5.第五章 酸碱解离平衡-思考题解答2011

第五章 酸碱解离平衡 思考题试答 2011.10.16.

1．写出下列各分子或离子的共轭碱的化学式：4NH +、HCl 、H 2O 、24H PO −、

3HCO −

答：NH 3、Cl -、OH -、24HPO −、23CO −

。

2．写出下列各分子或离子的共轭酸的化学式：H 2O 、HS -、24HPO −、NH 3、

3HSO −

答：H 3O +、H 2S 、24H PO −

、、H 4NH +2SO 3。

3．下列分子或离子中，哪些是酸？哪些是碱？哪些是酸碱两性物质？

HS -、、、、HAc 、OH 2-3SO 2-4HPO +4NH -、H 2O 、、HCl

-3NO 答：酸：、HAc 、HCl (只能失去质子)

+4NH 碱：、OH 2-3SO -、 (只能得到质子)

-3NO 酸碱两性物质：HS -、、H 2-4HPO 2O (既能失去质子也能得到质子)

4．何谓水的质子自递作用？何谓水的离子积常数？在纯水中加入少量酸或碱后，水的离子积常数是否改变？

答：(1) 水的质子自递作用可表示为：H 2O ＋H 2O ＝H 3O +＋OH -它表示一个水分子能从另一个水分子中得到质子形成水合氢离子，而失去质子的那个水分子则剩下氢氧根离子；

(2) 水的离子积常数是指定温下H 3O + 离子与OH - 离子相对平衡浓度的乘积； (3) 在纯水中加入少量酸或碱后，水的离子积常数不变。

5．同离子效应降低了弱酸或弱碱的解离度，是否也改变了弱酸或弱碱的标准解离常数？

答：未改变。a

K 或b K 既然是标准平衡常数，它就只与温度有关，与溶液中存在什么离子、每种离子的浓度多少无关。

6．什么是酸雨？简述酸雨的形成过程及酸雨对大自然的主要危害。

答：酸雨指pH ＜5.6 的酸性降水。由于矿物燃料燃烧等因素，引起大气中SO 2浓度升高，在光化

学作用下，SO 2转变为SO 3和硫酸，形成酸雨、酸雾。

酸雨可危害湖泊水体，使鱼虾绝迹；酸化土壤，使土壤贫瘠；使森林遭到破坏；使建筑物、古迹等遭到破坏。

7．在组成蛋白质的20种常见氨基酸中，最简单的是甘氨酸(H 2NCH 2COOH)。

已知甘氨酸的a K 和b K

几乎相等，试判断甘氨酸在强酸性溶液、强碱性溶液和纯水中主要以何种离子存在。

3

+

离子存在； 答：甘氨酸在强酸性溶液中主要以2HOOCCH NH 在强碱性溶液中主要以离子存在；

2OOCCH NH −2

在纯水中主要以离子2OOCCH NH 3−+

存在。

8．是一种酸碱两性物质，但为什么Na -2H PO 4442HPO 4溶液显碱性？

答：是一种酸碱两性物质，也同样是酸碱两性物质，

存在酸式水解和碱式水解两面性。酸式水解产生H -2H PO 2-4HPO 2-4HPO 3O +，碱式水解产生OH -。由于碱式水解的倾向大于酸式水解的倾向，OH -

浓度大于H 3O + 浓度，所以溶液呈碱性，与是酸碱两性物质无必然联系。可以用下列计算说明：

-2H PO 酸水解：＋H 2-4HPO 2O U ＋H 3-4PO 3O

+a3

K \

(H 3PO 4)＝

3+eq 4eq 32eq 4

[(PO )/][(H O )/]

(HPO )/c c c c c −−⋅\\

\

c 4＝4.5×10-13

碱水解：＋H 2-4HPO 2O U ＋OH

-2H PO -b2K \()＝

3-4

PO --eq 24eq 2eq 4[(H PO )/][(OH )/]

(HPO )/c c c c c

−⋅\\\

c

＝

--eq 24eq 2eq 4[(H PO )/][(OH )/]

(HPO )/c c c c c c

−⋅\\\×

+eq 3+eq 3[(H O )/][(H O )/]

c c c c \\

＝,2

w a K K

＝148

1.0106.210−−××＝1.61×10-7

b2K \＞a3K \

，说明碱式水解产生OH - 浓度大于酸式水解产生H 3O + 浓度，所以溶液呈碱性。

9．何谓缓冲溶液？决定缓冲溶液pH 的主要因素有哪些？

答：能抵抗外加少量强酸或强碱而维持pH 基本不发生变化的溶液称为缓冲溶液。

决定缓冲溶液pH 的主要因素有p a

K

和缓冲比。 10．HAc 溶液中也同时含有HAc 分子和Ac - 离子，它为何不是缓冲溶液？ 答：因为这里面虽然有缓冲对，但是缓冲比远远小于

1

10

，所以缓冲容量太小，可以认为它没有缓冲能力。例如 0.1mol ⋅L -1 HAc 溶液中，c eq (Ac -)＝1.3×10-3 mol ⋅L -1，c eq (HAc)＝0.1mol ⋅L -1，因此缓

冲比为 -(Ac )(HAc)c c ＝3

1.3100.1

−×＝1.3×10-2＜＜ 110。也就是说抗碱成分有一定浓度，而抗酸成分

几乎没有。

11．HCOOH 、HAc 、ClCH 2COOH 的p a K

分别为3.74、4.74、2.85。欲配制pH 为3.0的缓冲溶液，应

选择哪种比较好？

答：根据缓冲对选择原则，使所配制的缓冲溶液的pH 在所选的缓冲范围(p a

K ±1)内，因此选用p a K

为2.85的ClCH 2COOH 或p a K 为3.74的HCOOH 均不违背该原则。但这两个相比，p a K

为2.85

的ClCH 2COOH 要比p a K 为3.74的HCOOH 好。因为p a K 越靠近pH ，则缓冲比越接近1，在总浓

度相等的条件下缓冲容量β越大。

12．何谓缓冲容量？缓冲容量与哪些因素有关？在什么条件下缓冲溶液具有最大缓冲容量？

缓冲容量β定量表示缓冲溶液的缓冲能力：

β

def

b d dpH n V ⋅＝－a

d dpH

n V ⋅

β与总浓度、缓冲比有关。同一共轭对组成的缓冲溶液，当缓冲比相同时，总浓度越大，缓

冲容量就越大；当总浓度相同时，缓冲比越接近1，缓冲容量也越大。