分析化学答案

同理可以求得pH=5.0时，δ2= 0.109，δ1= 0.702，δ0= 0.189
pH=4.88，c=0.01mol·L－1时，三种存在形式的平衡浓度分别为：
[H2A]=cδ2=0.01×0.145=0.00145mol·L－1
[HA－]=cδ1=0.01×0.710=0.00710 mol·L－1
(1) HCN（9.21）；(2) HCOOH（3.4）；(3) 苯酚（9.95）；(4) 苯甲酸（4.21）。
解：根据pKa+ pKb=14可得：
(1)CN－：pKb=14－9.21=4.79
(2) HCOO－：pKb=10.26
(3)C6H5O－：pKb=4.05
(4)C6H5COO－：Kb=9.79
答：欲配制pH为3左右的缓冲溶液，应选用一氯乙酸及其共轭碱组成的溶液。
12．下列各种溶液pH是=7，>7还是<7，为什么？
NH4NO3，NH4OAc，Na2SO4，处于大气中水的H2O。
答：上述溶液中，pH=7的溶液是NH4OAc、Na2SO4溶液；pH<7的是 NH4NO3和处于大气中的H2O。
因为NH4OAc为弱酸弱碱盐，[H+]= ，其中Ka=10-9.26，Ka'=10-4.74，所以，pH=7；
所以
[OH－]= = =10－2.87mol·L-1
pOH=2.87，pH=14－2.87=11.13
（3）0.15mol·L－1NH4Cl
已知NH3的pKb=4.74，则NH4Cl 的pKa=14－4.74=9.26
cKa>10Kw，c/Ka>105
所以
[H+]= = =10－5.04mol·L－1
pH=2.59
（3）吡啶的硝酸盐（C5H5NHNO3）（5.23）
cKa>10Kw，c/Ka>105
[H+]= = =10－3.08mol·L－1
pH=3.08
7．计算浓度为0.12 mol·L－1的下列物质水溶液的pH（pKa见上题）。
（1）苯酚钠；（2）丙烯酸钠；（3）吡啶。
解：
（1）苯酚钠
已知苯酚的pKa=9.95，所以苯酚钠的pKb=14－9.95=4.05
当向溶液中加入稍多酸时，第二种溶液的pH将发生较大的变化；加入稍多碱时，第三种溶液的pH将发生较大的变化；第一种溶液仍具有较好的缓冲作用。
11．欲配制pH为3左右的缓冲溶液，应选下列何种酸及其共轭碱（括号内为pKa）：
HOAc（4.74），甲酸（3.74），一氯乙酸（2.86），二氯乙酸（1.30），苯酚（9.95）。
3．写出下列碱的共轭酸：H2PO4－，HC2O4－，HPO42－，HCO3－，H2O，C2H5OH。
答：上述碱的共轭酸分别为：H3PO4，H2C2O4，H2PO4－，H2CO3，H3O+，C2H5OH2+。
4．从下列物质中，找出共轭酸碱对：
HOAc，NH4+，F－，(CH2)6N4H+，H2PO4－，CN－，OAc－，HCO3－，H3PO4，
（2）0.010mol·L－1邻硝基酚和0.012mol·L－1邻硝基酚的钠盐（7.21）；
pH=5.04
（4）0.15mol·L－1NaOAc
由HOAc的pKa=4.74可知NaOAc的pKb=14－4.74=9.26
cKb>10Kw，c/Kb>105
所以
[OH－]= = =10－5.04mol·L－1
pOH=5.04，pH=14－5.04=8.96
6．计算浓度为0.12mol·L－1的下列物质水溶液的pH值（括号内为pKa）。
（3）NH4H2PO4PBE: [H+] + [H3PO4] = [OH－] + [NH3] + 2[PO43－] + [HPO42－]
9．为什么弱酸及其共轭碱所组成的混合溶液具有控制溶液pH的能力？如果我们希望把溶液控制在强酸性（例如pH<2）或强碱性（例如pH>12）。应该怎么办？
答：由弱酸及其共轭碱（HA-A－）所组成的混合溶液之所以能够控制溶液的pH，是因为当向该溶液中加入少量酸时，溶液中的A－将与加入的H+反应生成HA，从而使溶液中[H+]变化很小；相反，当加入少量碱时，溶液中存在的HA将与加入的OH－发生反应，使溶液中[OH－]基本保持恒定。
答：HCl溶液中[H3O+]较高，HCl和HOAc中和NaOH的能力相同。
因为HCl给出质子的能力强，在水溶液中几乎全部离解，为一强酸；而HOAc给出质子的能力比较弱，在水溶液中只能部分离解，因此HCl溶液中[H3O+]较高。
因为相同物质的量的HCl和HOAc可以中和相同物质的量的NaOH，所以HCl和HOAc中和NaOH的能力相同。
8．写出下列物质在水溶液中的质子条件：
（1）NH4HCO3；（2）(NH4)2HPO4；（3）NH4H2PO4。
答：（1）NH4HCO3PBE: [H+] + [H2CO3] = [OH－] + [NH3] + [CO32－]
（2）(NH4)2HPO4PBE: [H+] + [H2PO4－] + 2[H3PO4] = [OH－] + [NH3] + [PO43－]
2．已知H3PO4的pK =2.12，pK =7.20，pK =12.36。求其共轭碱PO43－的pK ，
HPO42－的pK 和H2PO4－的pK
解：pK =14－pK = 14－12.36 =1.64
pK =14－pK = 14－7.20 = 6.80
pK =14－pK = 14－2.12 = 11.88
pH=8.32时，δ2=0.011，δ1=0.978，δ0=0.011
pH=9.50时，δ2≈0，δ1=0.849，δ0=0.151
5．已知HOAc的pKa= 4.74，NH3·H2O的pKb= 4.74。计算下列各溶液的pH：
（1）0.10mol·L－1HOAc；（2）0.10mol·L－1NH3·H2O；
（1）苯酚（9.95）；（2）丙烯酸（4.25）；（3）吡啶的硝酸盐（C5H5NHNO3）（5.23）。
解：
（1）苯酚（9.95）
cKa>10Kw，c/Ka>105
所以
[H+]= = =10－5.44mol·L－1
pH=5.44
（2）丙烯酸（4.25）
cKa>10Kw，c/Ka>105
所以
[H+]= = =10－2.59mol·L－1
第四章 酸碱滴定法
思考题4-1
1．质子理论和电离理论的最主要不同点是什么？
答：（1）定义不同。质子理论认为，凡是能给出质子的物质是酸，凡是能接受质子的物质是碱；而电离理论认为，电解质离解时所生成的阳离子全部是H+的物质是酸，离解时所生成的阴离子全部是OH－的物质是碱。
（2）使用范围不同。电离理论具有一定的局限性，它只适用于水溶液，不适用于非水溶液，也不能解释有的物质（如NH3）虽不含OH－，但具有碱性的事实，而质子理论却能对水溶液和非水溶液中的酸碱平衡问题统一加以考虑。
3．已知琥珀酸(CH2COOH)2（以H2A表示）的pK =4.19, pK =5.57。试计算在pH4.88和5.0时H2A、HA－和A2－的分布系数δ2、δ1和δ0。若该酸的总浓度为0.01mol·L－1，求pH=4.88时的三种形式的平衡浓度。
解：δ2=
= =0.145
δ1= =0.710
δ0=1－δ1－δ2=1－0.10－0.145=0.145
（3）0.01 mol·L－1HOAc + 1.0 mol·L－1NaOAc。
这三种缓冲溶液的缓冲能力（或缓冲容量）有什么不同？加入稍多的酸或稍多的碱时，哪种溶液的pH将发生较大的改变？哪种溶液仍具有较好的缓冲作用？
答：在上述三种缓冲溶液中，第一种缓冲溶液的缓冲能力最大，其他两种溶液的缓冲能力都比较小，这是因为缓冲溶液的浓度越高，溶液中共轭酸碱的浓度越接近，即ca: cb≈1时，缓冲溶液的缓冲能力越大。
解：
（1）0.1mol·L－1的NaH2PO4
已知H3PO4的pK =2.12，pK =7.20，p =12.36
cK =0.1×10－7.20>>10Kw，c/K =0.1/10－2.12>10
所以应采用最简式计算：
pH= （pK + pK ）= (2.12+7.20)= 4.66
（2）0.05mol·L－1K2HPO4
（3）0.15mol·L－1NH4Cl；（4）0.15mol·L－1NaOAc。
解：
（1）0.10mol·L-1HOAc
cKa>10Kw，c/Ka>105
所以应采用最简式计算：
[H+]= = =10－2.87mol·L-1
pH=2.87
（2）0.10mol·L－1NH3·H2O
cKb>10Kw，c/Kb>105
[A2－]=cδ0=0.01×0.145=0.00145 mol·L－1
4．分别计算H2CO3(pK =6.38, K =10.25)在pH=7.10，8.32及9.50时，H2CO3，
HCO3－和CO32－的分布系数δ2、δ1和δ0。
解：计算过程同上，结果如下：
pH=7.10时，δ2=0.160，δ1=0.830，δ0≈0
欲把溶液控制在强酸性（例如pH<2），可采用浓度较高的强酸性溶液；相反，欲把溶液控制在强酸性（例如pH>12），可采用浓度较高的强碱性溶液。
10．有三种缓冲溶液，它们的组成如下：
（1）1.0 mol·L－1HOAc + 1.0 mol·L－1NaOAc；