Ch03酸碱与酸碱平衡

Ch3酸碱与酸碱平衡
P78－1,7 ,8 ,12；14,15,16；20,23
[3－1] 指出下列酸的共轭碱：
酸 O H 2、+O H 3、32CO H 、-3
HCO 、3NH 、+4
NH
共轭碱 -
OH 、O H 2、-3
HCO 、 -23
CO
、 -2
NH
、3NH
[3-5]
已知H 2SO 3的O 1
a pK
=1.81，O 2
a pK
=6.91。

在pH4.00和4.45时，溶液中H 2SO 3、HSO 3－
和SO 32
－三种形式的分布系数δ2δ1δ0各为多少？
解： ()[]O O O ++
+
⋅++=
2
1
12
2
322a a a K
K
K
H H
H SO H δ
()[][][]O O O +
+
O +-⋅++=
2
1
11
2
3
1a a a a K
K
K
H H
K H HSO
δ
()[][]122
23
012
1
1
2
1δδδ--=⋅++⋅=
O O O +
+
O
O
-a a a a a K
K
K
H H K K SO
pH4.00： δ2=
[][][]2
.785
.185
.14
2
42410
10
1010
1010------⋅++=0.00703
δ1=
[][][]2
.785
.185
.14
2
485
.1410
10
10
1010
10
10-------⋅+⨯+⨯=0.99297
δ0=1-δ2-δ1=1-0.00702969-0.99297=0.0000004（或0.001）
pH 4.45：δ2=
[][][]2
.785
.185
.15
.42
5.42
5.410
10
10
10
10
10------⋅+⨯+=2.23372×10-3
δ1=
[][][]2
.785
.185
.15
.42
5.485
.15
.410
10
10
10
10
10
10
-------⋅+⨯+⨯=0.9977662
δ0=1-δ2-δ1=1-2.23372×10-3-0.9977662=2.06×10-8
[3－7] 写出下列物质在水溶液中的质子条件式： ○
1NH 3·H 2O ： [][][]-
+
+
=+OH H NH 4
[H +
]= [OH －
]－[NH 4+
]
○2NH 4Ac ： [][][][]-
+
+=+OH NH HAc H 3
[H +]= [NH 3] + [OH －] －[HAc]
○
3(NH 4)2HPO 4： [H 2PO 4 －]+2[H 3PO 4]+ [H +]= [NH 3] +[PO 4 －3] +[OH －]
[H +]= [NH 3] +[PO 4 －3] +[OH －]－[H 2PO 4 －]－2[H 3PO 4]
○
4CHOOH ： [][][]-
-
+
+=OH COOH H
○
5H 2S ： [][][][]-
-
-
+
++=OH S HS H 22 ○
6Na 2C 2O 4： [][][
][]-
+
-
=++OH H
O C H O HC 42242
2
[H +]=[OH －]－[HC 2O 4－]－2[H 2C 2O 4 ]
[3－8] 12%的氨水溶液，相对密度为0.953，求此氨水的OH －浓度和pH 值。

解：设此氨水为1L ，其氨水物质的量为： m o l M
v
b
n
NH 7.6031
.173
10
0.1953.0%123
=⨯⨯⨯=
=
ωρ
L
mol V
b n
b c /7.6==
氨水解离平衡： NH 3·H 2O
+4
NH
+ -
OH
c b －x x x
[]L mol c K OH b b /011.07.610
79.15
=⨯⨯=
⋅=
--
∴ pOH=1.96 pH=14－1.96=12.04
[3－12] 现有一份HCl 溶液，其浓度为0.20mol ·L －1。

○
1欲改变其酸度至pH=4.0应加入HAc 还是NaAc ？为什么？ ○
2如果向这个溶液中加入等体积的2.0mol ·L －1
NaAc 溶液，溶液的pH 值是多少？ ○
3如果向这个溶液中加入等体积的2.0mol ·L －1
HAc 溶液，溶液的pH 值又是多少？ ○
4如果向这个溶液中加入等体积的2.0mol ·L －1
NaOH 溶液，溶液的pH 值又是多少？
解：○1 ∵L mol c HCl 20.0= ∴+
H c L mol 20.0= pH=0.7（酸性强） 要使其pH=4.0，须加入碱中和才行，故应加入NaAc 。

○
2 酸碱混合后剩余 L mol c Ac 90.02
20.02
0.2=-
=-
∴ HAc H +
+ Ac －
0.10－x x 0.90+x ()5
10
74.10.90
1.090.001.090.0-⨯==≈-+=
x x x x x Ka
∴ L mol Ka
c H 6
5
10
0.20
.910
74.10
.9--⨯=⨯==+
∴ pH =5.7（或5.70） ○
3 HAc H + + Ac －
1.0－x 0.10+x x
()x x
x
x Ka 10.00.110
.0≈-+=
∴ 4
10
74.10
1.0-⨯===-
Ka
x c Ac
则 01.01074.101.04
≈⨯+=-+H c
∴ pH=1.00 ○
4 HCl + NaOH NaCl + H 2O
0.10 1.0－0.10=0.9 0.10 ()¨
过量-
OH
c =0.9
∴ pOH=0.046 pH=13.95
[3－14] 欲配制pH 值为3的缓冲溶液，问在下列三种缓冲溶液中选择哪一种较合适？（参考课本P69表3－1）
○
1HCOOH －HCOONa 缓冲溶液 ∵pH ≈pKa ±1=3.75±1 （故选此较合适） ○
2HAc －NaAc 缓冲溶液 pH ≈pKa ±1=4.76±1 ○3NH 3·H 2O －NH 4Cl 缓冲溶液 pH ≈pKa ±1=9.25±1
[3－15] 欲配制500mL pH=9.0且[]+
4
NH
=1.0mol ·L －
1的NH 3·H 2O －NH 4Cl 缓冲溶液，
需比重为0.904、含氨26.0%的浓氨水多少毫升？固体NH 4Cl 多少克？
解： +4
NH + OH －
NH 3·H 2O
()5
23
1079.1O H NH
3
4
-⨯=⋅=
⋅-
+NH OH NH
b c c c K
∵ pH=9.0 ∴0
.910-=+H c 5
.9141010
-+-==-OH c
∴ 3
5
510
031.17904.0%0.2656.010
79.110
0.133
---⨯⨯⨯⨯=
=⨯⨯=
总V V L
mol
c NH NH
(或pH=pKa+lgc(NH 3)/c(NH 4+); lgc(NH 3)/c(NH 4+)=9.0－9.26=－0.26 c(NH 3)/c(NH 4+)=10－0.26
c(NH 3)= 10
－0.26
=0.55)
∴ ())m (2010
989.1904
.0%0.26500
.055.010
031.172
3
3
L L V NH ≈
⨯=⨯⨯⨯⨯=
--
∵ V
M
m c Cl
NH Cl NH NH
⋅=
+444
∴ 75.2610
5005.530.13
44
4=⨯⨯⨯=⋅⋅=-+V M
c m Cl
NH NH
Cl
NH
（g ）
（或27g ）
[3－16] 用0.01000mol ·L －1HNO 3溶液滴定0.01000mol ·L －1
NaOH 溶液时，化学计量点时pH 值为多少？化学计量点附近pH 突跃又是怎样？此滴定中应选用何种指示剂？
解： HNO 3 ＋ NaOH NaNO 3 ＋ H 2O
0.01000 0.01000 (1)化学计量点时:pH=7.0 (2)化学计量点附近pH 突跃：
当滴定百分数为0.1%（计量点前半滴）时：NaOH 剩余0.02mL ， [OH －
]=0.01000×0.02/39.98=5×10－6
pOH=5.3
pH=14－5.30=8.7
当滴定百分数为100.1%（计量点后半滴）时：HNO 3过量0.02mL [H +]=0.01000×0.02/40.02=5×10－6
pH=5.3
故：化学计量点附近pH 突跃：8.7～5.3
(3) 可选用的指示剂为：苯酚红（8.4～6.8：红～黄）
或：溴百里酚蓝（7.6～6.2：蓝～黄）
[3－20] 粗铵盐2.000g ，加过量KOH 溶液，加热，蒸出的氨用50.00mL 0.5000mol ·L
－1
HCl 标准溶液吸收，过量的HCl 用0.5000mol ·L －1
NaOH 溶液回滴，用去1.56mL 。

计算试样中NH 3的含量。

解： +4
NH
＋ KOH NH 3
NH 4Cl
反应比 1 ： 1 ： 1 ： 1 由此可知，生成的NH 3消耗掉的HCl 量为：
（50.00×0.500－0.500×1.56）×10－3=0.02422（mol ）
∴ %62.20%100000
.2031
.1702422.002422.03
3
=⨯⨯=
⨯=
样
m M
NH
NH ω
（含量大于10%，一般四位有效数字）
[3－23] 称取混合碱试样0.8983g ，加酚酞指示剂，用0.2896mol ·L －1
HCl 溶液滴定至终点，计耗去酸溶液31.45mL 。

再加甲基橙指示剂，滴定至终点又耗去24.10mL 。

求试样中各组分的质量分数。

解： ∵ V 1=31.45mL ＞V 2=24.10mL ，故可能含组分为：NaOH ＋ Na 2CO 3
NaCl
H 2CO 3
HCl V 2酚酞
基橙
终点
∴ ()m
M
C V V NaOH
HCl NaOH 21-=
ω
()%48.9%477.9%1008983
.0997
.392896
.01010.2445.313==⨯⨯⨯⨯-=
-
或9.478%（首数大于等于8，可多算一位）（含量1%～10%，一般三位有效数字）
m
M
C V CO Na HCl CO Na
223
23
22=
ω
%
35.82%1008983
.0299
.1052896.010
10.2423=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
-
（含量大于10%，一般四位有效数字，含量小于10%，一般二位有效数字）
END
补充：练习1
求：含0.10mol/L HCl 和0.20mol/L H 2SO 4的混合溶液的质子条件式。

（注：H 2SO 4的pKa2 (HSO 4－)=1.99） 解： HCl + H 2SO 4 → H+ + HSO 4－
+C l －
mol/L 0.10 0.20 → x 0.20 0.10
[H +]=[Cl -]+[HSO 4-]+[OH -]+2[SO 42-] [H +
]=0.30+[OH -]+2[SO 42-
]
其中0.3代表HCl 和H 2SO 4一级离解转移质子的确定量
练习2
求：将20 mL 0.10 mol/L HCl 和 20 mL 0.05 mol/L Na2CO3混合, 所得水溶液的质子条件
（红色）
酚酞（无色）pH=8
（黄色）
甲基橙（红色pH=3.1）
HCl H 2SO 4 H 2O
→ → → →
Cl – HSO 4– SO 42- OH –
H +
式。

解：混合后的反应式：
2HCl + Na2CO3= H2CO3 + 2NaCl
2 : 1 : 1 mol/L 0.05 : 0.025 : 0.025 零水准：H2CO3和H2O
[H+] = [HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]。