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 3CH 2NH 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 2Y 2- H 2O H 3O + CHCl 2COOH H 2PO 4- HCO 3-

酸 HNO 3 H 2Y 2- H 2O H 3O +

CHCl 2COOH H 2PO 4-

HCO 3-

共轭碱

HNO 3-

HY 3- OH - H 3O +

CHCl 2COO -

HPO 42-

CO 32-

7-2 写出下列碱的共轭酸。

H 2O NH 3 H 2PO 4- HPO 42- CO 32-

HCO 3- (CH 2)6N 4 Y 4- 酸 H 2O NH 3 H 2PO 4-

HPO 42-

CO 32-

共轭碱 H 3O +

NH 4+

H 3PO 4 H 2PO 4-

HCO 3-

酸 HCO 3- (CH 2)6N 4 Y 4- 共轭碱

H 2CO 3

(CH 2)6N 4H +

HY

3-

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 5OH K a θ= 1.1×10-10 ④ H 3BO 3 K a θ= 5.8×10-10

⑤ HPO 42- K a1θ(H 3PO 4)= 7.6×10 -3， K a2θ(H 3PO 4)= 6.3×10 -8， K a3θ(H 3PO 4)= 4.4×10 -13

⑥ H 2C 2O 4 K a1θ = 5.9×10-2， K a2θ = 6.4×10-5，

解：根据共轭酸碱对的关系式：K a θK b θ

= K w θ可知：K b θ=K w θ/K a θ，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 b θ

= K w θ

/K a θ

=(1.0010-14

)/(6.2×10-10

)=1.6×10

-5

(2)HCOOH 的共轭碱为HCOO --,其K b θ= K w θ/K a θ=(1.0010-14)/(1.8×10-4)=5.6×10-11

(3)C 6H 5OH 的共轭碱为C 6H 5O -,其K b θ= K w θ/K a θ=(1.0010-14)/(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=(1.0010-14)/( 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=(1.0010-14)/(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=(1.0010-14)/(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 65

a

--θθ

-θθ+

⨯=⨯⨯=⨯⨯= ()

()4610459.3010.0/10459.3H Ac 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 +

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

(6)选择NH 3、NaOH 和H 2O 为零水准，则溶液中的质子转移情况：

NH 3+H 2O= NH 4+ + OH - H 2O+H 2O=OH -+H 3O + NaOH = Na ++ OH - 故PBE: c(NH 4+)+c(H +)+ c(Na +)=c(OH -)

(7)选择HAc 、H 3BO 3和H 2O 为零水准，则溶液中的质子转移情况：

HAc+H 2O= Ac - +H 3O + H 2O+H 2O=OH -+H 3O + H 3BO 3+2H 2O=B(OH)4-+H 2O +

故PBE: c(Ac -)+c(OH -)+c(B(OH)4-)=c(H +

)

(8)选择HAc 、HCl 和H 2O 为零水准，则溶液中的质子转移情况：

HAc+H 2O= Ac - +H 3O + H 2O+H 2O=OH -+H 3O + HCl+H 2O=H 2O ++Cl - 故PBE: c(Ac -)+c(OH -)+ c(Cl -)= c(H +

)