a. 对于共轭体系,由于构成了缓冲溶液,所以可以将其视为由强酸(HCl和弱碱(NH3)反应而来,所以参考水准选为HCl, NH3和H2O 质子条件式为:[ H+ ] + [NH4+] = [Cl-] + [OH-] 或[ H+ ] + [NH4+] = c2 + [OH-]
c. 直接取参考水平:H3PO4 , HCOOH , H2O
质子条件式:[H+] = [H2PO4-] + 2[HPO42-] + 3[PO43-] + [HCOO-]+[OH-] 3.计算下列各溶液的pH。
a.0.050 mol·L-l NaAc; c.0.10 mol·L-l NH4CN; e.0.050 mol·L-l氨基乙酸; g.0.010 mol·L-l H2O2液;
i.0.060 mol·L-l HCI和0.050 mol·L-l氯乙酸钠(ClCH2COONa)混合溶液。 解:
a.对于醋酸而言,Kb = Kw / Ka = 5.6 ? 10-10
应为cKb = 5.6 ? 10-10? 5 ?10-2 = 2.8 ? 10-11> 10Kw c/Kb> 100 故使用最简式; [OH-] = 5.6?10?10?0.05 = 5.29? 10-6
pH = 14 – pOH = 8.72 c. NH4+ Ka’ = 5.6 ? 10-10 HCN Ka = 6.2. ? 10-10 cKa’ > 10Kw c > 10 Ka 由近似公式可以得到: [H+] = KaKa' = 6.2?5.6?10?20 = 5.89? 10-10
pH = 10 – 0.77 = 9.23
e. 氨基乙酸一端羧基显酸性,一端氨基显碱性,Ka1 = 4.5? 10-3 , Ka2 = 2.5
? 10
-10
c/Ka2> 100 且c > 10 Ka1 所以[H] = +
Ka1Ka2 = 4.2?2.5?10?13 = 1.06 ? 10-6
pH = 6-0.03 = 5.97
g. 对于双氧水而言,Ka = 1.8 ? 10-12 cKa < 10Kw c/Ka> 100 所以可以计算氢离子浓度 [H] = +
cKa?Kw = 1.8?10?14?1?10?14 = 1.67 ? 10-7
pH = 7 – 0.22 = 6.78
i. 由于ClCH2COONa + HCl = ClCH2COOH + NaCl
所以原溶液可以看成0.050mol/L的ClCH2COOH和0.010mo/LHCl的混合溶液设有x mol/L的ClCH2COOH发生离解,则 ClCH2COOH ? ClCH2COO- + H+
0.05-x x 0.01+x
(0.01?x)x0.05?x 所以有 = Ka = 1.4 ? 10-3
解得x = 4.4 ? 10-3mol/L
那么[H+] = 0.0144mol/L pH = -log [H+] = 1.84
5.某混合溶液含有0.10 mol·L-l HCl、2.0×10-4 mol·L-l NaHSO4和2.0×10-6 mol·L-l HAc。
a.计算此混合溶液的pH。
b.加入等体积0.10 mol·L-l NaOH溶液后,溶液的pH。 解:a. HSO4- Ka2=1.0×10-2 HAc Ka=1.8×10-5
均为弱酸,且浓度远低于HCl的浓度,所以此体系中的HSO4-和HAc在
计算pH值时刻忽略。故pH=1.00。
b.加入等体积0.1mol/LNaOH溶液,HCl被中和,体系变为HSO4-和HAc
?H???的混酸体系,?????KHA?HA??KWKHSO??HSO4?4?
忽略KW及KHA[HA],
[H+ ]2=
KHSO?4(CHSO4--[H+ ])
解得[H+ ]=9.90×10-5 故pH=4.00
7.已知Cr3+的一级水解反应常数为10-3.8,若只考虑一级水解,则0.010 mol·L-l Cr(ClO4)3 的pH为多少? 此时溶液中Cr(OH)2+的分布分数是多大? 解:1)
Ka?c?10?3.8?10?2?10?5.8?10KW
c
Ka?101.8?100
?Ka?Ka?4Kac22?H??????1.182?10?3 mol/L
故pH=2.93
?Cr(OH)Ka2? 2)
??Ka???H???1010?3.8?3.8?2.93?10?0.12
9.今用某弱酸HB及其盐配制缓冲溶液,其中HB的浓度为0.25 mol·L-l。于100mL该缓冲溶液中加入200 mg NaOH(忽略溶液体积的变化),所得溶液的pH为5.60。问原来所配制的缓冲溶液的pH为多少? (已知HB的解:
CNaOH?20040?100?0.05Ka?5.0?10?6)
(mol/L)
已知p Ka=5.30,pH=5.60
设原缓冲溶液中盐的浓度为x mol/L,故 得x=0.35
5.60?5.30?lg0.05?x0.25?x
则原缓冲溶液pH=
5.30?lg0.350.25?5.44
11.配制氨基乙酸总浓度为0.10 mol·L-l的缓冲溶液(pH =2.0)100mL,需氨基乙酸多少克?还需加多少毫升1 mol·L-l酸或碱,所得溶液的缓冲容量为多大? 解:设酸以HA表示,p Ka1=2.35 p Ka2=9.60
1)需HA质量m=0.10×100×75.0×10=0.75(g)
2)因为氨基乙酸及质子化氨基乙酸构成缓冲溶液,设pH=2时,质子
pH?pKa1??cHA???H???lg??cHA???H??3化氨基乙酸浓度为xmol/L,则
??0.1?x???H?2.00?2.35?lg??x??H?? 即
,解得x=0.079
生成0.079mol/L的质子化氨基乙酸,需加酸为0.079×100=7.9ml 13.计算下列标准缓冲溶液的pH(考虑离子强度的影响),并与标准值相比较。 a.饱和酒石酸氢钾(0.034 0 mol·L-l);
c.0.010 0 mol·L-l 硼砂。 解:a. p Ka1=3.04,p Ka2=4.37
1 I= 2(1?0.034?1?0.034)?0.034(mol/L), ,
aB2??500 查表得, 故
aH??900,
aHB??400
,得
?H?0.871?lg?H??0.512?1?0.0341?0.00328?900?0.034??0.06
同理可得 又
?HB?0.84?,
c?B2??0.51
Ka2?c?20KW Ka1?20
Ka1?Ka200? 最简式
?H?????Ka1?Ka2?1?H?B?422? ?5?aH????H??H???Ka1?Ka200?B?9.1?10?4.3?102?0.514?2.76?10?4
pH=3.56
c. c=0.0100 mol/L,p Ka1=4,p Ka2=9
I?12(0.0200?1?0.0200?1)?0.02
?
B4O7?5H2O?2H3BO3?2H2BO32?
查表
aH?2BO3?400
0.021?0.00328?400??lg?H?2BO3?0.512?1?0.02 故
?H?2BO3?0.869
H3BO3?H??H2BO3 K=5.8×10-10
?10
aH??5.8?10?10?H?2BO3?cH??2BO35.8?100.02?0.869?6.67?10?10
故pH=9.18 16. 解: 已知0.1mol?L?1一元弱酸HB的pH?100?3.0,问其等浓度的共轭碱NaB的pH为多少?(已知:Kac?10Kw,且c/Ka解:据题意:
[H]?Kb?OH?)
?Kac?10
?9Ka?(10)/c?10?32?5
KwKa?
Kbc?10?9Kac?10Kw?10?5
c/Ka?10?10?1
pH?14.0?5.0?9.0
滴定0.1mol?L?1?1 19. 用0.1mol?L?1NaOHHAc至pH?8.00。计算终点误差。
解:SP时
cNaOH?0.05mol?Lc?500
Kb?KwKa?5.6?10?10
Kbc?20Kw
Kb
?6[OH]??Kbc?5.29?10