?14?5?10(2) KNH3?1.8?10 KNH??KW/KNH3?1.0?10/1.8?10?5.6?10
4?5KH3BO3?5.8?10?10
根据公式[H]??CHB1KHB1?CHB2KHB2得:
[H?]?CHB1KHB1?CHB2KHB2?0.1?5.6?10?10?0.1?5.8?10?10?1.07?10?5mol/LpH=lg1.07×10-5=4.97
6.根据图5—3说明NaH2PO4—Na2HPO4 缓冲溶液适用的pH范围。 答:范围为7.2±1。
7.若要配制(1)pH=3.0,(2)pH=4.0 的缓冲溶液,现有下列物质,问应该选那种缓冲体系?有关常数见附录一之表1。
COO-COO- (1)
(2)HCOOH (3)CH2ClCOOH (4)NH3+CH2COOH
(氨基乙酸盐)
答:(1) pKa1=2.95 pKa2=5.41 故pH=(pKa1+pKa2)/2=(2.95+5.41)/2=4.18
(2) pKa=3.74 (3) pKa=2.86
(4)pKa1=2.35 pKa2=9.60 故pH=( pKa1+pKa2)/2=(2.35+9.60)/2=5.98 所以配制pH=3.0的溶液须选(2),(3);配制pH=4.0须选(1),(2)。 8.下列酸碱溶液浓度均为0.10 mol·L-1,能否采用等浓度的滴定剂直接准确进行滴定? (1)HF (2)KHP (3)NH3+CH2COONa (4)NaHS (5)NaHCO3 (6)(CH2)6N4 (7) (CH2)6N4·HCl (8)CH3NH2 答:(1) Ka=7.2×10-4 ,CspKa=0.1×7.2×10-4=7.2×10-5>10-8
(2) Ka2=3.9×10-6 ,CspKa2=0.1×3.9×10-6=3.9×10-7>10-8
-10-11-8
(3) Ka2=2.5×10-10 ,CspKa2=0.1×2.5×10=2.5×10<10 (4) Ka1=5.7×10-8 ,Kb2=Kw/Ka1=1.0×10-14/5.7×10-8=1.8×10-7,
-7-8-8
CspKb2=0.1×1.8×10=1.8×10>10
(5) Ka2=5.6×10-11 , Kb1=Kw/Ka2=1.0×10-14/5.6×10-11=1.8×10-4,
-4-5-8
CspKb1=0.1×1.8×10=1.8×10>10
(6) Kb=1.4×10-9 ,CspKb=0.1×1.4×10-9=1.4×10-10<10-8
(7) Kb=1.4×10-9 , Ka=Kw/Kb=1.0×10-14/1.4×10-9=1.7×10-6,
-6-7-8
CspKa=0.1×1.7×10=1.7×10>10
(8) Kb=4.2×10-4 ,CspKb=0.1×4.2×10-4=4.2×10-5>10-8 根据CspKa≥10-8可直接滴定,查表计算只(3)、(6)不能直接准确滴定,其余可直接滴定。
9.强碱(酸)滴定一元弱酸(碱),cspKa(Kb)≥10-8就可以直接准确滴定。如果用Kt表示滴定反应的形成常数,那么该反应的cspKt应为多少? 解:因为CspKa≥10-8,Ka=Kt?Kw,
故:CspKt≥106
10.为什么一般都用强酸(碱)溶液作酸(碱)标准溶液?为什么酸(碱)标准溶液的浓度不宜太浓或太稀?
答:用强酸或强碱作滴定剂时,其滴定反应为:
H++OH-=H2O
Kt=
11==1.0×1014 (25℃) ??[H][OH]KW此类滴定反应的平衡常数Kt相当大,反应进行的十分完全。但酸(碱)标准溶液的浓度太浓时,滴定终点时过量的体积一定,因而误差增大;若太稀,终点时指示剂变色不明显,故滴定的体积也会增大,致使误差增大。故酸(碱)标准溶液的浓度均不宜太浓或太稀。 11.下列多元酸(碱)、混合酸(碱)溶液中每种酸(碱)的分析浓度均为0.10 mol·L-1
(标明的除外),能否用等浓度的滴定剂准确进行分布滴定或分别滴定?如能直接滴定(包括滴总量),根据计算的pHsp选择适宜的指示剂。 (1)H3AsO4 (2)H2C2O4 (3)0.40 mol·L-1乙二胺 (4) NaOH+(CH2)6N4 (5)邻苯二甲酸 (6)联氨
(7)H2SO4+H3PO4 (8)乙胺+吡啶
答:根据CspKa(Kb)≥10-8,p Csp+pKa(Kb)≥8及Ka1/ Ka2>105,p Ka1-p Ka2>5可直接计算得知是否可进行滴定。
(1)H3AsO4 Ka1=6.3×10-3, pKa1=2.20 ; Ka2=1.0×10-7 , pKa2=7.00; Ka3=3.2×10-12, pKa3=11.50.
故可直接滴定一级和二级,三级不能滴定。
1(pKa1+pKa2)=4.60 溴甲酚绿; 21pHsp=(pKa2+pKa3)=9.25 酚酞。
2pHsp=
(2)H2C2O4 pKa1=1.22 ; pKa2=4.19
pHsp=14-pcKb1/2=14+(lg0.1/3-14+4.19)=8.36 Ka1/Ka2<10-5
故可直接滴定一、二级氢,酚酞,由无色变为红色; (3)0.40 mol·L-1乙二胺 pKb1=4.07 ; pKb2=7.15 cKb2=0.4×7.1×10-8>10-8
pHsp=pcKa1/2=(lg0.4/3+14-7.15)/2=2.99
故可同时滴定一、二级,甲基黄,由黄色变为红色; (4) NaOH+(CH2)6N4 pKb=8.85 pHsp=14-pcKb/2=14+(lg0.1/2-8.85)/2=8.92
故可直接滴定NaOH,酚酞,有无色变为红色; (5)邻苯二甲酸 pKa1=2.95 ; pKa2=5.41 pHsp=pKW-pcKb1/2=14+[lg0.05-(14-5.41)]/2=8.90
故可直接滴定一、二级氢,酚酞,由无色变为红色; (6)联氨 pKb1=5.52 ; pKb2=14.12 pHsp=pcKa2/2=(-lg0.1/2+14-5.52)/2=6.22
故可直接滴定一级,甲基红,由黄色变为红色;
(7)H2SO4+H3PO4 pHsp=[(pcKa1Ka2/(c+Ka1)]/2=4.70
甲基红,由黄色变为红色 pHsp=[(p(Ka2(cKa3+Kaw)/c]/2=9.66
故可直接滴定到磷酸二氢盐、磷酸一氢盐,酚酞,由无色变为红色; (8)乙胺+吡啶 pKb1=3.25 pKb2=8.77 pHsp= pcKa/2=(-lg0.1/2+14-3.25)/2=6.03
故可直接滴定乙胺,甲基红,由红色变为黄色。 12.HCl与HAc的混合溶液(浓度均为0.10 mol·L-1),能否以甲基橙为指示剂?用0.1000 mol·L-1 NaOH溶液直接滴定其中的HCl,此时有多少HAc参与了反应? 解:C1=0.10mol?L-1 , Ka2=1.8×10-5 ,所以 (1)不能以甲基橙为指示剂准确滴定HCl
(2)因为 甲基橙的变色范围为3.1~4.4 所以 当pH=4.0时为变色转折点
A? pH=pKa+lg
HA 4.0=4.74+lg
x%
0.1?x% x%=15%
13.今有H2SO4和(NH4)2SO4的混合溶液,浓度均为0.050 mol·L-1,欲用0.1000 mol·L-1NaOH溶液滴定,试问:
(1)能否准确滴定其中的H2SO4?为什么?采用什么指示剂?
(2)如何用酸碱滴定法测定混合溶液中(NH4)2SO4的含量?指示剂又是什么? 解:(1)能。因为H2SO4的第二步电离常数pKa2=2.00,而NH4+的电离常数pKa=9.26,所以能完全准确滴定其中的H2SO4 ,可以采用甲基橙或酚酞作指示剂。
(2)可以用蒸馏法,即向混合溶液中加入过量的浓碱溶液,加热使NH3逸出,并用过量的H3BO3溶液吸收,然后用HCl标准溶液滴定H3BO3吸收液:
??NH3??H2O NH4?OH? NH3 + H3BO3== NH4+ H2BO3-
+- H+ H2BO3== H3BO3
终点的产物是H3BO3和NH4+(混合弱酸),pH≈5 ,可用甲基橙作指示剂,按下式计算含量:
w(NH4)2SO4????(cV)HCl
2(cV)(NH4)2SO414.判断下列情况对测定结果的影响:
(1)用混有少量的邻苯二甲酸的邻苯二甲酸氢钾标定NaOH溶液的浓度;
(2)用吸收了CO2的NaOH标准溶液滴定H3PO4至第一计量点;继续滴定至第二计量点时,对测定结果各如何影响? 答:(1)使测定值偏小。
(2)使第一计量点测定值不影响,第二计量点偏大。
15.一试液可能是NaOH、NaHCO3、、Na2CO3或它们的固体混合物的溶液。用20.00mL0.1000 mol·L-1HCl标准溶液,以酚酞为指示剂可滴定至终点。问在下列情况下,继以甲基橙作指示剂滴定至终点,还需加入多少毫升HCl溶液?第三种情况试液的组成如何?
(1)试液中所含NaOH与Na2CO3、物质的量比为3∶1;
(2)原固体试样中所含NaHCO3和NaOH的物质量比为2∶1; (3)加入甲基橙后滴半滴HCl溶液,试液即成重点颜色。 答:(1)还需加入HCl为;20.00÷4=5.00mL (2)还需加入HCl为:20.00×2=40.00mL (3)由NaOH组成。
16.用酸碱滴定法测定下述物质的含量,当它们均按指定的方程式进行反应时,被测物质与H+的物质的量之比各是多少?
(1)Na2CO3,Al2(CO3)3,CaCO3(CO32-+2H+=CO2+H2O)。
(2)Na2B4O7·10H2O,B2O3,NaBO2·4H2O,B(B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3)。 答:(1)物质的量之比分别为:1∶2、1∶6、1∶2。
(2)物质的量之比分别为:1∶2、1∶2、1∶1、1∶1。 17.酸碱滴定法选择指示剂时可以不考虑的因素:
A.滴定突跃的范围; B.指示剂的变色范围;
C.指示剂的颜色变化; D.指示剂相对分子质量的大小 E.滴定方向 答:选 D
18.计算下列各溶液的pH:
(1)2.0×10-7 mol·L-1HCl (2)0.020 mol·L-1 H2SO4 (3) 0.10 mol·L-1NH4Cl (4)0.025 mol·L-1HCOOH (5)1.0×10-4 mol·L-1 HCN (6)1.0×10-4 mol·L-1NaCN (7)0.10 mol·L-1(CH2)6N4 (8)0.10 mol·L-1NH4CN (9)0.010 mol·L-1KHP (10)0.10 mol·L-1Na2S (11)0.10 mol·L-1NH3CH2COOH(氨基乙酸盐) 解:(1)pH=7-lg2=6.62
(0.02?1.0?10?2)?(0.02?1.0?10?2)2?8?0.02?1.0?10?2(2)[H]?
2? =5.123?10
?2
pH=lg[H+]=1.59
?10(3)[H+]=CKa?KW=0.10?5.6?10 pH=-lg[H+]=5.13
(4)[H+]=CKa=0.025?1.84?10 pH=-lg[H+]=2.69 (5)[H+]=CKa=1.0?10 pH=-lg[H+]=6.54
(6)[OH]=CKb?1.0?10-?4?4?4?1.0?10?14?7.48?10?6
?2.1?10?3
?7.2?10?10?2.68?10?7
1.0?10?14?5??3.74?10 ?107.2?10
pOH=4.51 pH=9.49
(7)[OH-]=CKb?0.1?1.4?10?9?1.18?10?5
pOH=4.93 pH=9.07 (8)[OH]= pH=9.20 (9)
-
Ka(HCN)(CKa(NH?)?KW)4C?Ka(HCN)?6.35?10?10
[OH]?Kb1Kb2??2Kw1.0?10?14?Ka1Ka21.1?10?3?3.9?10?6
1.0?10?14?10??1.5?106.55?10?5 pOH=9.82 pH=4.18
(10)[OH-]=CKb1?0.1?1.0?10?14/1.2?10?15?0.91
pOH=0.04 pH=13.96 (11)[H+]=CKa1?0.1?4.5?10?3?2.12?10?2
pH=1.67
19.计算0.010 mol·L-1H3PO4溶液中(1)HPO42-,(2)PO43-的浓度 解:∵
CKa1。=0.01?7.6?10?3>40Ka2 Ka2>>Ka2
且CKa1=0.01×7.6×10-3
∴ H3PO4的第二级、第三级解离 和水的解离均又被忽略。于是可以按一元酸来处理,
又因为故
C0.01??400 Ka17.6?10?3[H]???Ka1?Ka2?4CKa22?7.6?10?3?(7.6?10?3)2?4?0.010?7.6?10?3?2 =1.14×10-2mol.L-1
[H2PO4]?[H?]?1.14?10?2mol?L?1
,
?[HPO42?[H2PO4]Ka2?8?1]??K?6.3?10mol?L a2?[H]?
[PO4
3?[HPO4]Ka3]??[H?]2?