南昌大学大学化学第四章习题答案 2

第四章习题答案

4-1 指出下列各种酸的共轭碱：

H 2O 、H 3PO 4、HCO 3-、NH 4+

解： H 2O 的共轭碱是OH-

H 3PO 4的共轭碱是H 2PO 42-

HCO 3-的共轭碱是CO 32-

NH 4+的共轭碱是NH 3

4-2 指出下列各种碱的共轭酸：

H 2O 、HPO 42-、C 2O 42-、HCO 3-

解：H 2O 的共轭酸是H 3O +

HPO 42-的共轭酸是H 2PO 4-

C 2O 42-的共轭酸是HC 2O 4-

HCO 3-的共轭酸是H 2CO 3

4-3 从下列物质中找出共轭酸碱对，并按酸性由强到弱的顺序排列：

H 2PO 4-、NH 3、H 2S 、-COOH 、PO 43-、H 2SO 3、HS -、NH 4+、HCOOH 、HSO 3- 解： NH 4+- NH 3，H 2S- HS -，HCOOH - -COOH ，H 2SO 3- HSO 3-

酸性从强到弱的顺序排列：H 2SO 3，HCOOH ，NH 4+，H 2S

4-4 试计算0.20 mol·L -1氨水在以下情况的解离度以及[OH -]：

(1)-1；(3)上述浓度氨水。

%34.11034.110

.01034.1)(OH 23

b =?=?==---

c c α （2） NH 3·H 2O = NH 4+ + OH -

起始浓度 0.2 0.1 0

平衡浓度 0.2(1-α) 0.1+0.2α 0.2α

)(OH )(NH 34b c c K -+

=

1.8?10-5=( 0.1+0.2α)( 0.2α)/ 0.2(1-α)

1-α≈1 0.1+0.2α≈0.1

得： α=0.018%

C(OH)= 0.2α=3.6?10-5 mol ?L -1

（3）方法同（1）。

4-5 已知琥珀酸(CH 2COOH)2(以H 2A 表示)的pK a1=4.19，pK a2=5.57。试计算在pH 4.88

时，H 2A 、HA -和A 2-的分布系数δ2、δ1、δ0。

解：

pH=4.88 〔H +〕=1.32×10-5

4-6 试计算：

(1) c (H 2S) = 0.10 mol·L -1 H 2S 溶液的S 2-浓度和pH 。

(2) 0.30mol·L -1HCl 溶液中通入H 2S 并达到饱和时的S 2-浓度。

(答：[S 2-]=1.4×10-13, pH=4；[S 2-]=1.6×10-12)

解：(1) 解：已知 H 2S H + + HS - (1)；

HS - H + + S 2- (2)

K a1/K a2=1.1?10-7/1.3?10-13 >101.6，可按一元弱酸处理。又因c a /K a1>500，

c a ?K a1 >20 K w ， 可采用近似式计算：

4

7a1a 100.1101.110.0)H (--+?=??=?=K c c

按一元弱酸处理： c (HS -) ≈ c (H +) = 1.0?10-4(mol ?L -1) 注意：实际 c (H +) >1.0?10-4而 c (HS -) <1.0?10-4 。

(1)+(2)： H 2S 2H + + S 2-

K = K a1K a2=1.35 ?10-20 c a ≈ c (H 2S) = 0.10mol ?L -1

13

242022a1a12104.1)100.1(10.01035.1)H ()S H ()S (---+-

?=???=??=c c K K c （2）由于H 2S 的K a1和K a2都很小，远小于溶液中氢离子浓度，所以该溶液中H 2S

绝大部分均以H 2S 分子形式存在，仅有极少部分电离为HS -和更少的S 2-，因此在0.3

mol?L -1HCl 溶液中通人H 2S 至饱和后，溶液的氢离子浓度仍近似为0.3mol?L -1。 理

解了以上近似条件后，可以方便的利用Ka 的定义做出如下估算：

（注：硫化氢饱和溶液的浓度约为0.1mol·L -1）

设达到平衡后溶液中HS -和S 2-的浓度分别为a ，b ，则

H 2S H + + HS -

0.1 0.3 a

0.3×a/0.1=K a1

HS - H + + S 2-

a 0.3 b

0.3×b/a=K a2

于是b=0.1×K a1×K a2/（0.3×0.3）=1.37×10-20

4-7写出下列物质在水溶液中的质子条件式：

(1) NH 4Cl ；(2) NH 4Ac ；(3) (NH 4) 2HPO 4；(4) HCOOH ；(5) Na 2S ；(6) Na 2C 2O 4

解：(1) NH 4Cl : c (H +) = c (NH 3) + c (OH -)

(2)NH 4A C ： c (HAc) + c (H +) = c (NH 3) + c (OH -)

(3) (NH 4) 2HPO 4 (4) HCOOH (5) Na 2S ： c c(H 2PO 4-)+2c(H 3PO 4) + c (H +)= c (NH 3) +c(PO 43-) +c (OH -)

c (HCOOH) + c (H +) = c (OH -)

c(OH -) = c(H +) + c(HS -) + 2c(H 2S )

(6)Na 2C 2O 4： c(OH -) = c(H +) + c(HC 2O 4-) + 2c(H 2C 2O 4)

4-8计算浓度为0.12mol·L -1的下列物质水溶液的pH （括号内为p K a θ）：

(1) 苯酚(9.99)； (2) 丙烯酸(4.25)； (3) 氯化丁基铵(C 4H 9NH 3Cl)(9.39)。

解：(1) p K a = 9.89 c ( H +) =

689.9a a 109.31012.0--?=?=?K c pH = 5.41 (2) p K a = 4.25 c ( H +) =

325.4a a 106.21012.0--?=?=?K c pH = 2.59 (3) p K a = 9.39 c ( H +) =

639.9a a 100.71012.0--?=?=?K c pH = 5.15 (4)p K a = 5.25 c ( H +) = 425.5a a 102.81012.0--?=?=?K c pH = 3.09

4-9计算下列溶液的pH ：

(1) 0.10mol·L -1KH 2PO 4； (2) 0.05mol·L -1Na 2HPO 4。

解： （1） pH=4.66

(2) pH=9.70

4-10计算下列水溶液的pH ：

5

8321+10×22.2=10×3.6×10×5.7==][a a K K H 0113832+10

×64.1=10×3.4×10×3.6==][a a K K H

(1) 0.10mol·L -1乳酸和0.10mol·L -1乳酸钠（p K a θ = 3.58）；

(2) 0.010mol·L -1邻硝基酚和0.012mol·L -1邻硝基酚的钠盐（p K a θ = 7.21）

解：(1) pH = p K a - lg c a /c b =3.58-lg0.1/0.1=3.58

(2) pH = p K a - lg c a /c b =7.21-lg0.01/0.012=7.29

4-11 一溶液含1.28 g L -1苯甲酸和3.65g L -1苯甲酸钠，求其pH 。（答：4.59）

4-12 欲配制pH 为5.0的缓冲溶液，请用计算说明在下列两种体系中选择哪一种较合适？

(1) HAc-NaAc ；

(2) NH 3·H 2O-NH 4Cl 。

解：CH 3COOH p K a= -lg 1.76?10-5=4.75

NH 4Cl p K a=-lg5.6?10-10=9.25

显然CH 3COOH 的 p K a 更接近所需pH ，应选CH 3COOH 。

4-13 欲配制pH=10.0的缓冲溶液1L 。用了16.0 mol L -1氨水420mL ，需加NH 4Cl 多少克？（答：65.4g ）

解：先求cb 和Ka

根据公式pH =p K a -lg c a /c b 可知

lg c a =pK a +lg c b -pH =9.26+lg6.72-10.0=0.0874

c a =1.23mol L -1

m a =c a V M a =1.23mol L -1×1.00L ×53.49g mol -1=65.4g 26

.91110==?72.6=1420.0×0.16=Kb Kw K L mol L

L L mol c a b