，HCO3，H2O， 苯酚。答：上述酸共轭碱分别为： HPO42-，NH3，PO43，CO32，OH，C6H5O。3写出下列碱共轭酸：H2PO4，HC2O4，HPO42，HCO3，H2O，C2H5OH。答：上述碱共轭酸分别为：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，上述为共轭酸碱对分别是：HOAc-OAc，NH4+-NH3，HF-F，(CH2)6N4H+-(CH2)6N4，H3PO4-H2PO4，HCN-CN，HCO3- CO32。5上题各种共轭酸和共轭碱中，哪个是最强酸？哪个是最强碱？试按强弱顺序把它们排列起来。答：4题中各种共轭酸碱中，最强酸是H3PO4，最强碱是CO32。酸性由强到弱顺序为H3PO4、HF、HOAc、(CH2)6N4H+、HCN、NH4+、HCO3。碱性由强到弱顺序为：CO32、NH3、CN、(CH2)6N4、OAc、F、H2PO4。6HCl要比HOAc强得多，在1molL1HCl和1molL1HOAc溶液中，哪一种H3O+较高？它们中和NaOH能力哪一种较大？为什么？答：HCl溶液中H3O+较高，HCl和HOAc中和NaOH能力相似。由于HCl给出质子能力强，在水溶液中几乎所有离解，为一强酸；而HOAc给出质子能力比较弱，在水溶液中只能某些离解，因而HCl溶液中H3O+较高。由于相似物质量HCl和HOAc可以中和相似物质量NaOH，因此HCl和HOAc中和NaOH能力相似。7写出下列物质在水溶液中质子条件：（1）NH3H2O；（2）NaHCO3；（3）Na2CO3。答：（1）NH3H2O PBE： H+ + NH4+ = OH（2）NaHCO3 PBE： H+ + H2CO3 = OH + CO3 2（3）Na2CO3 PBE： H+ + HCO32 + 2H2CO3 = OH8写出下列物质在水溶液中质子条件：（1）NH4HCO3 ；（2）(NH4)2HPO4 ；（3）NH4H2PO4。答：（1）NH4HCO3 PBE： H+ + H2CO3 = OH + NH3 + CO32（2）(NH4)2HPO4 PBE： H+ + H2PO4 + 2H3PO4 = OH + NH3 + PO43（3）NH4H2PO4 PBE： H+ + H3PO4 = OH + NH3 + 2PO43 + HPO429为什么弱酸及其共轭碱所构成混合溶液具备控制溶液pH能力？如果咱们但愿把溶液控制在强酸性（例如pH12）。应当怎么办？答：由弱酸及其共轭碱（HA-A）所构成混合溶液之因此可以控制溶液pH，是由于当向该溶液中加入少量酸时，溶液中A 将与加入H+ 反映生成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HA将与加入OH发生反映，使溶液中OH基本保持恒定。 欲把溶液控制在强酸性（例如pH12），可采用浓度较高强碱性溶液。10有三种缓冲溶液，它们构成如下：（1）1.0 molL1HOAc + 1.0 molL1NaOAc；（2）1.0 molL1HOAc + 0.01 molL1NaOAc；（3）0.01 molL1HOAc + 1.0 molL1NaOAc。这三种缓冲溶液缓冲能力（或缓冲容量）有什么不同？加入稍多酸或稍多碱时，哪种溶液pH将发生较大变化？哪种溶液仍具备较好缓冲作用？答：在上述三种缓冲溶液中，第一种缓冲溶液缓冲能力最大，其她两种溶液缓冲能力都比较小，这是由于缓冲溶液浓度越高，溶液中共轭酸碱浓度越接近，即ca ：c b 1时，缓冲溶液缓冲能力越大。当向溶液中加入稍多酸时，第二种溶液pH将发生较大变化；加入稍多碱时，第三种溶液pH将发生较大变化；第一种溶液仍具备较好缓冲作用。11欲配制pH为3左右缓冲溶液，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左右缓冲溶液，应选用一氯乙酸及其共轭碱构成溶液。12下列各种溶液pH是=7，7还是7，为什么？NH4NO3，NH4OAc，Na2SO4，处在大气中水H2O。答：上述溶液中，pH=7溶液是NH4OAc、Na2SO4溶液；pH7是 NH4NO3和处在大气中H2O。由于NH4OAc为弱酸弱碱盐，H+=，其中Ka=10-9.26，Ka=10-4.74，因此，pH=7；Na2SO4为强酸强碱盐，因此其溶液pH=7；NH4NO3为强酸弱碱盐，NH4+可给出质子，使溶液pH7；处在大气中水会吸取空气中SO2、CO2气体，生成H2SO3、H2CO3，由于两者均为二元弱酸，可给出质子使溶液呈酸性，因而其pH10Kw，c/Ka105因此应采用最简式计算：H+= =102.87molL-1pH=2.87（2）0.10molL1NH3H2OcKb10Kw，c/Kb105因此OH= =102.87molL-1 pOH=2.87，pH=142.87=11.13（3）0.15molL1NH4Cl已知NH3pKb =4.74，则NH4Cl pKa =144.74=9.26cKa10Kw，c/Ka105因此H+=105.04 molL1 pH=5.04（4）0.15molL1NaOAc由HOAcpKa =4.74可知NaOAcpKb =144.74=9.26cKb10Kw，c/Kb105因此OH=105.04 molL1pOH=5.04，pH=145.04=8.966计算浓度为0.12molL1下列物质水溶液pH值（括号内为pKa ）。（1）苯酚（9.95）；（2）丙烯酸（4.25）；（3）吡啶硝酸盐（C5H5NHNO3）（5.23）。解：（1）苯酚（9.95）cKa10Kw ，c/Ka105因此H+=105.44 molL1pH=5.44（2）丙烯酸（4.25）cKa 10Kw，c/Ka105因此H+=102.59 molL1pH=2.59（3）吡啶硝酸盐（C5H5NHNO3）（5.23）cKa10Kw，c/Ka105 H+=103.08 molL1pH=3.087计算浓度为0.12 molL1下列物质水溶液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pKa =9.95，因此苯酚钠pKb=149.95=4.05cKb 10Kw，c/Kb105因此OH=102.49 molL1pOH=2.49，pH=142.49=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=9.158计算下列溶液pH：（1）0.1molL1NaH2PO4；（2）0.05molL1K2HPO4解：（1）0.1molL1NaH2PO4已知H3PO4pK=2.12，pK=7.20，p=12.36cK=0.1107.2010Kw，c/K=0.1/102.1210因此应采用最简式计算：pH=（pK+ pK）=(2.12+7.20)= 4.66（2）0.05molL1K2HPO4c10因此H+=2.01010 molL1pH=9.709计算下列水溶液pH（括号内为pKa）。（1）0.10molL1乳酸和0.10molL1 乳酸钠（3.76）；解：pH= pKa+lg=3.76+ lg=3.76由于caOHH+，cbH+OH，因此采用最简式是容许。（2）0.010molL1邻硝基酚和0.012molL1邻硝基酚钠盐（7.21）；解：pH=pKa+lg=7.21+ lg=7.29 由于caOHH+，cbH+OH，因此采用最简式是容许。（3）0.12molL1氯化三乙基胺和0.01molL1三乙基胺（7.90）； 解：pH= pKa+lg=7.90+lg=6.82由于ca OHH+，cb H+OH，因此采用最简式是容许。（4）0.07molL1氯化丁基胺 和0.06molL1丁基胺（10.71）。解：pH= pKa+lg=10.71+ lg=10.64由于ca OHH+，cb H+OH，因此采用最简式是容许。10一溶液含1.28gL1苯甲酸和3.65gL1苯甲酸钠，求其 pH。解：ca=1.28gL1=0.0105molL1 ，cb=3.65gL1=0.0253molL1因此pH= pKa+lg= 4.21+ lg= 4.59由于ca OHH+，cbH+OH，因此采用最简式是容许。11下列三种缓冲溶液pH各为多少？如分别加入1mL6molL1 HCl溶液，它们pH各变为多少？（1）100mL1.0 molL1 HOAc 和1.0 molL1 NaOAc 溶液；解：pH= pKa+lg=4.74+lg=4.74加入1mL6molL1 HCl溶液后ca=，cb=pH=pKa+lg=pKa+lg=4.69（2）100mL0.050molL1HOAc和1.0molL1NaOAc溶液；解：pH=pKa+lg= 4.74+lg=6.04加入1mL6molL1HCl溶液后ca =，cb=pH= pKa+lg=4.74+lg=5.67（3）100mL0.070molL1 HOAc和0.070molL1NaOAc溶液。解：pH= pKa+lg= 4.74，加入1mL 6molL1 HCl溶液后 pH=pKa+lg= 4.74+lg=3.63。计算成果可以阐明：缓冲溶液浓度越高，溶液中共轭酸碱浓度越接近，即cb:ca1时，缓冲溶液缓冲能力越大。12当下列溶液各加水稀释十倍时，其pH有何变化？计算变化先后pH。（1）0.10molL1 HCl；解：稀释前：H+=0.10molL1，pH=1.00稀释后：H+=0.010molL1，pH=2.00（2）0.10molL1NaOH；解：稀释前：OH=0.10molL1，pOH=1.00，pH=141.00=13.00稀释后：OH=0.010molL1，pOH=2.00，pH=142.00=12.00（3）0.10molL1 HOAc；解：已知HOAcpKa=4.74，稀释前：H+=102.87，pH=2.87稀释后：HOAc浓度为0.010molL1，H+=103.37， pH=3.37（4）0.10molL1NH3H2O+0.10molL1NH4Cl解：已知NH3H2OpKb=4.74，稀释前：pOH=pKb+lg=4.74，pH=144.74=9.26稀释后：NH3H2O浓度为0.010molL1，NH4Cl浓度为0.010molL1pOH=pKb+lg=4.74，pH=144.74=9.26由于caOHH+，cbH+OH，因此采用最简式是容许。13将具备下述pH各组强电解质溶液，以等体积混合，所得溶液pH各为多少？（1）pH1.00+pH2.00解：pH=1.00：H+=0.10molL1；pH=2.00：H+=0.010molL1等体积混合后H+=0.055molL1pH=1.26（2）pH1.00+pH5.00解：pH=1.00：H+=0.10molL1；pH=5.00：H+=0.000010molL1混合后溶液H+=101.30pH=1.30（3）pH13.00+pH1.00解：pH=13.00：OH=0.10molL1；pH=1.00：H+=0.10molL1。等体积混合后溶液呈中性，因此pH=7.00；（4）pH14.00+pH1.00解：pH=14.00：OH=1.00molL1；pH=1.00：H+=0.10molL1等体积混合后OH= 0.45molL1pOH=0.35，pH=13.65（5）pH5.00+pH9.00解：pH=5.00：H+=1.00105molL1；pH=9.00：OH=1.00105molL1。等体积混合后，溶液呈中性，因此pH=7.00。14欲配制pH=10.0缓冲溶液1L。用了16.0molL1氨水420mL，需加NH4Cl多少克？解：已知NH3pKb=4.74，则NH4+pKa=9.26据题意得：cb=16.0420103=6.72molL1pH=pKa+lg，即：10.0=9.26+lg因此 ca =1.22molL1=65.3gL115欲配制500mL pH=5.0缓冲溶液。用了6molL1HOAc34mL，需加NaOAc3H2O 多少克？解：已知HOAcpKa =4.74，ca=0.41molL1由pH=pKa+lg，得：5.0=4.74+lg因此cb =0.75molL1，m=0.75136500103=51g16需配制 pH=5.2溶液。应在1L0.01 molL1苯甲酸中加入多少克苯甲酸钠？ 解：已知苯甲酸pKa =4.21由pH=pKa+lg，得：5.2=4.21+lg因此cb =0.098molL1，m=0.098144.091=14g17需要pH=4.1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，若两种缓冲溶液酸浓度都为0.1 molL1，哪种缓冲溶液更好？解释之。解：若以HOAc+NaOAc 配制，依照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若两种缓冲溶液酸浓度都为0.1 molL1，苯甲酸+苯甲酸钠缓冲溶液更好。因素：当两种缓冲溶液酸浓度均为0.1 molL1时，苯甲酸+苯甲酸钠缓冲溶液总浓度不不大于HOAc+NaOAc溶液总浓度，且其NaB/HB更接近1，因而，苯甲酸+苯甲酸钠溶液缓冲能力比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，已知该弱碱相对分子质量为125，求弱碱pKb。解：cb= 0.076molL1OH=0.001解得：Kb = 1.3105 即：pKb=4.88