第03章 酸碱反应 习题解答(7)

2019-03-03 21:26

第03章(01197)计算0.40mol·L-1HAc与0.40mol·L-1NaOH等体积混合后溶液的c(HAc)和pH值。(K(HAc)=1.75×10-5) 解:解:c(HAc)=c(NaOH)=(1×0.40)mol·L-1=0.20mol·L-1(2分)

2

Ac-+H2O

HAc+OH-

平衡c/(mol·L-1)0.20-xxx

1.0?10?14=x2

1.75?10?50.20?xx=1.1×10-5

c(HAc)=1.1×10-5mol·L-1(8分) pOH=4.96

pH=9.04(10分)

第03章(01198)计算0.10mol·L-1HCl溶液和0.10mol·L-1NH3·H2O溶液等体积混合后溶液的c(NH4+)、 c(NH3·H2O)和pH值。(K(NH3·H2O)=1.8×10-5) 解:解:c(HCl)=c(NH3·H2O)=0.050mol·L-1 c(NH4+)=0.050mol·L-1 (4分) NH4++H2O=NH3·H2O+H+ 平衡c/(mol·L-1)0.050-xxx

xK=1.0?10?5=0.050

?x1.8?10?142x=5.3×10-6

c(NH3·H2O)=5.3×10-6mol·L-1(8分)

pH=-lg5.3×10-6=5.28(10分)

第03章(01200)下列各溶液浓度均为0.1mol·L-1,试按pH值从小到大的顺序排列,并加以简单说明:KCN,NH4F,NH4Ac,NH4NO3,NaAc,H2SO4,HCl,NaOH。 (K(NH3·H2O)=1.8×10-5,K(HCN)=6.2×10-10,K(HAc)=1.75×10-5,K(HF)=6.6×10-4)

解:解:pH由小到大排列顺序:

H2SO4,HCl,NH4NO3,NH4F,NH4Ac,NaAc,KCN,NaOH。 H2SO4 强酸

溶液酸碱性 二元酸 酸性

酸性 (1分)

弱酸性 (3分) K>K弱酸性

K≈K(近)中性(7分)

HCl 强酸 一元酸 NH4NO3 强酸弱碱盐 NH4F 弱酸弱碱盐 NH4Ac 弱酸弱碱盐

NaAc 强碱弱酸盐 K(HAc)弱碱性 ∨ KCN 强碱弱酸盐 K(HCN)弱碱性(9分) NaOH 强碱 碱性(10分)

第03章(01202)已知K(NH3·H2O)=1.8×10-5,NH3(g)的温度298K,p(NH3)=50.0kPa。欲配制pH=4.75的NH4Cl溶液,应在0.20LHCl溶液中溶解多少升氨气?盐酸浓度应为多少?

解:解:pH=4.75,c(H+)=1.8×10-5mol·L-1(1分)

NH4++H2O

100.01000)2(x-100.100NH3·H2O+H+

?141.0?10K122056?10=

1.8?10?5=

(1.8?10?5)2 x

x=0.58(5分)

c(NH4+)=0.58mol·L-1

c(HCl)=0.58mol·L-1(7分)

n(NH3)=0.58mol·L-1×0.20L=0.116mol(8分)

?mol?1?K?1?298K=5.75L(10分) V(NH3)=0.116mol?8.314J50.0kPa第03章(01201)已知K(NH3·H2O)=1.8×10-5。计算在0.20L水中,溶解多少克NH4Cl,才能得到pH=4.75NH4Cl溶液?其中c(NH3·H2O)是多少?(相对原子质量N14,H1,O16,Cl35.5)

解:解:NH4++H2ONH3·H2O+H+

c(H+)=1.8×10-5mol·L-1(2分) c(NH3·H2O)=1.8×10-5mol·L-1 K=1.0?10?141.8?10?5?52=(1.8?10)

x?1.8?10?5

x=0.58(8分)

c(NH4Cl)=0.58mol·L-1

m(NH4Cl)=(0.58×0.20×53.5)g=6.2g(10分)

第03章(01203)现有浓度均为0.20mol·L-1的三种盐NaX、NaY、NaZ,其水溶液的pH值分别为7.0,8.0,9.0,试计算生成这三种盐的相应酸HX、HY、HZ的K及水解度。

解:解:HX为强酸,NaX不水解(2分) NaY:K=1.0?10?Ka-6?14=

(1.0?10-6)2

0.20-1.0?10-6

K=2.0×10-3(4分)

h(Y-)=1.0?10×100%=5.0×10-4%(6分)

0.20

?14(1.0?10-5)21.0?10NaZ:K== ?0.20-1.0?10-5Ka

K=2.0×10-5(8分)

h(Z-)=1.0?10×100%=5.0×10-3%(10分)

0.20-5

第03章(01204)已知298K时,浓度为0.010mol·L-1的某一元弱酸溶液的pH值为

4.0。计算:(1)标准解离常数和解离度;(2)稀释一倍后溶液的标准解离常数和解离度及pH值;(3)稀释前溶液与等体积0.010mol·L-1NaOH溶液混合后溶液的pH值。 解:解:(1)c(H+)=1.0×10-4mol·L-1(1分)

-42K=(1.0?10)-4=1.0×10-6(2分)

0.010-1.0?10-4?=1.0?10×100%=1.0%(3分)

0.010-6

(2)K=1.0×10(4分)

K=

-6x2=1.0×10

0.0050-x

x=7.1×10-5(5分)

pH=-lg7.1×10-5=4.15(6分)

1?10×100%=1.4%(7分) ?=7.0.0050-5(3)生成0.0050molNaA

A+H2O

-

HA+OH-

K=

?Kwy21.0?10?14== ?0050-y1.0?10?60.Ka

y=7.1×10-6(9分)

c(OH-)=7.1×10-6mol·L-1

pOH=5.15 pH=8.85(10分)

第03章(01205)已知298K时,浓度为0.010mol·L-1的一元弱酸HA,其溶液的pH=4.00。试计算:

(1)298K时,HA的标准解离常数和上述条件下的解离度; (2)将溶液稀释一倍后,标准解离常数和解离度; (3)要使水溶液pH=9.00,应在100mL0.010mol·L-1HA溶液中,加入多少克NaOH?(假设NaOH加入后体积不变,NaOH的相对分子质量为40)。 解:解:(1)c(H+)=1.0×10-4mol·L-1

-42K=(1.0?10)-4=1.0×10-6

0.010-1.0?10-4?=1.0?10×100%=1.0%(3分)

0.010-6

(2)K=1.0×10(4分)

K=

-6x2=1.0×10

0.0050-xx=7.1×10-5 c(H+)=7.1×10-5mol·L-1 ?=7.1?10×100%=1.4%(5分)

0.0050--5

-1

-5(3)加入NaOH,生成NaA,pH=9.00,c(OH)=1.0×10mol·L(6分)

K

A-+H2O

HA+OH-

y=0.010(8分)

平衡c/mol·L-1y-1.0×10-51.0×10-51.0×10-5

-14(1.0?10-5)21.0?10==, 1.0?10-6y-1.0?10-5 c(A-)=0.010mol·L-1

即需m(NaOH)=(0.010×40×0.10)g=0.040g(10分)

第03章(01206)试证明在0.10mol·L-1H3PO4溶液中,c(HPO42-)=K在0.10mol·L-1Na3PO4溶液中c(H2PO4-)=K(PO43-)c。 解:解: H3PO4H++H2PO4- 平衡c/(mol·L-1)0.10-xxx

2K=x(H3PO4)c;

0.10-x

-

H2PO4

H++HPO42-

平衡c/(mol·L-1)x-yx+yy x±y≈x

K=

(x+y)y=y x-y所以,c(HPO42-)=Kc PO43-+H2OHPO42-+OH- 平衡c/(mol·L-1)0.10-zzz

2K=z0.10-z

2-

HPO4+H2O

H2PO4-+OH-

平衡c/(mol·L-1)z-uuz+u z±u≈z

K=u(z+u)=u

z-u所以,c(H2PO4-)=Kc

第03章(01207)已知K(H3PO4)=7.1×10-3,K(H3PO4)=6.3×10-8,K(H3PO4)=4.2×10-13。试计算0.10mol·L-1Na3PO4溶液中的c(PO43-)、c(HPO42-)、c(H2PO4-)和溶液的pH值。 解:解: PO43-+H2OHPO42-+OH- 平衡c/(mol·L-1)0.10-xxx

K=

?Kw1.0?10?14=x2 =?Ka34.2?10?130.10-x

x=0.038(4分)

c(PO43-)=(0.10-0.038)mol·L-1=0.06mol·L-1 pH=12.58(6分)

c(HPO42-)=0.038mol·L-1(8分) HPO42-+H2OH2PO4-+OH- K=1.0?10-8=1.6×10-7

6.3?10-14平衡c/(mol·L-1)0.038-yy0.038+y

y=1.6×10-7

c(H2PO4-)=1.6×10-7mol·L-1(10分)

第03章(01208)在100mL纯碱溶液中,含有0.020molNa2CO3。试计算溶液中的c(CO32-)、c(HCO3-)、

c(H2CO3)及溶液的pH值。(K(H2CO3)=4.4×10-7,K解:解: CO32-+H2OHCO3-+OH- 加入后c(CO32-)=0.020mol=0.20mol·L-1(2分)

0.10L(H2CO3)=4.7×10-11)

K=

?Kw?Ka2(H2CO3)4.7?10=1.0?10-11=

-14x2(4分)

0.20-xx=6.5×10-3

c(OH-)=6.5×10-3mol·L-1

c(CO32-)=(0.20-6.5×10-3)mol·L-1=0.19mol·L-1(6分) pH=11.81(8分)

c(HCO3-)=6.5×10-3mol·L-1 HCO3-+H2OH2CO3+OH-

K=1.0?10-7=2.3×10-8

4.4?10-14 c(H2CO3)=2.3×10-8mol·L-1(10分)

第03章(01209)根据K数据及水解平衡,判断下列盐溶液的酸碱性,并简要说明之:

(NH4)2S,NaHS,Na2S,(NH4)2CO3。(K(H2S)=1.32×10-5,K(H2S)=7.1×10-15,K(H2CO3)=4.4×10-7,K(H2CO3)=4.7×10-11,K(NH3·H2O)=1.8×10-5) 解:解:(NH4)2S溶液呈碱性 NH4++S2-+H2ONH3·H2O+HS-

K(H2S)=7.1×10-15

KK>K(6分)

(8分)

S2-+H2OHS-+OH- (NH4)2CO3溶液显碱性

NH4++CO32-+H2ONH3·H2O+HCO3-

K(NH3·H2O)=1.8×10-5>K(H2CO3)=4.7×10-11(10分) 第03章(01210)试从酸的解离平衡和盐的水解平衡说明Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4溶液的酸碱性。(H3PO4:K=7.1×10-3,K=6.3×10-8,K解:解: Na3PO4→3Na++PO43- PO43-+H2OHPO42-+OH-溶液显碱性(2分) HPO42-+H2OH2PO4-+OH-

??14KwK=?=1.0?10=1.6×10-7(6分)

Ka26.3?10?8=4.2×10-13)

HPO42-H++PO43-

K=4.2×10-13 以水解为主,溶液呈弱碱性 H2PO4-+H2OH3PO4+OH-

??14KwK=?=1.0?10=1.4×10-12

Ka17.1?10?3

H2PO4-H++HPO42-

K=6.3×10-8 以解离为主,溶液呈弱酸性。(10分) 第03章(01211)已知K(H2S)=1.32×10-7,K(H2S)=7.10×10-15。将150mL0.10mol·L-1H2S溶液与50mL0.30mol·L-1Na2S溶液混合,试计算混合后溶液的c(HS-)和pH值。

解:解:n(H2S)=(150×10-3×0.10)mol=1.5×10-2mol n(Na2S)=(50×10-3×0.30)mol=1.5×10-2mol H2S+Na2S→2NaHS

n(HS-)=(1.5×10-2×2)mol=3.0×10-2mol

?10mol=0.15mol·L-1(4分) c(HS-)=3.00.200L??c(H+)=Ka1Ka2·c

?2=1.32?10?7?7.1?10?15mol·L-1=3.1×10-11mol·L-1


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