Kb?10?8.77?c?Kb?0.12?10?8.77>10Kwc/Kb?0.12>10510?8.770.12?10?8.77?1.43?10?5(mol?L?1)
[OH?]?pH?9.158.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
?c?Ka2?0.1?10?7.20>10Kw?[H]??c/Ka2?0.1?13.16<10510?2.12cKa1?Ka2Ka1?c?10?7.20?10?2.12?2.00?10?5(mol?L?1) ?3?27.5?10?5.0?10 pH?4.70(2) 0.05 mol·L-1K2HPO4
?c?Ka3?0.05?10?12.38?2.2?10?14<10Kw?[H]??c/Ka3?0.05>1010?7.20Ka3?c?Kw10?12.38?0.05?10?14??2.0?10?10(mol?L?1)
c0.05Ka210?7.20 pH?9.709.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)
[H?]?KapH = 3.76
ca0.10?10?3.76??10?3.76(mol?L?1) cb0.10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)
[H?]?KapH=7.29
ca0.01?10?7.21??10?7.29(mol?L?1) cb0.012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)
[H?]?KapH = 6.82
ca0.12?10?7.90??10?6.82(mol?L?1) cb0.01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)
[H?]?KapH=10.64
ca0.07?10?10.71??10?10.64(mol?L?1) cb0.06由于ca >> {〔OH-〕-〔H+〕}, 且c b>> {〔OH-〕-〔H+〕} 所以最简式计算是合理的
一般情况下缓冲溶液采用最简式进行计算pH值。
10.一溶液含1.28g·L-1苯甲酸和3.65g·L-1苯甲酸钠,求其pH。 解:c (苯甲酸)=
1.28?0.01048mol?L?1
122.12c ((苯甲酸钠)=
3.65?0.02533mol?L?1
144.1c0.01048[H?]?Kaa?10?4.21??10?3.59(mol?L?1)
cb0.02533pH=3.59
由于ca >> {〔OH-〕-〔H+〕},且cb>> {〔OH-〕-〔H+〕} 所以最简式计算是合理的。
11.下列三种缓冲溶液的pH各为多少?如分别加入1mL 6 mol·L-1HCI溶液,它们的pH各变为多少? (1)100mLl.0mol·L-1HOAc和1.0mo mol·L-1NaOAc溶液; (2)100mL 0.050mol·L-1HOAc和1.0mol·L-1NaOAc溶液; (3) 100mL 0.070mol·L-1HOAc和0.070mol·L-1NaOAc溶液。 这些计算结果说明了什么问题?
解:(1) 100mLl.0mol·L-1HOAc和1.0mo mol·L-1NaOAc溶液
[H?]?10?4.74?
1.0?10?4.74 pH?4.741.0加入1mL6.0mol?L?1HCl
?100?1?1?6100?1?1?6c(Ac)??0.93c(HAc)??1.051011011.05[H?]?10?4.74??10?4.69 pH?4.690.93(2) 100mL 0.050mol·L-1HOAc和1.0mol·L-1NaOAc溶液
[H?]?10?4.74?0.05?10?6.04 pH?6.041.0加入1mL6.0mol?L?1HCl?100?1?1?6100?0.05?1?6c(Ac)??0.93c(HAc)??0.1091011010.109[H?]?10?4.74??10?5.68 pH?5.680.93(3) 100mL 0.070mol·L-1HOAc和0.070mol·L-1NaOAc溶液
[H?]?10?4.74?0.070?10?4.74 pH?4.740.070加入1mL6.0mol?L?1HClc(Ac?)?100?0.070?1?61100?0.070?1?613?c(HAc)??101101101101 1[H?]?10?4.74?101?10?3.63 pH?3.6313101计算结果说明ca, cb 越大且二者的比值趋向1时, 溶液的pH值变化小, 溶液的抗酸抗碱能力强,缓冲性能好。
12.当下列溶液各加水稀释十倍时,其pH有何变化? 计算变化前后的pH。 (1) 0.10 mol·L-1HCI; (2) 0.10mol·L-1NaOH; (3) 0.10 mol·L-1HOAc;
(4) 0.10 mol·L-1NH3·H20 + 0.10 mo1·L-1NH4Cl。 解:(1)〔H+〕= 0.10mol·L –1 pH=1.00
稀释后〔H+〕= 0.010mol·L –1 pH=2.00
(2) 〔OH-〕= 0.10mol·L –1 pOH=1.00 pH=13.00 稀释后〔OH-〕= 0.010mol·L –1 pOH=2.00 pH=12.00 (3)
?c?Ka?0.10?10?4.74>10Kwc/Ka?[H?]?0.10>10510?4.740.10?10?4.74?1.34?10?3mol?L?1
pH?2.87稀释后?c?Ka?0.01?10?4.74>10Kw[H?]?c/Ka?0.01>105
10?4.740.01?10?4.74?4.24?10?4(mol?L?1)pH?3.37(4) [H?]?KapH=9.26 稀释后
ca0.1?10?9.26??10?9.26(mol?L?1) cb0.1[H?]?10?9.26?0.01?10?9.26 0.01pH = 9.26 说明(4)为缓冲溶液,稀释后溶液的pH保持不变。
13.将具有下述pH的各组强电解质溶液,以等体积混合,所得溶液的pH各为多少?
(1) pH 1.00 + pH 2.00; (2) pH1.00 + pH5.00;(3) pH13.00 + pH1.00; (4) pH 14.00 + pH 1.00;(5) pH 5.00 + pH 9.00。 解:(1)
[H?]?10?1?V?10?2?V?0.055 2VpH?1.26(2)
10?1?V?10?5?V[H]??0.05
2VpH?1.30?(3) pH=13.00 〔H+〕=10-13 〔OH-〕=10-1
pH=1.00 〔H+〕=10-1 H+ + OH- = H2O pH=7.00 pH=1.00 〔H+〕=10-1
(4) pH=14.00 〔OH-〕=1.00
[OH?]?1.0?V?0.1?V?0.45 2VpH?13.65(5) pH = 5.00 〔H+〕= 10-5
pH = 9.00 〔H+〕= 10-9 〔OH-〕= 10-5
H+ + OH- → H2O pH=7.00
14.
欲配制pH=10.0的缓冲溶液1 L。用了16.0 mol·L-1氨水420 mL,需加NH4C1多少克? 解:设需加NH4C1m克
c(NH3)?10?1016.0?0.420?6.721.0 m10?14??4。?53.49746.7210m = 65.4(g)
15.欲配制500 mL pH = 5.0的缓冲溶液,用了6 mol·L-1HOAc 34 mL,需加NaOAc·3H2O多少克? 解:设需加NaOAc·3H2O m克
6?0.03410?5?10?4.74?0.50
m136.080.50m =202.1(g)
16.需配制pH = 5.2的溶液,应在1 L 0.01 mol·L-1苯甲酸中加人多少克苯甲酸钠? 解:需加苯甲酸钠m克
22110?5。?10?4。?0.01m 144.09 m =14.2(g)
17. 需要pH=4.1的缓冲溶液,分别以HOAc十NaOAc和苯甲酸+苯甲酸钠(HB+NaB)配制。试求[NaOAc]/[HOAc]和[NaB]/[HB],若两种缓冲溶液的酸的浓度都为0.1mol·L-1,哪种缓冲溶液更好?解释之。 解:HAc-NaAc
10?4.1?10?4.74?HB-NaB
c(HAc)c(NaAc)c(HB)c(NaB)c(HAc)?0.23
c(NaAc)c(HB)?0.78
c(NaB)10?4.1?10?4.21?用HB?NaB好,因为ca?1,缓冲容量大。 cb18.将一弱碱0.950g溶解成100mL溶液,其pH为11.0,已知该弱碱的相对分子质量为125,求弱碱的pKb。 解:
0.950cb?125?0.076(mol?L?1)0.10pH?11.0[OH?]?10?3?cb比较大,经判断可用最简式进行计算 ?10?3?Kb?0.076Kb?1.32?10?5习题答案4-3
1. 标定HCI溶液时,以甲基橙为指示剂,用Na2C03为基准物,称取Na2C03 0.613 5g,用去HCI溶液24.96mL,求HCl溶液的浓度。 解:反应方程式
Na2CO3 + 2HCl→ 2NaCl + CO2 + H2O
pKb?4.881n(HCl) = n (Na2CO3) 20.61351??24.96?10?3?c(HCl) c (HCl) = 0.4638(mol?L-1)
105.9922.以硼砂为基准物,用甲基红指示终点,标定HCl溶液。称取硼砂0.985 4g。用去HCI溶液23.76mL,求HCI溶液的浓度。 解:反应方程式
Na2B4O7?10H2O + 2HCl = 4H3BO3 + 10H2O + 2NaCl
1n(HCl)?n(Na2B4O7?10H2O) 20.98541??23.76?10?3?c(HCl) c (HCl) = 0.2175(mol?L-1)
386.3723.标定NaOH溶液,用邻苯二甲酸氢钾基准物0.5026g,以酚酞为指示剂滴定至终点,用去NaOH溶液21.88 mL。求NaOH溶液的浓度。
解:n (NaOH) = n (邻苯二甲酸氢钾)
0.5026?21.88?10?3?c(NaOH) c (NaOH) = 0.1125 (mol?L-1) 204.234.称取纯的四草酸氢钾 (KHC204·H2C204·2H20) 0.6174g,用NaOH标准溶液滴定时,用去26.35 mL。求NaOH溶液的浓度。
解:反应方程式:2KHC2O4?H2C2O4?2H2O + 6NaOH →3Na2C2O4 + K2C2O4 + 8H2O
n (KHC2O4?H2C2O4?2H2O) =
1n(NaOH) 3