第5章 酸碱平衡和酸碱滴定法
1．写出下列溶液的质子条件式。
a．c1 mol·L-l NH3 + c2 mol·L-l NH4Cl； c．c1 mol·L-l)H3PO4 + c2 mol·L-l HCOOH； 解：
a. 对于共轭体系，由于构成了缓冲溶液，所以可以将其视为由强酸（HCl和弱碱（NH3）反应而来，所以参考水准选为HCl, NH3和H2O
质子条件式为：[ H+ ] + [NH4+] = [Cl-] + [OH-] 或[ H+ ] + [NH4+] = c2 + [OH-]
c. 直接取参考水平：H3PO4 , HCOOH , H2O
质子条件式：[H+] = [H2PO4-] + 2[HPO42-] + 3[PO43-] + [HCOO-]+[OH-]
3．计算下列各溶液的pH。
a．0.050 mol·L-l NaAc； c．0.10 mol·L-l NH4CN；
e．0.050 mol·L-l氨基乙酸； g．0.010 mol·L-l H2O2液； i．0.060 mol·L-l HCI和0.050 mol·L-l氯乙酸钠(ClCH2COONa)混合溶液。 解： a.对于醋酸而言，Kb = Kw / Ka = 5.6 ? 10-10 应为cKb = 5.6 ? 10-10? 5 ?10-2 = 2.8 ? 10-11> 10Kw c/Kb> 100 故使用最简式； [OH-] = 5.6?10?10?0.05 = 5.29? 10-6 pH = 14 – pOH = 8.72 c. NH+4 K’ a= 5.6 ? 10-10 HCN Ka = 6.2. ? 10-10 cK’a > 10Kw c > 10 Ka 由近似公式可以得到： [H+] = KaKa' = 6.2?5.6?10?20 = 5.89? 10-10 pH = 10 – 0.77 = 9.23 e. 氨基乙酸一端羧基显酸性，一端氨基显碱性，Ka1 = 4.5?c/Ka2> 100 且c > 10 Ka1 -3 , Ka2 = 2.5 ? -10 1010 ?13Ka1Ka24.2?2.5?10所以[H] = = = 1.06 ? 10-6 +pH = 6-0.03 = 5.97 g. 对于双氧水而言，Ka = 1.8 ? 10-12 cKa < 10Kw c/Ka> 100 所以可以计算氢离子浓度 ?14?14cKa?Kw1.8?10?1?10[H] = = = 1.67 ? 10-7 +pH = 7 – 0.22 = 6.78 i. 由于ClCH2COONa + HCl = ClCH2COOH + NaCl 所以原溶液可以看成0.050mol/L的ClCH2COOH和0.010mo/LHCl的混合溶液设有x mol/L的ClCH2COOH发生离解，则 ClCH2COOH ? ClCH2COO- + H+ 0.05-x x 0.01+x (0.01?x)x 所以有0.05?x = Ka = 1.4 ? 10-3 解得x = 4.4 ? 10mol/L -3那么[H+] = 0.0144mol/L pH = -log [H+] = 1.84 5．某混合溶液含有0.10 mol·L-l HCl、2.0×10-4 mol·L-l NaHSO4和2.0×10-6 mol·L-l HAc。 a．计算此混合溶液的pH。 b．加入等体积0.10 mol·L-l NaOH溶液后，溶液的pH。 解：a. HSO4- Ka2=1.0×10-2 HAc Ka=1.8×10-5 均为弱酸，且浓度远低于HCl的浓度，所以此体系中的HSO4-和HAc在计算pH值时刻忽略。故pH=1.00。 b.加入等体积0.1mol/LNaOH溶液，HCl被中和，体系变为HSO4-和HAc的混酸体系，????H?K??HSO4??KHA?HA??KW???HSO4? 忽略KW及KHA[HA]， [H+ ]2=KHSO?4（CHSO4--[H+ ]） 解得[H+ ]=9.90×10-5 故pH=4.00 7．已知Cr3+的一级水解反应常数为10-3.8，若只考虑一级水解，则0.010 mol·L-l Cr(ClO4)3 的pH为多少? 此时溶液中Cr(OH)2+的分布分数是多大? ?3.8?2?5.8K?c?10?10?10?10KW a解：1）c?101.8?100 Ka ?Ka?Ka2?4Kac?3??H??1.182?10??2 mol/L ? 故pH=2.93 ?Cr(OH) 2） 2??Ka10?3.8??3.8?0.12?2.93?Ka???H??10?10 9．今用某弱酸HB及其盐配制缓冲溶液，其中HB的浓度为0.25 mol·L-l。于100mL该缓冲溶液中加入200 mg NaOH(忽略溶液体积的变化)，所得溶液的pH为5.60。问原来所配制的缓冲溶液的pH为多少? (已知HB的Ka?5.0?10?6) 200?0.0540?100（mol/L） 解：CNaOH? 已知p Ka=5.30，pH=5.60 0.05?x0.25?x 设原缓冲溶液中盐的浓度为x mol/L，故 得x=0.35 0.35?5.440.25 5.60?5.30?lg 则原缓冲溶液pH= 5.30?lg11．配制氨基乙酸总浓度为0.10 mol·L-l的缓冲溶液(pH =2.0)100mL，需氨基乙酸多少克?还需加多少毫升1 mol·L-l酸或碱，所得溶液的缓冲容量为多大? 解：设酸以HA表示，p Ka1=2.35 p Ka2=9.60 1)需HA质量m=0.10×100×75.0×10＝0.75（g） ?3 2）因为氨基乙酸及质子化氨基乙酸构成缓冲溶液，设pH=2时，质子化氨基乙酸浓度为xmol/L，??cHA???H??pH?pKa1?lg?cHA??H??? 则?0.1?x??H????x??H???2.00?2.35?lg 即，解得x=0.079 生成0.079mol/L的质子化氨基乙酸，需加酸为0.079×100=7.9ml 13．计算下列标准缓冲溶液的pH(考虑离子强度的影响)，并与标准值相比较。