酸碱盐复习 典型例题

酸碱盐复习典型例题
一、酸碱度的计算
1. 计算氢离子浓度
例题一
已知一物质溶解时氢离子浓度为 5.0 × 10^-5mol/L，求其 pH 值。

解答：
$$\\rm pH = - \\log[H^{+}] = - \\log(5.0 \\times 10^{-5}) \\approx 4.30 $$ 例题二
已知一物质溶解时，其 pH 值为 3.50，求其氢离子浓度。

解答：
$$\\rm [H^{+}] = 10^{-pH} = 10^{-3.50} \\approx 3.16 \\times 10^{-4} mol/L $$
2. 计算酸碱度
例题三
若某溶液中氢离子浓度为 2.0 × 10^-3mol/L，求其酸碱度。

解答：
$$ \\rm pH = -\\log[H^{+}] = -\\log(2.0\\times10^{-3}) \\approx 2.70 $$
由于 pH < 7，所以此溶液为酸性溶液。

例题四
已知一溶液的氢离子浓度为 10^-6mol/L，求其 pOH 值和 pH 值，并判断其酸碱度。

解答：
$$ \\rm pOH = -\\log[OH^{-}] = -\\log(10^{-14}/[H^{+}]) = -\\log(10^{-8}) \\approx 8.00 $$
$$ \\rm pH = 14 - pOH \\approx 6.00 $$
由于 pH > 7，所以此溶液的酸碱度为碱性。

二、酸碱滴定
例题五
已知一溶液中的 NaOH，用 HCl 滴定时，加入 20mL NaOH 后 pH 值为 11.20，滴加 25mL 0.1mol/L HCl 后 pH 值为 7.00，求 NaOH 溶液的浓度。

解答：
设 NaOH 的浓度为 $ \rm C_{NaOH} $，因为 NaOH 和 HCl 反应，所以 HCl 滴定到等当点时，NaOH 和 HCl 的摩尔数相等。

根据 NaOH 溶液批量法，有：
$$\\rm 20mL \\times C_{NaOH} = 25mL \\times 0.1mol/L$$
解得：
$$\\rm C_{NaOH} = \\frac{25\\times 0.1}{20} = 0.125mol/L $$
例题六
已知一溶液中的 HCl，用 NaOH 滴定时，加入肉眼结束点前已经滴加 24.18mL 0.1mol/L NaOH，求 HCl 溶液的浓度。

解答：
设 HCl 溶液的浓度为 $ \rm C_{HCl} $，由于 NaOH 和 HCl 反应，所以 NaOH 滴定到等当点时，NaOH 和 HCl 的摩尔数相等。

根据 NaOH 溶液批量法，有：
$$\\rm 24.18mL \\times 0.1mol/L = V_{HCl} \\times C_{HCl} $$
再根据酸碱反应的化学计量关系，有：
$$\\rm V_{NaOH} \\times C_{NaOH} = V_{HCl} \\times C_{HCl}$$
所以：
$$\\rm C_{HCl} = \\frac{24.18}{V_{NaOH}} \\times C_{NaOH} $$
肉眼结束点时滴加 NaOH 的体积为 25mL，故：
$$\\rm C_{HCl} = \\frac{24.18}{25} \\times 0.1 = 0.097mol/L $$
三、盐溶液的化学计算
1. 盐的水解
例题七
某氯化铵的水解常数为 $ \rm K_{a} = \frac{[NH_{4}^{+}][OH^{-}]}{[NH_{3}]} = 1.8 \times 10^{-5}$，求该盐的 pH 值。

解答：
设 NH4Cl 溶液中 NH3 的浓度为 $ \rm C_{NH_{3}} $，NH4+ 和 OH- 的浓度分别
为 $ \rm C_{NH4} $ 和 $ \rm C_{OH} $，由化学计量公式可知：
$$\\rm C_{NH4} = C_{OH} = C_{NH3} - [OH^{-}] $$
代入水解常数表达式，得：
$$\\rm K_{a} = \\frac{(C_{NH3} - [OH^{-}])\\times[OH^{-}]}{C_{NH3}} = [(1-[OH^{-}/C_{NH3}])\\times[OH^{-}/C_{NH3}]] $$
由于 $ \rm [OH^{-}/C_{NH3}] << 1$，所以可以近似认为 $ \rm 1-[OH^{-
}/C_{NH3}] \approx 1 $，得到近似公式：
$$\\rm [OH^{-}/C_{NH3}]^2 = K_{a} $$
$$\\rm [OH^{-}/C_{NH3}] = \\sqrt{K_{a}} = 1.34\\times10^{-3}$$
根据电中性原则可知：
$$\\rm [H^{+}]\\times[OH^{-}] = 1\\times10^{-14}$$
因为 $ \rm [OH^{-}] = [NH_{4}^{+}] $，所以：
$$\\rm pH = -\\log[H^{+}] = -\\log \\sqrt{[NH_{4}^{+}]/C_{NH3}} = 5.01 $$
2. 盐的溶解度积
例题八
某氧化铁的溶解度为 $ \rm 3.4 \times 10^{-5}$mol/L，求其在 pH 值分别为 3、4、5 时的溶解度积。

解答：
根据氧化铁在水解过程中的离子平衡式，有：
$$\\rm Fe_{2}O_{3} + 3H_{2}O \\rightleftharpoons 2Fe(OH)_{3} $$
因为 $ \rm Fe(OH)_{3} $ 是一种弱碱性物质，所以 pH 值的变化会影响其离子化程度。

在 pH 为 3 时，H+ 浓度比其他两种情况要高，所以 $ \rm OH^{-} $ 浓度会比较低，$ \rm [OH^{-}] \approx 10^{-11} $，得到：
$$\\rm K_{sp} = [Fe^{3+}][OH^{-}]^{3} \\approx 3.4\\times10^{-33} $$
在 pH 为 4 时，$ \rm [OH^{-}] \approx 10^{-10} $，得到：
$$\\rm K_{sp} = [Fe^{3+}][OH^{-}]^{3} \\approx 9.8\\times10^{-32} $$
在 pH 为 5 时，$ \rm [OH^{-}] \approx 10^{-9} $，得到：
$$\\rm K_{sp} = [Fe^{3+}][OH^{-}]^{3} \\approx 3.5\\times10^{-30} $$
四、总结
本文主要介绍了酸碱盐的复习典型例题，包括酸碱度的计算、酸碱滴定和盐溶液的化学计算。

通过这些例题的练习，能够深入了解这些概念的应用和相关计算方法，提高学生的化学素养和解题能力。