酸堿平衡和酸堿滴定法

1、第二章酸堿平衡和酸堿滴定法1 .計算寫列各溶液的pH值。(1) 0.20mol LH3P04；(2) 0.100mol L,H3BO3;(3) 0.100mol，L,H2SO4；(4) 0.100mol L三乙醇胺；(5) 5M10'mol LHCl。解 (1)已知 H 3PO4 的 Ka1 =7.610, Ka2 =6.3父10上，Ka3 =4.4父10,3 ,則Ka1 »Ka2o3 cKa1 =0.20 7.6 1020KW2Ka2_2_6.3_10$_ 0.20 7.6 10 *:二 0.050.1007.6 10:二 500K21a1Ka1c =0.035 mol L

2、"4(2)已知 H3BO3 的 Ka =5.8M10,°,cKa =0.10父5.8父10° >20KWcKa15000.100,J0,5.8 10H 5.8 1040 0.10 =7.62 10“ mol LpH=5.12(3)已知H 2SO4的Ka2 =1.0父10", 一級電離完全，設(shè) HSOJ電離出的H+1為2HSO4= HSO2平衡時x =8.5 104H曰=0.10 0.0085 =0.1085 mol L'pH=0.96(4)已知三乙醇胺的 Kb =5.8父10丁，則cKb -0.10 5.8 10 4020KWcKb0.10

3、05.8 10，500-1= 5.8 10 0.10=2.4 10"mol LpH =10.38(5) HCl是強酸，由于濃度太稀，所以要用精確計算公式H L Cl -1- Oh - .1-5.0 10-8 Kw/H 1整理得，H 2 -5.0 10, H ：-1.0 10,4 =0解方程，得H -1.28 102mol L，pH =6.892.計算下列各溶液的 pH值。 11(1) 0.0500 mol L NaAc；(2) 0.0500 mol L NH 4NO3(3) 0.100 mol L,NH4CN ;(4) 0.0500 mol LK2HpO4 ；1 1 .(5) 0.0

4、500 mol L 氨基乙酸；(6) 0.100mol L Na2S ；(7) 0.0100 mol-H2O2溶液；(8) 0.0100 mol L,CH 3cH 2NH3+和 0.050 mol LNH 4Cl 的混合溶液；1(9)含有 cHA = cHB =0.100mol，L 的混合溶放(pKHA =5.0,pKHB =9.0)。 510解 (1)已知 HAc 的 Ka =1.8x10 , NaAc的 Kb = Kw / Ka = 5.6 父 10 0,即cKb = 0.050 5.6 10,°20KwcKb0.05005.6 10,0500Oh T- .5.6 10,。0.0

5、500 =5.29 10/mol L,pH =8.72(2)已知 NH3 的 Kb =1.8父10", NH：的 Ka =Kw/Kb =5.6父10/0,即cKa =0.050 5.6 10,020KWawKa0.05005.6 10,0500H L 5.6 1040 0.0500 =5.29 10“mol LpH =5.28(3)本題為弱酸 NH 4+和強堿CN 一的混合溶液，HCN的Ka = 7.2父10,0 ,根據(jù)NH U NH 3 + H 1 對于 NH 4有Ka =&/九=5.6 10為由于NH 4CN的c» Ka ,故用最簡式H ：= KaKa =力5.

6、6 10,0 7.2 1040 = 6.35 10“0mol L，6.35 10° mol LpH=9.20(4) H 3PO4 的 Ka1=7.6Ml0"， Ka2 = 6.3父10"， Ka3=4.4Ml03 ,cKa3 =4.4 M10,3 X 0.10電Kw ,說明水的離解不可忽略，但二=一0.10 8 >20,故Ka2 6.3 10H _32(33 Kw) _313146.3 10 (4.4 100.10 10" ) _0.10一1.8 10。mol LpH=9.74(5)氨基乙酸(分子式為 nh2ch2cooh )在溶液中以雙極離子形式

7、存在。H3N -CH 2 -COOFH2N -CH 2 - COO -Ka2 =2.5 10,0a2H3N -CH 2 -COO - H3o+ = H2N - CH 2 - COO - h2oKb2 = KW/Ka1 =1.0 10 J4/4.5 10' =2.2 10-12 b 2a 1由于c較大，采用最簡式計算，得H L KaKa2 = 2.5 10,04.5 10二=1.1 10mol L(6) Na2s 為二元弱堿溶液，H 2s 的 Ka1 =1.3父10，, Ka2 = 7.1 黑 10,5,Kb1 = KW/Ka2 =1.0 10*/7.1 10,5=1.41 b 1V v

8、a 2Kb2 =KW/Ka1V1.0 104/1.3 10，=7.69 10上因為Kb1*Kb2 ,所以只需要考慮第一步水解，cKb1 >20Kw,故水的離解可以忽略，但c/Kb1 <500,故Oh-I- Kb1(c- Oh -)解方程，得Oh -1 = 9.4 101mol L“pH=12.97(7) H2O2 的 Ka =2.24102cKa =0.010 2.24 10“2；20Kw5000.100Ka_ _22.24 10H L . Kac Kw = 224 1072 0.010 1 1074H 1=1.8 10-mol LJpH =6.74(8)本題是兩種弱酸的混合溶液的

9、pH值計算問題。濃度分別為 cHA和cHB的弱酸HA和HB的混合溶液的H +】計算如下(忽略水的離解)H L . K HA cHA，K HB cHB =O050 1.8 10* 0.050 5.6 10,°= 5.38 10-6mol LJpH =5.27(9)本題是兩種弱酸的混合溶液的pH值計算問題。濃度分別為 CHA和CHB的弱酸HA和HB的混合溶液的H +】計算如下(忽略水的離解)H , K HA CHA K HB CHB因為 HA的 pKa =5.0, HB 的 pKa=9.0, KhaCha » KhbChb ,故p H-3.001 .3. pH值為8.00和12

10、.00時0.10mol L KCN溶液中CN 一的濃度。解 給定pH值條件下，KCN溶液中CN 一濃度餓用分布系數(shù)來計算。_ CN _1 _ Ka _6.2 10。_ Ckcn _ Ka H 廠 6.2 100Hl 1當(dāng)pH值為8.00時Cn T -、 c =5.8 10J3mol L當(dāng)pH值為12.00時Cn T - ' c =1.0 10,mol L4. 含有 Chci =0.10mol L,CNaHS04 =2.0M10'mol L，和 Chac = 2.0父 10"1mol L 的混合溶放。(1)計算此混合溶液的 pH值；1(2)加入等體積0.10 mol L

11、 NaOH溶液后，計算溶液的 pH值。解(1) H +=cHC| =0.10pH=1.00 加入等體積的 NaOH后，HCl被中和，剩下1.0M10"mol L"的NaHSO4和1.0M10" mol L,HAc。HSO的 Ka2 =1.0父10”，HAc 的 Ka = 1.8父 10.。H = JK a2 CHSO4 + K HAcCHAc"；1.0 10 1.0 10" 1.8 10* 1.0 10 _ -31二10 m o l L5 .將0.12 mol L-HCl和0.10mol .L氯乙酸鈉（ClCH 2cOONa ）溶液等體積混合。

12、 計其溶液的 pH 值。ClCH 2cOONa 的 pKa =2.86。解由于鹽酸的濃度大于氯乙酸鈉的濃度，所以當(dāng)?shù)润w積混合時，構(gòu)成混合酸，且鹽酸的濃度為0.010 mol 1，氯乙酸的濃度 0.050 mol上。H l = CHCl CClCH2COONa -0.02KaC -1.83 10pH=1.736 .欲使100mL0.10HCl溶液的pH值，從1.00增加至4.44,需加入固體 NaAc多少g （忽略溶液體積的變化）？（已知 MrNaAc =82.03）解 加入NaAc后，由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使溶液組成變?yōu)?HAc+NaAc ,構(gòu)成緩沖體系， 設(shè)溶液pH值為4.44時，NaAc的濃度

13、是x,故ca1.8 10 0.10=10444cb1x = 0.050 mol L由于溶液的總體積為 100mL,因此需加入固體 NaAc的量為wNaAc =0.050 0.100 82.03 0.10 0.100 82.03 = 1.23g 17 .今某弱酸 HB及其鹽配制緩沖溶放， HB的濃度為0.25 mol L ,于此100mL緩沖 溶液中加入200mgNaOH （忽略溶液體積的變化），所得溶液的pH值為5.60。問原來所配制 的緩沖溶液的pH值為多少？（已知 Khb =5.0x10上，MrNaOH =40.01）解 設(shè)原緩沖溶液中鹽溶液的濃度為X,根據(jù)題意，加入NaOH后所構(gòu)成的緩沖

14、體系中ca =0.25 -200 103/40.01 0.100 = 0.20 mol Lcb =x - 200 10/40.01 0.100 =（x 0.05） mol L由緩沖溶液的計算公式 S H _ 5.0 100.20 10 560x 0.05x=0.34則原來所配制的緩沖溶液濃度是H " 10" 0.25 =3.67 10-0.34pH=5.438 .欲配制 pH 值為3.0和4.0的HCOOH -HCOONa緩沖溶液，應(yīng)分別往200mL110.20 mol L HCOOH 溶披中，加入多少 mL1.0 mol L NaOH 溶放？解設(shè)分別加入的NaOH溶液為V

15、1和V2 ,則H _ 1.8 10- (0.20 200V 1.0)/(Vi 200):V1 1.0/(V1200)=10 mol LH .1.8 10“(0.20 200V2 1.0)/(V2 200)V2 1.0/(V2200)4.01二10 mol LV2 = 25.7mL9.某人稱取CCI3COOH 16.34g和NaOH2.0g ,溶解于水中，然后以水稀至 1L,欲以 此配制pH=0.64的緩沖溶液。問(1)實際所配制緩沖溶液的 pH值為多少？ (2)要配制pH=0.64 的緩沖溶液，需加入多少摩爾強酸或強堿？(MrNaOH = 40.01, Mr-COOH = 1634 cd 3c

16、00H 的(=0.23)解 (1)實際配制緩沖溶液的 pH值H _ 0.23 (16.34/163.4 -2.0/40.01 - H )-2.0/40.01 H 1解方程得H -0.036 mol LpH=1.44(2)要配制pH=0.64的緩沖溶液，需要加入強酸，設(shè)需加入強酸的摩爾數(shù)為x, 0.23 (16.34/163.4-2.0/40.01 -0.23 x)1H0.23 mol L2.0/40.01 0.23 x得0.010(10'.°)1 2(102°)2 0.104.5 107 102° 4.5 104 2.5 10,°=cHCl1x=

17、0.23mol LcHCl =7.9 10 mol L需1 mol，LHCl的體積為7.9 1020.101=7.9mL11. 25.0mL0.400 mol L，H 3Po4與 30.0mL0.500 mol，L,Na3Po4溶液相混合，然后 稀釋至100.0mL,計算此緩沖溶液的 pH值和緩沖容量。若準(zhǔn)確移取上述混合溶液25.0mL,須加入多少mL1.00 mol，L,NaOH溶液后，才能使混合溶液的 pH值等于9.00?解2H 3PO4 3Na3PO4 =4NaH 2PO4 Na2HpO4由于nH3Po4 =25.00 0.400 =10mmolnH3Po4 = 30.00 0.500

18、= 15mmol根據(jù)反應(yīng)，混合后緩沖溶液為NaH 2 PO4 + Na2 HpO4 ,故緩沖溶液的pH值為10.400 25.00 H =（2 %=10）.20 準(zhǔn)確移取上述混合溶放 25.0mL,設(shè)需加入xmL1.00mol L NaOH溶放后，才能使混合溶1的pH值等于9.00,故 10.400 25.001.0xH 工 Ka2 ca =10，.20 2二 10.00cb30.00 0.500 4 1.0x =10".80a 2cb30.00 0.500 3pH=7.80緩沖容量為 H 1 Ka2- =2.30、ha、aCha =2.30 H . Ka2 H Ka2cHA =2.

19、3010 220 10 ”8010h0 103.80 2C CC C4 c “ c cc 10.500 M 30.00 乂 0.400 乂 25.00 乂 得 +2 = 0.092100.0100.0為 140.22。n 六甲基四胺=20/140.22 = 0.14mol3 n 12 4.0 10 =0.048mol HCl故溶液的組成是六亞甲基四胺+六亞甲基四胺離子，構(gòu)成緩沖溶液。其 pH值為11_60.048_6jH -7.1 10 =3.7 10 mol L0.14 -0.048pH =5.4313.計算下列標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液 pH值(考慮離子強度的影響)，并與標(biāo)準(zhǔn)值相比較： 一一、一一一，一

20、,，.(1)飽和酒石酸氫鉀(0.034 mol，L )；1 .(2) 0.0500 mol，L鄰苯二甲酸氫鉀；，一、 一一 .一1-(3) 0.0100 mol L 硼砂。._1 解 (1)I = 0.0340x1 +0.0340M1 = 0.03402根據(jù)德拜-休克爾公式，計算活度系數(shù)：0.512Z： . I_ lg i =1 B a . Ib2- = 0.514酒石酸的Ka1 =9.01 10：5Ka2=4.3M10，Ka2cA 20Kw, C/Ka1>20 用最簡式計算H 1 ,Ka1Ka2K；iK；2(*：2 -1a i a 2B2_4_59.1 104.3 100.514_44

21、2.6 7 1 0 mo l LpH=3.56 pKa1 =2.95, pKa1 =5.41(3)以同樣的解法，答案為 4.01和9.18。 1114 .用0.2000mol L Ba(OH)2滴定 0.1000mol L HAc至化學(xué)計量點時，溶放的pH值等于多少？解反應(yīng)為Ba(OH )2 2HAc = BaAc2 2H 2O1nBa(OH)2 - - nHAc設(shè)反應(yīng)開始時的體積為 VmL ,至化學(xué)計量點時總體積為1.25mL,則OH -I- cAc_Kb = ,0.1000 5.6 10,O/1.25 = 6.69 10上pH=8.8315 .某試樣含有 Na?CO3和NaHCO3,稱取0

22、.3010g,用酚儆作指示劑，滴定時用去 . 10.1060 mol L HCl20.10mL ,繼續(xù)用甲基橙作指小劑滴定，共用去 HCl47.70mL。計算試樣 中Na2cO3和NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解 查附錄表知，Na2CO3的摩爾質(zhì)量為106.0, NaHCO3的摩爾質(zhì)量為84.01,即WNa2co3100% = 75.03%0.1060 20.10 10,106.00.301030.1060 47.70 -2 20.10 1084.01=100% =22.19%0.301016 .二元弱酸 H?B,已知 pH=1.92 時，6H2B =6hb=PH = 6.22 時，6=2_。2HBH

23、BB計算：(1) H2B 的 Ka/D Ka2;(2)當(dāng)二元弱酸以HB式存在的pH值為多少？(3)若用0.100mol L,NaOH溶液滴定0.100 mol L,H2B ,滴定至第一和第二化 學(xué)計量點時，溶液的 pH值各為多少？各選用何種指示劑？解 (1)當(dāng) 6H2B =6HB時Ka1 = H 1=10.92 = 1.20 10 工當(dāng) ''hB-uI'b2-Ka2=H -10 6°2=6.02 10， a 2(2)當(dāng)二元弱酸以 HB 一形式存在時H 2 =(1(2H 1 .,Ka1Ka2今已知 Ka1 =1.20M10“，Ka2 =6.02 父10，,則H

24、L 1.2 10' 6.02 10： =8.5 10*mol L，pH =4.07(3)當(dāng)?shù)味ㄖ恋谝换瘜W(xué)計量點時，產(chǎn)物為 HB-0.1002-0.0500mol L”27H = Ka1Ka2c 1.20 106.02 100.0500 Ka1 c .1.20 101 0.0500= 7.65 10-mol L-pH = 4.12選用甲基橙為指示劑。 滴定至第二化學(xué)計量點時0.100cR2 = =0.0333mol LB -30.0333 =2.35 10mol L1 10"b1cB2一 = , 6.0 10，pOH =4.63pH =9.37選用酚酬:為指示劑。17 .已知0

25、.1 mol/L 一元弱酸HB的pH=3.0 ,問其等濃度的共軻堿 NaB的pH值為多少？（已知 KaC >20Kw ,且工 >500）Ka解根據(jù)一元弱酸pH值的近似計算公式，得H 2 -CKa -0.10Ka =10（30） 2 故Ka =1。500 a其共軻堿NaB的Kb =109°°,所以共軻堿 NaB的pH值為Ho -1 - cKb- a。'.00pH=9.001118 .將H2c2O4加入到0.10mol L Na2CO3溶放中，使其總儂度為 0.020mol L , 求該溶液的pH值？（已 知 H 2c2O4 的 pKa1 =1.20, pK

26、a2 =4.20 ； H2CO3 的 pKa1=6.40, pKa2 =10.20）答案為10.38。19 .稱取Na2CO3和NaHCO3的混合試樣 0.6850g,溶于適量水中。以甲基橙為指示 劑，用0.200 mol L,HCl溶液滴定至終點時，消耗 50.0mL。如改用酚酬:為指示劑，用上述 HCl溶液滴定至終點時，需消耗多少 mL?（已知 MrNaHCO3 =84.01, M &之皿=106.0）解 設(shè)混合試樣中含 Na2CO3為xg,含NaHCO 3為（0.6850-x） g,以酚儆為指示劑時，消耗VmLHCl溶液，根據(jù)題意2x 0.6850 - x106.084.01得=

27、 0.200 50.0 10x=0.2651g即試樣中有 NaHCO3的質(zhì)量是0.2651g。因為酚聯(lián):變色時,Na2c03轉(zhuǎn)變?yōu)镹aHCO3,所以0.2651 1000= 12.5mLV 二0.200 106.020 .稱取純一元弱酸 HB 0.8150g,溶于適量水中，以酚酬:為指示劑，用 0.1100mol L，NaOH溶液滴定至終點時，消耗 24.60mL,當(dāng)加入NaOH溶液11.00mL時，溶 液的pH=4.80。計算該弱酸 HB的pKa值。根據(jù)滴定終點時消耗的體積，可以求出該一元弱酸的相對分子質(zhì)量0.8150M1000 = 0.1100 24.60M =301.2由題意，加入 Na

28、OH溶液11.00mL時，溶液得pH=4.80,此時，溶液實際為緩沖體系, 則|H -_ KaCaKa 0.1100 24.60 -11.00 = 1。-0一 Cb -0.1100 11.00pH n pKa lg Cb/Ca j>pKa0.1100 11.00lg0.1100 24.60 -11.00pKa -0.092 = 4.80所以pKa =4.8911.21.用 0.100mol L NaOH 滴定 0.100mol L HAc溶放至 pH=8.00,計算終點誤 差。解 用NaOH滴定HAc ,化學(xué)計量點時pH sp為8.72,所以pH = pHep - pHsp =8.0 -

29、8.72 = -0.72Kt =Ka/Kw =109.2610。720.72r )-0.05%10926 0.05 2根據(jù)強堿滴定一元弱酸得終點誤差公式，得10 pH -10 4HEt 二-二(Kt M cHA p11 .22.用0.100mol L HCl滴定0.100 mol L NH3溶放至pH=4.00 ,計算終點誤差。解 用HCl滴定NH3 ,化學(xué)計量點時pH sp為5.28,所以pH = pH ep - pHsp =4.00 -5.28 = -1.28Kt = K/Kw =109.26根據(jù)強酸滴定一元弱堿的終點誤差公式，得Et10=pH - 10 PH(Kt c£)210

30、1.28 -10-1281(109.26 0.05p=0.20%pH值高23.用0.100 mol，L，H 3PO4至第一化學(xué)計量點，若終點pH值較化學(xué)計量點0.5單位，計算終點誤差。解 用NaOH滴定H 3PO4,第一化學(xué)計量點時 pH sp為4.70,所以 pH 二 pH 即pH sp = 0.50Kt ="/"09.26根據(jù)強堿滴定到多元弱酸的第一終點時的終點誤差公式，得匚 10一川 -10 PH100.50 - 1050Et =- =r = 0.82%(Kt cNZ)2(10/.12 7.20)224.用 0.100 mol L,NaOH 滴定 0.100 mol，

31、L，羥胺鹽酸鹽(NH H0.100 mol，L，NH 4cl 混合溶液。問：(1) 化學(xué)計量點日溶液的 pH值為多少？(2) 化學(xué)計量點時有百分之幾的NH 4cl參加了反應(yīng)？解 已知 NH3OH Cl 的 Ka =KW/Kb =1.0父10上。3ab(3) 化學(xué)計量點時的滴定產(chǎn)物為NH2OH和NH；,故r + iH 一 K NH 3 OH Cl KNH4-CNH4' / CNH2OH= ,1.1 10 上 5.6 1040 0.0500/0.050_8= 2.5 10 mol LpH=7.61(2)化學(xué)計量點時，H +=2.5父10“ mol 1，故l-NH 3 1 =、 nh3 CN

32、H30.05005.6 10,°2.5 10 5.6 104031= 1.1 10 mol L故NH 4Cl參加反應(yīng)的百分?jǐn)?shù)為,-31 1 10二100% =2.2%0.0500(25)稱取一元弱酸 HA試小¥ 1.000g,溶于60.0mL水中，用0.2500 mol L NaOH溶液滴定。已知中和 HA至50%時，溶液得 pH=5.00,當(dāng)中和至化學(xué)計量點時，pH=9.00o計算試樣中HA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為多少。1（假設(shè)HA的摩爾質(zhì)量為82.00 g mol ）解 已知中和HA至50%時，成為緩沖溶液，此時溶液得pH=5.00,即H ：= Kaca =Ka =10§00aacb當(dāng)中和至化學(xué)計量點時，pH=9.00,即Oh _】=v'cHA Kb = '；cHA 10"0 = 10J.0