与强酸只能反应到NaHCO3, 相当于多消耗了NaOH标准溶液,此时,测定强酸的浓度偏高。 如用甲基橙指示终点时,NaOH标准溶液中的Na2CO3可与强酸反应生成CO2和水,此时对测定结果的准确度无影响。
2.当用上题所述的NaOH标准溶液测定某一弱酸浓度时,对测定结果有何影响?
答:当测定某一弱酸浓度时,因SP在碱性范围,只能使用酚酞指示终点,故测定弱酸的浓度偏高。
3.标定NaOH溶液的浓度时,若采用:〈1)部分风化的H2C204·2H2O;(2)含有少量中性杂质的H2C204·2H2O;则标定所得的浓度偏高,偏低,还是准确? 为什么? 答:(1)因为
当H2C204·2H2O有部分风化时,V(NaOH)增大,使标定所得NaOH的浓度偏低。 (2)当H2C204·2H2O含有少量中性杂质时,V(NaOH)减少,使标定所得NaOH的浓度偏高。
4.用下列物质标定HCl溶液浓度:
(1)在110℃烘过的Na2C03;(2)在相对湿度为30%的容器中保存的硼砂,则标定所得的浓度偏高,偏低,还是准确? 为什么? 答:(1)
Na2C03应在270℃烘干,当用110℃烘过的Na2C03作基准物时,Na2C03中可能有一些水分,滴定时消耗HCl溶液减少,使标定HCl溶液浓度偏高。
(2)当空气相对湿度小于30%时,硼砂容易失去结晶水,故用在相对湿度为30%的容器中保存的硼砂标定HCl溶液浓度时,会使标定HCl溶液浓度偏低。
5.用蒸馏法测定NH3含量,可用过量H2SO4吸收,也可用H3B03吸收,试对这两种分析方法进行比较。
答:在用过量H2SO4吸收NH3时,要用H2SO4标准溶液,H2SO4的量要准确计量,需用NaOH标准溶液滴定过量H2SO4,用甲基红作指示剂;用H3B03吸收NH3时,H3B03的量无须准确计量,只要过量即可。生成的H2B03- 要用HCl标准溶液滴定,而过量的H3B03不会被HCl标准溶液滴定。
6.今欲分别测定下列混合物中的各个组分,试拟出测定方案(包括主要步骤、标准溶液、指示剂和含量计算式,以g·mL-1表示)。
(1) H3B03 + 硼砂; (2) HCI + NH4C1; (3) NH3·H20 + NH4Cl; (4) NaH2P04 + Na2HP04; (5) NaH2P04 + H3P04; (6) NaOH + Na3P04。
答:(1)硼酸 + 硼砂
用HCl标准溶液滴定,以MR(甲基红)为指示剂,滴定其中的硼砂,消耗体积为V1,再加入甘露醇,使H3BO3强化,用NaOH滴定,以PP(酚酞)为指示剂,消耗体积为V2。 w硼砂 = 1/2·c (HCl)V1(HCl)M(硼砂) ×10-3/V(样), w硼酸 = c (HCl)V2(HCl)M(硼酸) ×10-3/V(样),
(2)HCl + NH4Cl
用NaOH标准溶液滴定,以MR为指示剂,滴定其中的HCl,消耗体积为V1。再用甲醛法测定NH4Cl,以PP为指示剂,消耗NaOH标准溶液体积为V2。 W HCl = c(NaOH)V1(NaOH)M(HCl) ×10-3/V(样), W NH4Cl = c(NaOH)V2(NaOH)M(NH4Cl) ×10-3/V(样),
(3)NH3·H20 + NH4Cl;
用HCI标准溶液滴定NH3·H20,以甲基红为指示剂,测NH3·H20量,消耗体积为V1;再继续加过量甲醛后用NaOH滴定,用酚酞作指示剂,消耗NaOH体积为V2,测得二者总量。 w (NH3·H20)= c(HCl)V1(HCl)M(NH3·H20) ×10-3/V(样), w (NH4Cl) = [c(NaOH)V2(NaOH)M(NH4Cl)-c (HCl)V1(HCl)M(NH3·H20)] ×10-3/V(样), (4) NaH2P04 + Na2HP04
用NaOH标准溶液滴定NaH2P04,以酚酞和百里酚酞为指示剂,测NaH2P04量,消耗体积为V1;再加入氯化钙溶液继续用NaOH标准溶液滴定释放出的氢离子,消耗NaOH体积为V2, w (NaH2P04)= c (NaOH)V1 (NaOH)M(NaH2P04) ×10-3/V(样), w (Na2HP04)= [c(NaOH)V2 (NaOH)]M(NaHP04)-c (NaOH)V1 (NaOH)]M(NaH2P04)] ×10-3/V(样),
(5) NaH2P04 + H3P04
用NaOH标准溶液滴定H3P04,以溴甲酚绿和甲基橙为指示剂,测H3P04量,消耗体积为V1;以酚酞和百里酚酞为指示剂,测NaH2P04量,消耗NaOH体积为V2;
w (H3P04) = c (NaOH)V1 (NaOH)M(H3P04) ×10-3/V(样), w NaH2P04= [c (NaOH)V2 (NaOH)]M(NaH2P04)-c (NaOH)V1 (NaOH)]M(H3P04)] ×10-3/V(样), (6) NaOH+Na3P04
一份用HCl标准溶液滴定,以酚酞和百里酚酞为指示剂,滴定NaOH+Na3P04的总量,消耗体积为V1,另一份加入氯化钙溶液,滤去磷酸钙沉淀,用HCl标准溶液滴定,以酚酞为指示剂,滴定NaOH的量,消耗体积为V2,
w(NaOH) = c (HCl)V2(HCl)M(NaOH) ×10-3/V(样),
w(Na3P04) = c (HCl)(V1-V2)(HCl)M(Na3P04) ×10-3/V(样),
7.有一碱液,可能是NaOH、Na2C03、NaHC03或它们的混合物,如何判断其组分,并测 定各组分的浓度?说明理由。
答:移取碱液25.00mL,加1~2滴酚酞,用HCl标准溶液滴定至红色变为无色,记下消耗的HCl标准溶液的体积V1 mL,在上述溶液中再加1~2滴甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定,滴定至溶液由黄色变橙色,即为终点,记下消耗的HCl溶液的体积V2 mL。根据V1与V2的大小可判断混合碱的组成。
(1) V1 = V2时,组成为Na2C03 c (Na2C03) = (2)V1 = 0,V2≠ 0时,组成为NaHC03, c (NaHC03) = (3)V2 = 0,V1≠ 0时,组成为Na0H c (Na0H)=
(4 ) V1>V2时,组成为Na2C03和Na0H c (Na0H) = c (Na2C03)= (5)V1<V2时,组成为Na2C03和NaHC03, c (NaHC03)= c (Na2C03) =
8.有一溶液,可能是Na3P04、Na2HP04、NaH2P04、或他们的混合物,如何判断其组分,并测定各组分的含连量?说明理由。
答:用双指示剂法:称取样品G克,溶解后稀至250.0毫升,移取溶液25.00mL,加1~2滴酚酞和百里酚酞混合指示剂,用HCl标准溶液滴定至由紫色变为无色,记下消耗的HCl标准溶液的体积V1mL,在上述溶液中再加1~2滴溴甲酚绿和甲基橙混合指示剂,继续用HCl溶液滴定,滴定至溶液由蓝绿色变为橙色,即为终点,记下消耗的HCl溶液的体积V2 mL。根据V1与V2的大小可判断混合碱的组成。
( 1 ) V1= V2时,组成为Na3P04
w(Na3P04)= [c (HCl)V1(HCl)M(Na3P04) ×10-3/(G × 25.00/250.0)] ×100% (2) V1= 0,V2 ≠ 0时,组成为Na2HP04,
w(Na2HP04)= [c (HCl)V2(HCl)M(Na2HP04) ×10-3/(G ×25.00/250.0)] ×100% (3) V1= 0,V2 = 0时,不被滴定,组成为NaH2P04
(4) V1<V2时,组成为Na3P04和Na2HP04,
w(Na3P04) = [c (HCl)V1(HCl)M(Na3P04) ×10-3/(G ×25.00/250.0)] ×100% w(Na2HP04) = [c (HCl)(V2-V1)(HCl)M(Na2HP04) ×10-3/(G ×25.00/250.0)] ×100%
习题答案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(3.74);(3)苯酚(9.95);(4)苯甲酸(4.21)。 解:(1) HCN pKb=14.00-9.25= 4.79 (2) HCOOH pKb=14.00-3.74=10.26 (3)苯酚 pKb=14.00-9.95 = 4.05 (4)苯甲酸 pKb=14.00-4.21= 9.79
2. 已知H3PO4的pKa=2.12,pKa=7.20,pKa=12.36。求其共轭碱PO43-的pKb1,HPO42-的pKb2.和H2PO4- 的pKb3。
解:PO43 pKb1=14.00-12.36 =1.64 HPO42- pKb2=14.00-7.20 = 6.80 H2PO4- pKb3=14.00-2.12 =11.88
3.已知琥珀酸(CH2COOH)2(以H2A表示)的pKal =4.19,pKb1=5.57。试计算在pH4.88和5.00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:pH=4.88 〔H+〕=1.32×10-5 = 0.145 = 0.710 = 0.145 pH=5.00 = 0.109
= 0.702
= 0.189
pH=4.88 c (H2A) = 0.01mol·L-1
c (H2A) = 0.145×0.01=1.45×10-3mol·L c (HA-) = 0.710×0.01= 7.10×10-3mol·L c (A2-) = 0.145×0.01=1.45×10-3mol·L-1
4. 分别计算H2CO3(pKa1= 6.38,pKa2 =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:pH=7.10 = 0.160 = 0.839 = 0.001 pH=8.32 = 0.0112 = 0.979 = 0.0115 pH=9.50 = 6.34×10-4 = 0.851 = 0.150
5.已知HOAc的pKa =4.74,NH3·H20的pKb=4.74。计算下列各溶液的pH: (1) 0.10 mol·L-1HOAc; (2) 0.10 mol·L-1NH3·H2O; (3) 0.15 mo1·L-1NH4Cl; (4) 0.15 mol·L-1NaOAc。 解:(1) 0.1mol·L-1HAc ∵ ∴〔H+〕= pH=2.87
(2) 0.10 mol·L-1NH3·H2O
(3) 0.15 mo1·L-1NH4Cl
(4) 0.15 mol·L-1NaOAc
6.计算浓度为0.12 mol·L-1的下列物质水溶液的pH(括号内为pKa)。(1) 苯酚(9.95);(2) 丙烯酸(4.25);
(3) 吡啶的硝酸盐(C5H5NHN03) (5.23)。 解:(1) 苯酚(9.95)
(2) 丙烯酸(4.25)
(3) 吡啶的硝酸盐(C5H5NHNO3)(5.23)
7.计算浓度为0.12 mol·L-1的下列物质水溶液的pH(pK:见上题)。 (1)苯酚钠;(2)丙烯酸钠;(3)吡啶。
解:(1) 苯酚钠
(2) 丙烯酸钠 (3) 吡啶
8.计算下列溶液的pH: (1) 0.1mol·L-1NaH2PO4;(2) 0.05 mol·L-1K2HPO4 . 解:(1) 0.1mol·L-1NaH2PO4
(2) 0.05 mol·L-1K2HPO4
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);
(2)0.01 mol·L-1邻硝基酚和0.012mol·L-1邻硝基酚的钠盐(7.21) (3)0.12mol·L-1氯化三乙基胺和0.01 mol·L-1三乙基胺(7.90); (4)0.07mol·L-1氯化丁基胺和0.06mol·L-1丁基胺(10.71)。 解:(1) 0.10mol·L-1乳酸和0.10mol·L-1乳酸钠(3.76)
pH = 3.76
由于ca>> {〔OH-〕-〔H+〕},且c b>> {〔OH-〕-〔H+〕} 所以最简式计算是合理的
(2) 0.01 mol·L-1邻硝基酚和0.012mol·L-1邻硝基酚的钠盐(7.21)
pH=7.29
由于ca>>{〔OH-〕-〔H+〕},且c b>>{〔OH-〕-〔H+〕} 所以最简式计算是合理的。
(3) 0.12mol·L-1氯化三乙基胺和0.01 mol·L-1三乙基胺(7.90)
pH = 6.82
由于ca>>{〔OH-〕-〔H+〕},且c b>>{〔OH-〕-〔H+〕} 所以最简式计算是合理的
(4) 0.07mol·L-1氯化丁基胺和0.06mol·L-1丁基胺(10.71)
pH=10.64
由于ca >> {〔OH-〕-〔H+〕}, 且c b>> {〔OH-〕-〔H+〕} 所以最简式计算是合理的