《酸碱平衡与酸碱滴定法》习题答案

注：教材附录中给出的NH

3和CH

3

CH

2

NH

2

的解离常数是K

b

θ，而不是K

a

θ

7-1 写出下列酸的共轭碱。

HNO

3 H

2

Y2- H

2

O H

3

O+

COOH

COOH CHCl

2

COOH

H

2PO

4

- HCO

3

-

7-2 写出下列碱的共轭酸。

H 2O NH

3

H

2

PO

4

- HPO

4

2- CO

3

2-

HCO

3- (CH

2

)

6

N

4

NH2

Y4-

7-3 已知下列各种弱酸的K

a θ值，求它们的共轭碱的K

b

θ值，并将各碱按照碱

性由强到弱的顺序进行排列。

① HCN K

a

θ= 6.2×10-10

② HCOOH K

a

θ= 1.8×10 -4

③ C

6H

5

OH K

a

θ= 1.1×10-10

④ H

3BO

3

K

a

θ= 5.8×10-10

⑤ HPO

42- K

a1

θ(H

3

PO

4

)= 7.6×10 -3， K

a2

θ(H

3

PO

4

)= 6.3×10 -8，

K

a3θ(H

3

PO

4

)= 4.4×10 -13

⑥ H

2

C

2

O

4

K

a1

θ = 5.9×10-2， K

a2

θ = 6.4×10-5，

解：根据共轭酸碱对的关系式：K aθK bθ= K wθ可知：K bθ=K wθ/K aθ，因此，以上各酸的共轭碱K

b

θ计算如下：

(1) HCN的共轭碱为CN-,其K bθ= K wθ/K aθ=(1.00⨯10-14)/(6.2×10-10)=1.6×10-5

(2)HCOOH的共轭碱为HCOO--,其K bθ= K wθ/K aθ=(1.00⨯10-14)/(1.8×10-4)=5.6×10-11

(3)C6H5OH的共轭碱为C6H5O-,其K bθ= K wθ/K aθ=(1.00⨯10-14)/(1.1×10-10)=9.1×10-5

(4)H 3BO 3的共轭碱为H 4BO 4-,其K b θ= K w θ/K a θ=(1.00⨯10-14)/( 5.8×10-10

)=1.7×10-5

(5)HPO 42-的共轭碱为PO 43-,其K b θ= K w θ/K a3θ=(1.00⨯10-14)/(4.4×10-13)=2.3×10-2

(6)H 2C 2O 4的共轭碱为HC 2O 4-,其K b θ= K w θ/K a1θ=(1.00⨯10-14)/(5.9×10-2)=1.7×10-13

根据以上计算结果，各酸的共轭碱从强到弱依次为： PO 43- 〉C 6H 5O - >H 2BO 3- >CN - >HCOO -- >HC 2O 4-

7-4 0.010 mol ·L -1 HAc 溶液的电离度α为0.042，求HAc 的K a θ及该溶液的H + 浓度c ( H +)。如果在500 mL 上述溶液中，加入2.1g NaAc （设体积不变），求该溶液的电离度α及H + 浓度c( H +)，上述结果说明什么问题？

解：由于α<5%，根据稀释定律：

K a θ≈(c 0/c θ)α2=(0.010 mol ·L -1/ 1mol ·L -1) ×0.0422=1.764×10-5

c(H +)=c 0×α=0.010 mol ·L -1×0.042=4.2×10-4 mol ·L -1

在500mL 上述溶液中，加入2.1gNaAc 后，溶液中NaAc 的浓度为：

c(NaAc)=n(NaAc)/V(NaAc)=(2.1g/83.034g mol -1

)/0.5L=0.051mol/L 加入ＮａＡｃ后，ＨＡｃ的解离度更小，因此：

ｃ(HAc) ≈0.010 mol ·L -1，ｃ(Ac －

) ≈0.051mol/L ， 则：

根据解离常数计算公式可知：

()

()()

()L /mol 10459.3051

.0010.010764.1c c /Ac c c /HAc c K H

c 6

5a

--θθ

-θθ+

⨯=⨯⨯=⨯⨯= ()

()4610459.3010.0/10459.3HAc c /H c --+⨯=⨯==α

上述结果表明，加入NaAc 后，HAc 的解离度大大降低了，也就是同离子效应。

7-5 写出下列化合物水溶液的质子条件式：

（1）H 3PO 4 （2）NaH 2PO 4 （3）(NH 4)2S （4）NH 4HCO 3 （5）Na 3PO 4

（6）NH 3 + NaOH （7）HAc + H 3BO 3 （8）HCl + HAc （9）NH 4F

解：

(1) 选择H 3PO 4和H 2O 为零水准，则溶液中的质子转移情况：

H 3PO 4+H 2O=H 2PO 4-+H 3O + H 3PO 4+2H 2O=HPO 42-+2H 3O +

H 3PO 4+3H 2O=PO 43-+3H 3O + H 2O +H 2O=OH -+H 3O +

故PBE: c(H 2PO 4-)+2c(HPO 42-)+3c(PO 43-)+c(OH -)=c(H +

)

(2) 选择H 2PO 4-和H 2O 为零水准，则溶液中的质子转移情况：

H 2PO 4-+H 2O=HPO 42-+H 3O + H 2PO 4-+2H 2O=PO 43-+2H 3O +

H 2PO 4-+H 2O= OH - + H 3PO 4 H 2O+H 2O=OH -+H 3O +

故PBE: c(HPO 42-)+2c(PO 43-)+c(OH -)=c(H +

)+c(H 3PO 4)

(3) 选择NH 4+，S 2-和H 2O 为零水准，则溶液中的质子转移情况：

NH 4++H 2O=NH 3+H 3O + S 2-+ H 2O=OH -+HS - S 2-+2H 2O=2OH -+H 2S H 2O+H 2O=OH -+H 3O +

故PBE: c(NH 3)+c(OH -)=c(H +)+c(HS -)+ 2c(H 2S)

(4) 选择NH 4+，HCO 3-和H 2O 为零水准，则溶液中的质子转移情况：

NH 4++H 2O=NH 3+H 3O + HCO 3-+ H 2O=OH -+H 2CO 3 HCO 3-+ H 2O= H 3O ++CO 32- H 2O+H 2O=OH -+H 3O +

故PBE: c(NH 3)+c(OH -)+c(CO 32-)=c(H +

)+ c(H 2CO 3)

(5) 选择PO 43-和H 2O 为零水准，则溶液中的质子转移情况： PO 43-+H 2O=HPO 42-+OH - PO 43-+2H 2O=H 2PO 4-+2OH - PO 43-+3H 2O=H 3PO 4+3OH - H 2O+H 2O=OH -+H 3O +