南昌大学大学化学第四章

1．将300mL0.20 molL1HAc溶液稀释到什么体积才能使解离度增加一倍。

10.20molL300mL 解：设稀释到体积为V，稀释后cV220.20 20.20300(2)c由Ka得： 1V(12)1

因为Ka=1.74105 ca=0.2 molL1caKa>20Kwca/Ka>500

故由 12=1得V=[3004/1]mL =1200mL 此时仍有caKa>20Kwca/Ka>500 。

2．求算 0.20molL1NH3H2O的c(OH)及解离度。 解：Kb(NH3·H2O)=1.74105 由于cbKb>20Kw，cb/Kb>500

由c(OH)cbKa

得c(OH)0.201.74105molL1=1.9103 molL1

c(OH)1.91039.51030.95%

cb0.203．奶油腐败后的分解产物之一为丁酸(C3H7COOH)，有恶臭。今有0.40L含0.20 molL1丁

酸的溶液， pH为2.50, 求丁酸的Ka。 解：pH=2.50, c(H+)=102.5 molL1

=102.5/0.20 = 1.6102

22c20.20(1.610)5.2105Ka= 2111.6101

4． What is the pH of a 0.025molL solution of ammonium acetate at 25℃?pKa of acetic acid



at 25℃ is 4.76,pKa of the ammonium ion at 25℃ is 9.25, pKw is 14.00.

4.76解：c(H+)=Ka109.24107.00 1Ka210pH= logc(H+) = 7.00

5．已知下列各种弱酸的Ka值，求它们的共轭碱的Kb值，并比较各种碱的相对强弱。 (1)HCN Ka =6.2×1010； (2)HCOOH Ka =1.8×104； (3)C6H5COOH(苯甲酸) Ka =6.2×105； (4) C6H5OH (苯酚)Ka =1.1×1010； (5)HAsO2 Ka =6.0×1010； (6) H2C2O4Ka1=5.9102；Ka2=6.4105； 解：(1)HCN Ka = 6.21010 Kb =Kw/6.21010=1.6105 (2)HCOOH Ka= 1.8104 Kb =Kw /1.8104=5.61011 (3)C6H5COOH Ka= 6.2105 Kb =Kw /6.2105 =1.61×1010 (4)C6H5OH Ka=1.11010 Kb =Kw /1.11010=9.1105 (5)HAsO2 Ka=6.01010 Kb =Kw /6.01010=1.7105 (6)H2C2O4 Ka1=5.9102 Kb2=Kw /5.9102=1.71013 Ka2=6.4105 Kb1=Kw /6.4105=1.5×1010 碱性强弱：C6H5O> AsO2> CN> C6H5COO>C2O42> HCOO> HC2O4 6．用质子理论判断下列物质哪些是酸？并写出它的共轭碱。哪些是碱？也写出它的共轭酸。其中哪些既是酸又是碱？

－－－－－

H2PO4，CO32，NH3，NO3，H2O，HSO4，HS，HCl

解：

酸 共轭碱 碱 共轭酸 既是酸又是碱 －－－

H3PO4 H2PO4 H2PO4 H2PO4 HPO42

NH3 NH3 NH4+ NH3 NH2 H2O H2O H3O+ H2O OH

－－－

H2SO4 HSO4 HSO4 HSO4 SO42

－－－

H2S HS HS HS S2

－

HCl HNO3 NO3 Cl CO32 HCO3 7．写出下列化合物水溶液的PBE：

(1) H3PO4 (2) Na2HPO4 (3) Na2S (4)NH4H2PO4 (5) Na2C2O4 (6) NH4Ac (7) HCl+HAc (8)NaOH+NH3 解：

(1) H3PO4： c( H+) = c(H2PO4 ) + 2c( HPO42) + 3c(PO43) + c(OH) (2) Na2HPO4： c(H+) + c(H2PO4 ) + 2c(H3PO4) = c(PO43) + c(OH) (3) Na2S： c(OH)=c(H+) + c(HS) + 2c(H2S ) (4)NH4H2PO4： c(H+) + c(H3PO4) = c(NH3) + c(HPO42)+ 2c(PO43) + c(OH) (5)Na2C2O4： c(OH) = c(H+) + c(HC2O4) + 2c(H2C2O4) (6)NH4AC： c(HAc) + c(H+) = c(NH3) + c(OH) (7)HCl+HAc： c(H+) = c(Ac) + c(OH) +c(Cl ) (8)NaOH +NH3： c(NH4+) + c(H+) = c(OH) – c(NaOH) 8．某药厂生产光辉霉素过程中，取含NaOH的发酵液45L (pH=9.0)，欲调节酸度到pH=3.0，问需加入6.0 molL1HCl溶液多少毫升？

解： pH = 9.0 pOH = 14.0 – 9.0 = 5.0c(OH) =1.0 105molL1n(NaOH)= 45105mol 设加入V1mLHCl以中和NaOHV1= [45105/6.0]103mL = 7.5102mL 设加入xmLHCl使溶液pH =3.0 c(H+) =1103molL1

6.0x103/(45+7.5105 +x103 ) = 1103 x = 7.5mL

共需加入HCl：7.5mL + 7.5102mL = 7.6mL

9．H2SO4第一级可以认为完全电离，第二级Ka2=1.2×102，，计算0.40 molL1 H2SO4溶液中每种离子的平衡浓度。

解：HSO4 H+ + SO42

起始浓度/molL10.40 0.40 0 平衡浓度/molL1 0.40x 0.40 +xx

1.2102 = x(0.40 +x)/(0.40 x)x = 0.011 molL1

c(H+) = 0.40 + 0.011 = 0.41 molL1pH = lg0.41 = 0.39

c(HSO4) =0.40 0.011 = 0.39molL1c(SO42) =0.011 molL1 10．某一元酸与36.12mL 0.100 molL1NaOH溶液中和后，再加入18.06mL 0.100 molL1HCl溶液，测得pH值为4.92。计算该弱酸的解离常数。

解：36.12mL0.100molL1NaOH与该酸中和后, 得其共轭碱nb=3.612103mol； 加入18.06mL0.100molL1HCl后生成该酸na=1.806103mol； 剩余共轭碱nb=(3.6121.806)103mol = 1.806103mol

pH = pKalgca/cb=pKa = 4.92Ka = 104.92 = 1.2105

11．求1.0×106molL1HCN溶液的pH值。（提示：此处不能忽略水的解离）

解：Ka(HCN)= 6.21010caKa<20Kwca/Ka500

610

c(H)caK1.010141.0107molL1 a Kw 1.0106.210pH= 7.0

12．计算浓度为0.12molL1的下列物质水溶液的pH值（括号内为pKa值)：

(1) 苯酚（9.89）； (2)丙烯酸(4.25) (3)氯化丁基胺( C4H9NH3Cl) (9.39)； (4)吡啶的硝酸盐(C5H5NHNO3)(5.25) 解：(1) pKa = 9.89 c( H+) = (2) pKa = 4.25c( H+) = (3) pKa = 9.39 c( H+) = (4)pKa = 5.25 c( H+)=

－

caKa0.12109.893.9106pH = 5.41

caKa0.12104.252.6103pH = 2.59

9.39caKa0.12107.0106pH = 5.15

5.25caKa0.12108.2104pH = 3.09

－

13．H2PO4的Ka2 =6.2×108，则其共轭碱的Kb是多少？如果在溶液中c(H2PO4)和其共

轭碱的浓度相等时，溶液的pH将是多少？

解：Kb = Kw/Ka= 1.01014/6.2108=1.6107 pH = pKalgca/cb= pKa= lg(6.2108)=7.20

14．0.20mol的NaOH和0.20molNH4NO3溶于足量水中并使溶液最后体积为1.0 L，问此时溶液pH为多少。

解：平衡后为0.20 molL1的NH3·H2O溶液Kb=1.74105 cbKb >20Kwcb/Kb>500

1c(OH) =cbKb0.201.741051.87103molL

pOH = 2.73 pH = 14.00  2.73 = 11.27

15．欲配制250mL pH=5.0的缓冲溶液，问在125mL1.0 molL1NaAc溶液中应加多少6.0 molL1的HAc和多少水？

解：pH = pKalgca/cb5.0 = lg(1.74105) lgca/cb ca/cb= 0.575cb=1.0 molL1125/250 = 0.50 molL1 ca = 0.50 molL10.575 = 0.29 molL1

V6.0molL1 = 250mL 0.29molL1V = 12mL

即要加入12mL 6.0 molL1 HAc及 250 mL 125 mL 12 mL =113mL水。

16．今有三种酸(CH3)2AsO2H， ClCH2COOH，CH3COOH，它们的标准解离常数分别为6.4×107, 1.4×105 , 1.76×105。试问：

(1)欲配制 pH= 6.50缓冲溶液，用哪种酸最好？

(2)需要多少克这种酸和多少克NaOH以配制1.00L缓冲溶液，其中酸和它的共轭碱的总浓度等于1.00molL1？ 解：(1)(CH3)2AsO2H的pKa = 6.19；ClCH2COOH的pKa = 4.85；CH3COOH的pKa = 4.76； 配pH = 6.50的缓冲溶液选(CH3)2AsO2H最好，其pKa与pH值最为接近。 (2)pH = pKa lgca/cb6.50 =6.19lg[ca/(1.00ca)] ca= 0.329 molL1 cb = 1.00ca = 1.00 molL10.329 molL1= 0.671 molL1

应加NaOH：m(NaOH)= 1.00L 0.671 molL140.01gmoL1=26.8g 需(CH3)2AsO2H：m((CH3)2AsO2H) =1.00L 138 gmoL1=138g

17．现有一份HCl溶液，其浓度为0.20 molL1。

(1)欲改变其酸度到pH=4.0应加入HAc还是NaAc？为什么？

(2)如果向这个溶液中加入等体积的2.0 molL1NaAc溶液，溶液的pH是多少？ (3)如果向这个溶液中加入等体积的2.0 molL1HAc溶液，溶液的pH是多少？ (4)如果向这个溶液中加入等体积的2.0 molL1NaOH溶液，溶液的pH是多少？ 解：(1) 0.20 molL1HCl溶液的pH=0.70，要使pH = 4.0，应加入碱NaAc； (2)加入等体积的2.0 molL1NaAc后，生成0.10molL1HAc； 余(2.00.20)/2 = 0.90molL1NaAc；

pH = pKalgca/cb pH = lg(1.74105)lg(0.10/0.90) = 5.71 (3)加入2.0 molL1的HAc后,c(HAc) =1.0 molL1

HAc H+ + Ac 1.0x0.10 +xx

1.74105 = (0.10 +x)x/(1.0x) x =1.74104 molL1

c(H+) = 0.10 molL1+1.74104 molL1 = 0.10 molL1pH = 0.10 (4)反应剩余NaOH浓度为0.9 molL1

pOH = lg0.9 = 0.05 pH = 14.000.05 = 13.95

18．0.5000molL1 HNO3溶液滴定0.5000molL1 NH3H2O溶液。试计算滴定分数为0.50及1.00时溶液的pH值。应选用何种指示剂？

解：滴定分数为0.50时，NH3H2O溶液被中和一半，为NH3H2O和NH4+的混合溶液； pOH = pKblgcb/ca其中ca= cb

pOH = lg(1.74105) = 4.76 pH = 14.00 4.75 = 9.24

滴定分数为1.00时，NH3H2O刚好完全被中和，溶液为0.2500molL1 NH4+； Ka(NH4+)= Kw/Kb= 1.001014/1.74105 = 5.751010 caKa>20Kwca/Ka>500

c(H)cKa0.25005.7510101.20105pH= 4.92

可选指示剂：甲基红较好(4.4~6.2)；溴甲酚绿(3.8~5.4)。

－

19．人体中的CO2在血液中以H2CO3和HCO3存在，若血液的pH为7.4，求血液中 H2CO3

－

与HCO3的摩尔分数x(H2CO3)、x(HCO3)？

解：H2CO3的Ka1 = 4.2103 (pKa1 = 6.38)；Ka2 = 5.61011 (pKa2 = 10.25)

pH = pKalgca/cb7.4 = 6.38 lgc(H2CO3)/c(HCO3)

c(H2CO3)n(H2CO3)

0.095n(HCO) = 0.095n(HCO) 233c(HCO3)n(HCO3)n(H2CO3)0.095n(HCO3)x(H2CO3) 0.087n(H2CO3)n(HCO3)0.095n(HCO3)n(HCO3)x(HCO3)n(HCO3)n(HCO3)0.91n(H2CO3)n(HCO3)0.095n(HCO3)n(HCO3)

或x(HCO3) = 1x(H2CO3) = 1 0.087 = 0.913