作业题解(3章电解质溶液)
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•
2Ag+ + SO42平衡浓度/ mol· -3 dm s s ∴Ksp(Ag2SO4 )=c2(Ag+ )· c(SO42-)=(2s)2s=4s3= 1.4×10-5 ∴s= 1.52×10-2 mol· -3 dm ∴ Ag2SO4 在水中的溶解度比AgCl大。
Ag2SO4 ⇌
21 根据多重平衡的原理计算下列各反应的平衡常数(KӨ) (1)Ag2CrO4(s) + 2Cl- = 2AgCl(s) + CrO42(2) Mg(OH)2(s) + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3· 2O H (3)ZnS (s) + Cu2+ = CuS (s) + Zn2+ (4) NH4+ + Ac- + H2O = HAc + NH3· 2O H
12(2)、解: 平衡浓度/mol· -3 dm
NH3· 2O + HCl = NH4Cl + H2O H
(0.1×20)/30
c(NH3· 2O)= 0.1×(20-20)/(20+20) = 0 mol· -3 H dm
c(NH4+) = 0.1×20/(20+20) = 0.05 mol· -3 dm 此体系是NH4Cl的水解体系,由于NH4Cl是强酸弱碱盐,所 以溶液现酸性, pH < 7
根据溶度积规则,溶液中Q < Ksp[Mn(OH)2] ,不产生沉淀. Q = c(Mn2+) c2(OH-) = 0.10 ×c2(OH-) < Ksp[Mn(OH)2] = 1.9×10-13
c (OH-) < 1.38×10-6 mol· -3(NH ) dm c
3
缓冲体系: c(OH-) = Kb c(NH +) 4 1.38×10-6 = 1.76×10-5 ×[1/2(1.0×10-2)/ c(NH4+) ]
0.10
1.74 10 5
7、向1dm-3的0.10mol· -3氨水溶液中，应加入多少克 dm NH4Cl的固体，才能使溶液的pH值等于9.0（忽略体积变 化）。此时氨水的解离度与未加NH4Cl 固体前后有何区 别，说明什么问题？
解、（1）缓冲溶液 pH = 14 – pKb + lg
12(1)、解: 平衡浓度/mol· -3 dm
NH3· 2O + HCl = NH4Cl + H2O H [0.1×(20-10)]/30
(0.1×10)/30
c(NH3· 2O)= 0.1×(20-10)/(20+10) = 0.033mol· -3 H dm
c(NH4+) = 0.1×10/(20+10) = 0.033 mol· -3 dm 此体系是缓冲体系 pH = 14- pKb +lg [c(NH3· 2O)/ c(NH4+)] = 14- 4.75 + lg(0.033/0.033) H = 9.25
cb cs
9.0 = 14 - 4.75 + lg(0.10/cs) cs = 0.178 mol· -3 dm M(NH4Cl)=53.49 m = 0.178 ×1 ×53.49 = 9.5 克 (2) 由于同离子效应，减小
Kb 1 1.33% c
105 2 100% 0.01% 0.10
•10.取100g NaAc· 2O，加入13cm-3的6mol· -3HAc，再用水稀释至 3H dm 1dm-3，此缓冲溶液的pH值为多少？若向此溶液中通入0.10molHCl气 体（忽略体积变化），求溶液pH值变化了多少。 •解: (1) 100 c( Ac ) 0.735mol dm 3 136.02 1
pH = lg0.02 =1 .7
• • • • • • • • • • • • • • • •
15.根据PbI2的溶度积，计算(298K时) (1) PbI2在纯水中的溶解度(mol· -3)。 dm (2) PbI2在0.010 mol· -3KI溶液中的溶解度。 dm (3) PbI2在0.010mol· -3Pb(NO3)2溶液中的溶解度。 dm 解: (1)Ksp(PbI2)=1.39×10-8 PbI2 ⇌ Pb2+ + 2I平衡浓度/ mol· -3 dm s 2s ∴Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·2(I-) c =s · 2=4s3= 1.39×10-8 (2s) ∴s= 1.51×10-3 mol· -3 dm (2) PbI2 ⇌ Pb2+ + 2I平衡浓度/ mol· -3 dm s 2s+0.010 ∴Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·2(I-) c =s · (2s+0.010)2= 1.39×10-8 ， ∵s 很小，∴ 2s+0.010≈ 0.010 ∴s= 1.39×10-4 mol· -3 dm
= (1.8×10-11)/(1.77×10-5)2
= 5.7×10-2
21(3) ZnS (s) = Zn2+ + S2-…………………..(a) CuS(s) = Cu2+ + S2-…………………..(b) (a)-(b)
ZnS (s) + Cu2+ = CuS (s) + Zn2+
KӨ = K Өa / K Өb = Ksp(ZnS) / Ksp(CuS) = (1.2×10-23)/(8.5×10-45) = 1.4×1021
所以，不会产生Mn(OH)2沉淀
12、向20cm-3 0.1mol· -3的氨水中逐步加入0.1mol· -3的 dm dm HCl,
(1)当加入10cm-3的HCl后,计算混合溶液的pH值
(2)当加入20cm-3HCl后,混合溶液的pH值大于7,小于7还是 等于7?
(3)当加入30cm-3的HCl后,计算混合溶液的pH值
第三章
电解质溶液
• 2、在某温度下，0.10 mol· -3 NH3· 2O的pH为11.12， dm H 求氨水的解离常数。
•
解：
NH3· 2O ⇌ NH4++OHH
10
c(OH ) c( NH 4 ) c 2 (OH ) K ( NH 3 H 2O ) c( NH 3 H 2O ) 0.10 c(OH ) 14 11.12 2
= (9 ×10-12) / (1.56 × 10-10)2
= 3.7 ×108
21 (2)
Mg(OH)2(s) = Mg2+ + 2OH-……………(a)
NH3· 2O = NH4+ + OH-………………..(b) H (a) – 2 × (b)得：
Mg(OH)2(s) + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3· 2O H KӨ = K Өa / (K Өb )2 = Ksp[Mg(OH)2) / [Kb(NH3· 2O)]2 H
Ka
c( H ) K h c pH 5.27
KW c 5.31 10 6 m ol L1 Kb
12 （3 )、解: 平衡浓度/mol· -3 dm
NH3· 2O + HCl = NH4Cl + H2O H
(0.1×10)/50
c(HCl)= 0.1×10/(30+20) = 0.02 mol· -3 dm 此体系是HCl体系,由于HCl是强酸,所以溶液现酸性,
•
pH pKa l g
c ( HAc) c ( Ac )
0.178 4.75 l g 0.635 5.30
• pH=5.30-5.72=-0.42 • 即pH值降低了0.42。
11、在10毫升的0.0015mol· -3的MnSO4溶液中，加入5毫升 dm 0.15mol· -3的氨水和0.495克硫酸铵晶体（不考虑体积效应），通 dm 过计算说明有无Mn(OH)2沉淀生成？
• • • • • •
1.计算下列各溶液的H+、OH-离子浓度和pH值。 （1） 0.0010 mol· -3H2SO4溶液。 dm （2）0.010mol· -3NaOH溶液。 dm （3）0.050mol· -3HAc溶液。 dm （4）0.50mol· -3NH3· 2O溶液。 dm H 解： （1） HSO4- ⇌ H+ + SO42平衡浓度 / mol· -3 dm 0.0010-x 0.0010+x x
解： c(Mn2+) = 0.0015 ×10/15=0.001 mol· -3 dm
c(NH3) = 0.15×5/(10+5) = 0.05 mol· -3 dm M [(NH4)2SO4)] = 132.1
c (NH4+)=2 (0.495/132.1) / (15×10-3) = 0.50mol· -3 dm
21 (1)
Ag2CrO4(s) ＝ 2Ag+ + CrO42-…………..(a) AgCl (s) = Ag+ + Cl-…………………….(b) (a) - 2 ×(b)得 Ag2CrO4(s) + 2Cl- = 2AgCl(s) + CrO42K Ө = K Өa / (K
Ө )2 b
= Ksp(Ag2CrO4) / [Ksp(AgCl)]2
6 13 103 c( HAc) 0.078mol dm 3 1
c( HAc) pH pKa l g c( Ac ) 4.75 l g 5.72 0.078 0.735
• (2) HCl+Ac-=HAc+Cl• c(Ac-)=0.735-0.10=0.635 mol· -3 dm • c(HAc)=0.078+0.10=0.178 mol· -3 dm
pH = 14-pKb + lg (cb/cs) = 14 - 4.75 +lg(0.05/0.50) = 8.25 即c(OH-)= 1.78×10-6 Ksp(Mn(OH)2) = 1.9×10-13 Q = c(Mn2+) c2(OH-) = (0.001 )× [1014 - 8.25]2 = 3.16 ×10-15< Ksp(Mn(OH)2) = 1.9×10-13
• 15(3) PbI2 ⇌ Pb2+ + 2I• 平衡浓度/ mol· -3 dm s 2s • ∴Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·2(I-) c • = (s+0.010) · 2= 1.39×10-8 ， (2s) • ∵s 很小，∴ s+0.010≈ 0.010 • ∴s= 5.89×10-4 mol· -3 dm
21(4) H2O = H+ + OH-……………………..(a) HAc = H+ + Ac-………………Hale Waihona Puke Baidu………...(b) NH3· 2O = NH+ + OH-……………...(c) H
(a)– (b) – (c), NH4+ + Ac- + H2O = HAc + NH3· 2O H
KӨ = K Өa / K Өb KӨc = Kw / [Ka (HAc)×Kb(NH3)] = (1.0×10-14)/(1.77×10-5)2 = 3.2×10-5
c(NH4+) = 0.0644 mol· -3 dm
M(NH4Cl) = 53.49 m(NH4Cl) = 0.0644×200×10-3×53.49 = 0.69 (克)
• 16.已知室温下AgCl，Ag2SO4的溶度积，试通过计算比较两者在水中 溶解度的大小。 • 解：Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(Ag2SO4)=1.4×10-5 • AgCl ⇌ Ag+ + Cl• 平衡浓度/ mol· -3 dm s s • ∴Ksp(AgCl)=c(Ag+ )· -)=s2= 1.56×10-10 c(Cl • ∴s= 1.25×10-5 mol· -3 dm • • • • •
17
在100cm-3 0.20 mol· -3MnCl2溶液中,加入等体积 dm
的含有NH4Cl的1.0×10-2mol· -3氨水,问其中含多少克 dm NH4Cl,与MnCl2溶液混合时才不致于产生Mn(OH)2沉淀?
17 解: Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13 c(Mn2+) = 0.10 mol· -3 dm Mn(OH)2 (s) = Mn2+(aq) + 2OH-(aq)
2Ag+ + SO42平衡浓度/ mol· -3 dm s s ∴Ksp(Ag2SO4 )=c2(Ag+ )· c(SO42-)=(2s)2s=4s3= 1.4×10-5 ∴s= 1.52×10-2 mol· -3 dm ∴ Ag2SO4 在水中的溶解度比AgCl大。
Ag2SO4 ⇌
21 根据多重平衡的原理计算下列各反应的平衡常数(KӨ) (1)Ag2CrO4(s) + 2Cl- = 2AgCl(s) + CrO42(2) Mg(OH)2(s) + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3· 2O H (3)ZnS (s) + Cu2+ = CuS (s) + Zn2+ (4) NH4+ + Ac- + H2O = HAc + NH3· 2O H
12(2)、解: 平衡浓度/mol· -3 dm
NH3· 2O + HCl = NH4Cl + H2O H
(0.1×20)/30
c(NH3· 2O)= 0.1×(20-20)/(20+20) = 0 mol· -3 H dm
c(NH4+) = 0.1×20/(20+20) = 0.05 mol· -3 dm 此体系是NH4Cl的水解体系,由于NH4Cl是强酸弱碱盐,所 以溶液现酸性, pH < 7
根据溶度积规则,溶液中Q < Ksp[Mn(OH)2] ,不产生沉淀. Q = c(Mn2+) c2(OH-) = 0.10 ×c2(OH-) < Ksp[Mn(OH)2] = 1.9×10-13
c (OH-) < 1.38×10-6 mol· -3(NH ) dm c
3
缓冲体系: c(OH-) = Kb c(NH +) 4 1.38×10-6 = 1.76×10-5 ×[1/2(1.0×10-2)/ c(NH4+) ]
0.10
1.74 10 5
7、向1dm-3的0.10mol· -3氨水溶液中，应加入多少克 dm NH4Cl的固体，才能使溶液的pH值等于9.0（忽略体积变 化）。此时氨水的解离度与未加NH4Cl 固体前后有何区 别，说明什么问题？
解、（1）缓冲溶液 pH = 14 – pKb + lg
12(1)、解: 平衡浓度/mol· -3 dm
NH3· 2O + HCl = NH4Cl + H2O H [0.1×(20-10)]/30
(0.1×10)/30
c(NH3· 2O)= 0.1×(20-10)/(20+10) = 0.033mol· -3 H dm
c(NH4+) = 0.1×10/(20+10) = 0.033 mol· -3 dm 此体系是缓冲体系 pH = 14- pKb +lg [c(NH3· 2O)/ c(NH4+)] = 14- 4.75 + lg(0.033/0.033) H = 9.25
cb cs
9.0 = 14 - 4.75 + lg(0.10/cs) cs = 0.178 mol· -3 dm M(NH4Cl)=53.49 m = 0.178 ×1 ×53.49 = 9.5 克 (2) 由于同离子效应，减小
Kb 1 1.33% c
105 2 100% 0.01% 0.10
•10.取100g NaAc· 2O，加入13cm-3的6mol· -3HAc，再用水稀释至 3H dm 1dm-3，此缓冲溶液的pH值为多少？若向此溶液中通入0.10molHCl气 体（忽略体积变化），求溶液pH值变化了多少。 •解: (1) 100 c( Ac ) 0.735mol dm 3 136.02 1
pH = lg0.02 =1 .7
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15.根据PbI2的溶度积，计算(298K时) (1) PbI2在纯水中的溶解度(mol· -3)。 dm (2) PbI2在0.010 mol· -3KI溶液中的溶解度。 dm (3) PbI2在0.010mol· -3Pb(NO3)2溶液中的溶解度。 dm 解: (1)Ksp(PbI2)=1.39×10-8 PbI2 ⇌ Pb2+ + 2I平衡浓度/ mol· -3 dm s 2s ∴Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·2(I-) c =s · 2=4s3= 1.39×10-8 (2s) ∴s= 1.51×10-3 mol· -3 dm (2) PbI2 ⇌ Pb2+ + 2I平衡浓度/ mol· -3 dm s 2s+0.010 ∴Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·2(I-) c =s · (2s+0.010)2= 1.39×10-8 ， ∵s 很小，∴ 2s+0.010≈ 0.010 ∴s= 1.39×10-4 mol· -3 dm
= (1.8×10-11)/(1.77×10-5)2
= 5.7×10-2
21(3) ZnS (s) = Zn2+ + S2-…………………..(a) CuS(s) = Cu2+ + S2-…………………..(b) (a)-(b)
ZnS (s) + Cu2+ = CuS (s) + Zn2+
KӨ = K Өa / K Өb = Ksp(ZnS) / Ksp(CuS) = (1.2×10-23)/(8.5×10-45) = 1.4×1021
所以，不会产生Mn(OH)2沉淀
12、向20cm-3 0.1mol· -3的氨水中逐步加入0.1mol· -3的 dm dm HCl,
(1)当加入10cm-3的HCl后,计算混合溶液的pH值
(2)当加入20cm-3HCl后,混合溶液的pH值大于7,小于7还是 等于7?
(3)当加入30cm-3的HCl后,计算混合溶液的pH值
第三章
电解质溶液
• 2、在某温度下，0.10 mol· -3 NH3· 2O的pH为11.12， dm H 求氨水的解离常数。
•
解：
NH3· 2O ⇌ NH4++OHH
10
c(OH ) c( NH 4 ) c 2 (OH ) K ( NH 3 H 2O ) c( NH 3 H 2O ) 0.10 c(OH ) 14 11.12 2
= (9 ×10-12) / (1.56 × 10-10)2
= 3.7 ×108
21 (2)
Mg(OH)2(s) = Mg2+ + 2OH-……………(a)
NH3· 2O = NH4+ + OH-………………..(b) H (a) – 2 × (b)得：
Mg(OH)2(s) + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3· 2O H KӨ = K Өa / (K Өb )2 = Ksp[Mg(OH)2) / [Kb(NH3· 2O)]2 H
Ka
c( H ) K h c pH 5.27
KW c 5.31 10 6 m ol L1 Kb
12 （3 )、解: 平衡浓度/mol· -3 dm
NH3· 2O + HCl = NH4Cl + H2O H
(0.1×10)/50
c(HCl)= 0.1×10/(30+20) = 0.02 mol· -3 dm 此体系是HCl体系,由于HCl是强酸,所以溶液现酸性,
•
pH pKa l g
c ( HAc) c ( Ac )
0.178 4.75 l g 0.635 5.30
• pH=5.30-5.72=-0.42 • 即pH值降低了0.42。
11、在10毫升的0.0015mol· -3的MnSO4溶液中，加入5毫升 dm 0.15mol· -3的氨水和0.495克硫酸铵晶体（不考虑体积效应），通 dm 过计算说明有无Mn(OH)2沉淀生成？
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1.计算下列各溶液的H+、OH-离子浓度和pH值。 （1） 0.0010 mol· -3H2SO4溶液。 dm （2）0.010mol· -3NaOH溶液。 dm （3）0.050mol· -3HAc溶液。 dm （4）0.50mol· -3NH3· 2O溶液。 dm H 解： （1） HSO4- ⇌ H+ + SO42平衡浓度 / mol· -3 dm 0.0010-x 0.0010+x x
解： c(Mn2+) = 0.0015 ×10/15=0.001 mol· -3 dm
c(NH3) = 0.15×5/(10+5) = 0.05 mol· -3 dm M [(NH4)2SO4)] = 132.1
c (NH4+)=2 (0.495/132.1) / (15×10-3) = 0.50mol· -3 dm
21 (1)
Ag2CrO4(s) ＝ 2Ag+ + CrO42-…………..(a) AgCl (s) = Ag+ + Cl-…………………….(b) (a) - 2 ×(b)得 Ag2CrO4(s) + 2Cl- = 2AgCl(s) + CrO42K Ө = K Өa / (K
Ө )2 b
= Ksp(Ag2CrO4) / [Ksp(AgCl)]2
6 13 103 c( HAc) 0.078mol dm 3 1
c( HAc) pH pKa l g c( Ac ) 4.75 l g 5.72 0.078 0.735
• (2) HCl+Ac-=HAc+Cl• c(Ac-)=0.735-0.10=0.635 mol· -3 dm • c(HAc)=0.078+0.10=0.178 mol· -3 dm
pH = 14-pKb + lg (cb/cs) = 14 - 4.75 +lg(0.05/0.50) = 8.25 即c(OH-)= 1.78×10-6 Ksp(Mn(OH)2) = 1.9×10-13 Q = c(Mn2+) c2(OH-) = (0.001 )× [1014 - 8.25]2 = 3.16 ×10-15< Ksp(Mn(OH)2) = 1.9×10-13
• 15(3) PbI2 ⇌ Pb2+ + 2I• 平衡浓度/ mol· -3 dm s 2s • ∴Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·2(I-) c • = (s+0.010) · 2= 1.39×10-8 ， (2s) • ∵s 很小，∴ s+0.010≈ 0.010 • ∴s= 5.89×10-4 mol· -3 dm
21(4) H2O = H+ + OH-……………………..(a) HAc = H+ + Ac-………………Hale Waihona Puke Baidu………...(b) NH3· 2O = NH+ + OH-……………...(c) H
(a)– (b) – (c), NH4+ + Ac- + H2O = HAc + NH3· 2O H
KӨ = K Өa / K Өb KӨc = Kw / [Ka (HAc)×Kb(NH3)] = (1.0×10-14)/(1.77×10-5)2 = 3.2×10-5
c(NH4+) = 0.0644 mol· -3 dm
M(NH4Cl) = 53.49 m(NH4Cl) = 0.0644×200×10-3×53.49 = 0.69 (克)
• 16.已知室温下AgCl，Ag2SO4的溶度积，试通过计算比较两者在水中 溶解度的大小。 • 解：Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(Ag2SO4)=1.4×10-5 • AgCl ⇌ Ag+ + Cl• 平衡浓度/ mol· -3 dm s s • ∴Ksp(AgCl)=c(Ag+ )· -)=s2= 1.56×10-10 c(Cl • ∴s= 1.25×10-5 mol· -3 dm • • • • •
17
在100cm-3 0.20 mol· -3MnCl2溶液中,加入等体积 dm
的含有NH4Cl的1.0×10-2mol· -3氨水,问其中含多少克 dm NH4Cl,与MnCl2溶液混合时才不致于产生Mn(OH)2沉淀?
17 解: Ksp[Mn(OH)2]=1.9×10-13 c(Mn2+) = 0.10 mol· -3 dm Mn(OH)2 (s) = Mn2+(aq) + 2OH-(aq)