分析化学习题参考解答(8)

2019-08-30 23:17

设HPO42、NH4、H2O为零水准

×

H3O

H3PO4

+2H+ +H +-H+ 2- HPO4 PO43

H2PO4

+H+ NH4 +-H+ NH3

+H+ H2O -H+ OH

]+[OH-] PBE:[H2PO-4]+2[H3PO4]+[H+]=[NH3]+[PO3-4+3-]=[NH]+[PO]-+[OH4-]-[H3PO [H 4 ]-2[HPO]342]+[NH3]=0.10mol/L (3)MBE:[NH+42-]+[PO3-]=0.10mol/L [H3PO4]+[H2PO-4]+[HPO44]+[H+]=[H2PO-4]+2[HPO2-]+3[PO3-]+[OH-] CBE:[NH+4442-]+2[PO3-]+[OH-]-[H3PO4] PBE:[H+]=[NH3]+[HPO44]+[NH3]=0.10mol/L;[HCN]+[CN-]=0.10mol/L (4)MBE: [NH+4]+[H+]=[CN-]+[OH-] CBE:[NH+4 PBE:[H+]=[NH3]+[OH-]-[HCN]

?2?]+[NH3]=0.10mol/L;[H2CO3]+[HCO3]+[CO3]=0.10mol/L (5)MBE: [NH+4-2-]+[H+]=[HCO3]+2[CO3]+[OH-] CBE:[NH+42?]+[OH-]-[H2CO3] PBE:[H+]=[NH3]+[CO35、人血液的pH约为7.40,问KCN进入血液后以什么形态存在? 提示 HCN的pKa=9.14

6、欲用草酸(H2C2O4·2H2O)为基准物标定0.10mol/LNaOH标准溶液,应称多少克草酸?称量误差为多大?为减小称量误差应如何操作?若用邻苯二甲酸氢钾作基准物情况又如何?

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解 为使滴定过程中的体积读数误差小于0.1%,设消耗NaOH体积为20.00~25.00mL

2?mMH2C2O4?2H2O?cNaOHVNaOH

m1?m2?0.10?20.00?126.07g=0.13g

2?10000.10?25.00?126.07g=0.16g

2?1000称量误差分别为: E1?E2?2?0.0001?100%?0.15% 0.132?0.0001?100%?0.12% 0.16称量误差均大于0.1%。为减小称量误差必须增大基准物的称量值,或改用摩尔质量较大的基准物。若改用邻苯二甲酸氢钾(M=204.22),则同样消耗20.00~25.00mL NaOH,需称量的邻苯二甲酸氢钾的量为:

m1?m1?0.10?20.00?204.22g=0.41g

10000.10?25.00?204.22g=0.51g

1000此时的称量误差约为0.04~0.05%,符合滴定要求。

7、若需要配制(1)pH=3.0,(2)pH=4.0的缓冲溶液,现有下列物质,问应该选择哪种缓冲体系? (1)KHP (2)HCOOH (3)ClCH2COOH (4)NH3+CH2COOH(氨基乙酸盐) 提示 查附录获取各缓冲体系的酸型的pKa。

8、下列酸碱溶液浓度均为0.10mol/L,能否采用等浓度的滴定剂直接准确进行滴定?若能滴定,应选择什么标准溶液和指示剂?

(1)HF (2)KHP (3)NH3+CH2COONa (4)NaHS (5)NaHCO3 (6)(CH2)6N4(7)CH3NH2 (8)(CH2)6N4·HCl (9)NaAc (10)H3BO3 解 (1)HF的Ka=7.2×10-4

cspKa?0.050?7.2?10?4?10?8,可以直接准确滴定;选择NaOH标准溶液作滴定剂,滴定至计量

点时,溶液为0.050mol/L的NaF。

[OH-]sp?cspKb?0.05?Kwmol/L?8.3?10?7mol/L ?47.2?10计量点pHsp为7.9,可选择中性红(6.8~8.0)或酚酞(8.0~9.6)作指示剂

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(2)H2P的Ka?3.9?10?6

2cspKa2?0.050?3.9?10?6?10?8,可以直接准确滴定;选择NaOH标准溶液作滴定剂,滴定计量点

时,溶液为0.05mol/L的KNaP。

[OH-]sp?cspKb?0.050?Kwmol/L?1.1?10?5mol/L ?63.9?10计量点pHsp为9.0,可选择酚酞(8.0~9.6)作指示剂。

+(3)氨基乙酸的Ka、Ka分别为:4.5×10-3、2.5×10-10。显然,NH3CH2COONa作为酸,其解离常

1

2Kw1?10?14??2.2?10?12,同样,因其碱式解离常数太小数太小,无法直接滴定;若作为碱,Kb2??3Ka14.5?10而无法准确滴定。

(4)H2S的Ka、Ka分别为:5.7×10-8、1.2×10-13。NaHS作为酸,其解离常数太小,无法直接滴

12

Kw1?10?14??1.7?10?7,cspKb2?0.050?1.7?10?7?0.85?10?8,可以用HCl作标定;若作为碱,Kb2??8Ka15.7?10准溶液直接滴定。滴定至计量点时,溶液为0.050mol/L的H2S溶液。

[H+]sp=cspKa1=0.05创5.710-8mol/L=5.3 10-5mol/L

终点pHsp为4.3,可选择甲基橙(3.1~4.4)作指示剂。

其余请读者自行解决。

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 以强碱滴定一元酸(HA)为例,滴定反应为

HA+OH-A-+H2O

滴定反应的形成常数为 Kt?Ka KwcspKa?cspKtKw?10?8

10?8cspKt??106

Kw10、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 滴定的准确度与滴定反应的完全程度有关,选择强酸(碱)作滴定剂,可有效增大滴定反应的形成常数,提高滴定的准确度。

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酸碱标准溶液的浓度将影响滴定突跃,太稀,滴定突跃太小,滴定准确度降低;标准溶液浓度增大,虽然可增大滴定突跃,提高滴定准确度,但当太大时,在实际操作中,滴定终点难以控制、观察。

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0.10mol/L(标明的除外),能否用等浓度的滴定剂准确进行分步滴定或分别滴定?若能直接滴定(包括滴定总量),根据计算的pHsp选择适宜的指示剂。

(1)H3AsO4 (2)H2C2O4 (3)0.40mol/L乙二胺 (4)NaOH+(CH2)6N4 (5)邻苯二甲酸 (6)联氨 (7)H2SO4+H3PO4 (8)乙胺+吡啶 (9)柠檬酸 (10)HCl+H3BO3

解 (1)H3AsO4的Ka、Ka、Ka分别为6.3×10-3、1.0×10-7、3.2×10-12

123csp1Ka1?0.050?6.3?10?3?10?8 csp2Ka2?0.033?1.0?10?7?0.33?10?8 csp3Ka3?0.025?3.2?10?12?10?8

所以,二级电离的H+基本可直接准确滴定,三级电离无法直接准确滴定。 对于一、二级电离 ?pKa?pKa?pKa?7.00?2.20?4.8?5

121对于二、三级电离 ?pKa?pKa?pKa?11.5?7.00?4.5?5

232可以分步滴定,可以获得二个滴定终点,计量点产物分别为0.050mol/L的NaH2AsO4和0.033mol/L的Na2HAsO4。

[H+]sp1=Ka1(cspKa2+KW)csp+Ka1 cspKa1Ka2csp+Ka1

=0.050创6.310-3创1.010-7) mol/L=2.4 10-5mol/L-30.050+6.3 10pHsp1?4.6

+ [H]sp2=Ka2(cspKa3+KW)csp+Ka20.033 Ka2(cspKa3+KW)csp 10-7(0.0333.2?10-121.0 10-14) =1.0创mol/L=5.9 10-10mol/L

pHsp2?9.2

- 38 -

第一计量点可选择甲基橙作指示剂,滴定至完全呈黄色;第二计量点可选择酚酞作指示剂,但终点出现过早,另外,由于三级电离的干扰,滴定的准确度不可能太高。 (2)H2C2O4的Ka、Ka分别为5.9×10-2、6.4×10-5

1

2

csp1Ka1?0.050?5.9?10?2?10?8 csp2Ka2?0.033?6.4?10?5?10?8

?pKa?pKa2?pKa1?4.19?1.22?3?5

第一级和第二级解离的H+均可直接滴定,但不能分步滴定,一次性滴定至第二计量点,产物为

?0.033mol/L的C2O2 4[OH-]sp?cspKb1?0.033?Kwmol/L?2.3?10?6mol/L ?56.4?10pHsp?8.4

可选择酚酞作指示剂。

(3)乙二胺的Kb、Kb分别为8.5×10-5、7.1×10-8

12csp1Kb1?0.20?8.5?10?5?10?8 csp2Kb2?0.13?7.1?10?8?0.95?10?8

?pKb?pKb2?pKb1?7.15?4.07?3.08?5

一级和二级解离均可直接滴定,但不能分步滴定,一次性滴定至第二计量点,产物为0.13mol/L的

??H3NCH2CH2NH3

[H?]sp?cspKa1?0.13?Kwmol/L?1.4?10?4mol/L ?87.1?10pHsp?3.8

可选择甲基橙作指示剂。

(4)六次甲基四胺的Kb为1.4×10-9,NaOH为强碱

cspKb?0.050?1.4?10?9?10?8

所以,六次甲基四胺的存在不影响NaOH的滴定,计量点时,溶液为0.050mol/L的六次甲基四胺

[OH-]sp?cspKb?0.050?1.4?10?9mol/L?8.4?10?6mol/L

pHsp?8.9

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