无机化学习题参考答案(3)

2019-03-16 22:11

= 0.130×(2×2.57×10-3)2 = 1.69×10-5

8.在 0.0015 mol·L-1的MnSO4溶液10ml中,加入0.15 mol·L-1氨水5ml,能否生成Mn(OH)2沉淀?如在上述MnSO4溶液中先加0.49g固体(NH4)2SO4,然后再加0.15 mol·L-1氨水5ml,是否有沉淀生成? 解:查表得 Ksp(Mn(OH)2)= 2.06×10-14 Kb(NH3·H2O) = 1.79×10-5

⑴ 混合液中 c(Mn2+)= 0.0015×10/15 = 0.0010 (mol·L-1) c(NH3.H2O)= 0.15×5/15 = 0.050(mol·L-1) 由NH3·H2O离解产生的[OH-]为:

[OH-]≈=9.5×10-4(molL-1)Kbc=1.79×10-5×0.05

2--42-10

IP = c(Mn2+)·c(0H)= 0.0010×(9.5×10)= 9.0×10

∵IP> Ksp(Mn(OH)2)(2.06×10-14) ∴有Mn(OH)2沉淀生成

⑵ 由(NH4)2SO4离解产生的 [NH4+]为

[NH4+]=(0.49/132)×2-1=0.49(molL)-315×10

(NH4)2SO4的加入对氨水的离解产生同离子效应:

+ -NH+ HO NH + OH324

0.05-x 0.49+x x ≈0.05 ≈0.49

[OH ]=-Kb[NH3][NH4+]

-11.79×10-5×0.05=1.83×10-6(molL)=0.49

IP = c(Mn2+)·c2(0H-)= 0.0010×(1.83×10-6)2= 3.35×10-15

-14

∵IP< Ksp(Mn(OH) 2)(2.06×10)

∴没有Mn(OH)2沉淀生成

9.在0.10 mol·L的FeCl2溶液中,通入H2S气体,制成饱和溶液,欲使Fe2+不生成FeS沉淀,溶液中的pH值最大为多少?

解:查表得Ksp(FeS) = 1.59×10-19 H2S的Ka1 = 5.1×10-8, Ka2 = 1.2×10-15 方法一:

要使Fe2+不形成沉淀,[S2-]需用小于:

-1

[S ] =2-Ksp(FeS)[Fe2+]1.59×10-19==1.59×10-18(molL-1)0.10

而H2S饱和溶液的浓度为[H2S] = 0.10mol·L-1

H2S 2H+ + S2-K=Ka1Ka2= 6.12×10-23

[H+]2[S2-]=Ka1Ka2=6.8×10-23[H2S]

代入数据得:

0.10=6.12×10-23 [H + ]2×1.59×10-18

解得[H+] = 1.96×10-3(mol·L-1) pH= 2.71 即溶液中最大pH值应为2.71 方法二:

用HCl溶解0.10mol MS(s)所需的[H+]计算

Ksp(MS)

(5.1×10-8)×(1.20×10-15)×0.10×0.10 = [H+ ]=Ka1Ka2[H2S][M+ ]

1.59×10-19 = 1.96×10-3(mol·L-1) pH= 2.71 即溶液中最大pH值应为2.71

10.若溶液中Mg2+和Fe3+浓度皆为0.10 mol·L-1,计算说明能否利用氢氧化物的分步沉淀使二者分离?

解:查表得Ksp(Fe(OH)3) = 2.64×10-39

Ksp(Mg(OH)2) = 5.66×10-12

根据溶度积原理,使Fe3+完全沉淀所需OH-的最低浓度为

3K(Fe(OH))3sp32.64×10-39-[OH ]==[Fe3+]1×10-6-11=1.38×10 (molL-1)

pOH= 10.86 pH=3.14

Mg2+不沉淀,溶液中OH-的最高浓度为

[OH-] =

= 7.5×10-6(mol·L-1)

Ksp(Mg(OH)2)=2+[Mg]5.66×100.10 -12

pOH= 5.12 pH=8.88

只要将OH-浓度控制在1.38×10-11~7.5×10-6 mol·L-1之间,即pH控制

NaOH 在3.14~8.88之间,即可使Fe3+和Mg2+分离。若用来控制这样的条

件是困难的,NH4+~NH3缓冲液可满足这个要求。 11.解释下列现象:

⑴ CaC2O4溶于盐酸而不溶于醋酸;

⑵ 将H2S通入ZnSO4溶液中,ZnS沉淀不完全;但如在ZnSO4溶液中先

加入NaAc,再通入H2S,则ZnS沉淀相当完全。

?解:(1)C2O24的酸性比盐酸弱而比醋酸强。

(2)提示:由于pH的原因。

第四章 缓冲溶液

1.下列混合溶液是否具有缓冲作用?为什么?

① 0.1 mol·L-1的KH2PO4溶液50ml与0.1 mol·L-1Na2HPO4溶液50ml混合。

② 0.2 mol·L-1的HAc溶液50ml与0.2 mol·L-1的NaOH溶液25ml混合。 ③ 0.1 mol·L-1的NH3·H2O溶液50ml与0.2 mol·L-1的HCl溶液25ml混合。

④ 0.1 mol·L-1的HCl溶液50ml与0.1 mol·L-1的KCl溶液10ml混合。 ⑤ 1×10-3mol·L-1的HAc溶液50ml与1×10-3mol·L-1的NaAc溶液50ml混合。

解:(1)(2)(4)具有缓冲作用,(3)(5)无缓冲作用。因为(1)(2)中存在着足够浓度的共轭酸碱对,(4)是pH<3的强酸,(3)(5)中无足够浓度的共轭酸碱对。

2.今需配制pH为7.40的缓冲液100ml,问应取0.067 mol·L-1的Na2HPO4溶液和0.067 mol·L-1的KH2PO4溶液各若干ml(H3PO4的pKa2=6.80)?

解:pH?pKa2??V(HPO2V(HPO24)4) 即7.4?6.80?lg ?lg?2?V(H2PO4)100-V(HPO4)??解得:V(HPO24)?80(ml) 则 V(H2PO4)?100?80?20(ml)

3.欲配制pH为5.00的缓冲溶液,需称取多少g的CH3COONa·3H2O固体,溶解在500ml0.500 mol·L-1CH3COOH中?(HAc的pKa=4.75)

n(Ac?)解:设需NaAc·3H2Oxmol,根据pH?pKa?lg,

n(HAc)有:5.0?4.75?lgn(Ac?)500?0.500/1000

解得:n(Ac?)?0.445(mol)

∴需称取NaAc·3H2O的质量为:0.445×136=60.52(g)

4.已知Tris·HCl在37℃时的pKa为7.85,今欲配制pH为7.40的缓冲液,问在含有Tris和Tris·HCl各为0.05 mol·L-1的溶液100ml中,需加入0.05 mol·L-1的HCl溶液多少ml?

解:设需加入HCl的体积为x mol根据

pH?pKa?lg[Tris],有 ?[Tris?H](100?0.05?0.05x)/(100?x)

(100?0.05?0.05x)/(100?x)7.4?7.85?lg解得:x=47.6(ml)

5.用0.025 mol·L-1的H3PO4溶液配成pH为7.4的缓冲溶液100ml,需加入0.025 mol·L-1的NaOH溶液与之中和,试计算所需H3PO4溶液与NaOH溶液的体积。

2?解:根据题意,应用H2PO?4?HPO4缓冲对。

?设需H3PO4 x ml,与H3PO4反应的NaOH为 y1 ml,与HPO24反应的NaOH

为y2ml。

H3PO4 + OH? = H2PO?4 + H2O

mmol 0.025x 0.025y1 0.025y1

2? H2PO?4 + OH = HPO4 + H2O

? 0.025x-0.025y1 0.025y2 0.025y2 ∴ x=y1

∵x+y1+y2=100,x=y1 ∴y2=100-2x

7.4?7.21?lg0.025y2

0.025x?0.025y2解得:x=38.34(ml),即需要H3PO438.34ml。 NaOH需要:100-38.34=61.66(ml)

6.用弱酸HA(pKa=5.30)和它的盐NaA配制成pH为5.00的缓冲溶液,在这个溶液100ml中,加入10mmol HCl后,若pH值改变了0.30单位,HA与NaA原来的浓度必须是多少?

[A?]解:5.00?5.30?lg

[HA][A?]∴?0.50 (1) [HA]加H?后pH降低值为4.70,则:

100[A?]?10 4.70?5.30?lg100[HA]?10


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