第五章习题答案 1、写出下列溶液的质子条件 a.cimol-L-INH3+c2mol-L-NHCl 该体系可以看成在(c+c2)mol-L-NH中加入c2 mol+LHCI(体积不变) 因此质子条件为NH+[H]=OH+c b.cumol-LNaOH+camol-LHsBOs c+[H']=[OH]+[H2BO3] c.cmol-L-H:PO+czmol-LHCOOH [H:PO.]+2[HPO]+3[PO.*]+[OH]+[HCOO]-[H'] d.0.01mol-L-FeCls 由于Fe3在水中主要以Fε(O2的形式存在，所以质子条件为 2Fe(OH2+OH=H],即：0.02+[OH=H] 2、计算下列溶液的pH a.0.10mol-LHsBOs 解：由于cxK≥20K.,火，≥50，所以 [H]=√Kxc=7.6x10- pH=5.12 b.0.10mol-L-HSO 解：HS0:的第一个质子能够全部给出，第二个质子部分给出 设第二个质子能够给出x,则平衡时 [H]0.1+x,[S042]Fx,HS00.1-x 根据K。=HS0_01+r=10x10 IHSO.I 0.1-x 得：x=0.096,[日门=0.1+0.096=0.1096，pH=0.96 c.0.10molL三乙醇胺 解：三乙醇胺为一元弱碱 由于cxK,220K.·9次250所以
第五章 习题答案 1、写出下列溶液的质子条件 a. c1mol•L-1NH3+ c2mol•L-1NH4Cl 该体系可以看成在（c1+ c2）mol•L -1NH3 中加入 c2mol•L -1HCl（体积不变） 因此质子条件为[NH4 + ]+[H+ ]=[OH- ]+c2 b. c1mol•L-1NaOH+ c2mol•L-1H3BO3 c1+[H+ ]=[OH- ]+[H2BO3 - ] c. c1mol•L-1H3PO4+ c2mol•L-1HCOOH [H2PO4 - ]+2[HPO4 2- ]+3[PO4 3- ]+ [OH- ]+[HCOO- ]=[H+ ] d. 0.01mol•L-1FeCl3 由于 Fe3+在水中主要以 Fe(OH)2 +的形式存在，所以质子条件为 2[Fe(OH)2 - ]+ [OH- ]=[H+ ]，即：0.02+ [OH- ]=[H+ ] 2、计算下列溶液的 pH a. 0.10mol•L-1H3BO3 解：由于 Ka 20Kw c ， 500 a K c ，所以 6 [H ] a 7.6 10 + − = K c = pH=5.12 b. 0.10mol•L-1H2SO4 解：H2SO4 的第一个质子能够全部给出，第二个质子部分给出 设第二个质子能够给出 x，则平衡时 [H+ ]=0.1+x，[SO4 2- ]=x，[HSO4 - ]=0.1-x 根据 2 - 4 2- 4 a2 1.0 10 0.1 (0.1 ) [HSO ] [H ][SO ] − + = − + = = x x x K 得：x=0.096，[H+ ]=0.1+0.096=0.1096，pH=0.96 c. 0.10mol•L -1 三乙醇胺 解：三乙醇胺为一元弱碱 由于 Kb 20Kw c ， 500 b K c 所以
[OH]=√K×c=2.4x10 p=10.38 d.5.0x10-*mol-L-HCI 解m1-e+E+K.50x10+25x10+40x10严-129×10 2 2 plH=6.89 e.0.20mol-L-'HaPO 解：HPO,为三元弱酸，按照一元弱酸计算 cxK≥20K.,9k≤50. H]=-k+K+4kxe_76x10+58x10+61x10035 2 pH=1.45 3、计算下列溶液的pH a 0.05mol-L-'NaAc 解：NhAc属于一元弱碱，cK。≥20K,9次，≥50 [OH]=√Kc=5.3x10 plH=8.72 b.0.05mol-L-NHNO3 解：NHN0,属于一元弱酸，cK,≥20K,9火，≥500 [H]=√K,c=5.3x10-6 plH=5.28 c.0.10mol-L-NH.CN 解：NH,CN属于弱酸弱碱盐，是两性物质，HCN的Ka为6.2×1010，NH的Ka为5.7 ×100
4 [OH ] b 2.4 10 − − = K c = pH=10.38 d. 5.0×10-8mol•L-1HCl 解： 7 8 15 14 w 2 1.29 10 2 5.0 10 2.5 10 4.0 10 2 4 [H ] − − − − + = + + = + + = c c K pH=6.89 e. 0.20mol•L-1H3PO4 解：H3PO4 为三元弱酸，按照一元弱酸计算 Ka1 20Kw c ， 500 a1 K c ， 0.035 2 7.6 10 5.8 10 6.1 10 2 4 [H ] 3 5 3 a1 2 a1 a1 = + + = − + + = − − − + K K K c pH=1.45 3、计算下列溶液的 pH a. 0.05mol·L -1NaAc 解：NaAc 属于一元弱碱， b 20Kw cK ， 500 b K c 6 [OH ] b 5.3 10 − − = K c = pH=8.72 b. 0.05mol·L -1NH4NO3 解：NH4NO3 属于一元弱酸， a 20Kw cK ， 500 a K c 6 [H ] a 5.3 10 + − = K c = pH=5.28 c. 0.10mol·L -1NH4CN 解：NH4CN 属于弱酸弱碱盐，是两性物质，HCN 的 Ka 为 6.2×10-10，NH4 +的 Ka 为 5.7 ×10-10
K×Kc_57x62x10x01=59x100 世门=K.*e 5.7×10-10+0.1 pl=9.23 d.0.05mol-L-K2HPO 解：KHPO4是两性物质 K×Kc+K2_63x10x44x10-x0.05+105=201x100 田]=y2Ka+c 6.3×108+0.05 pH=9.70 e.0.05molL氨基乙酸 解：氨基乙酸是两性物质， [H]= Kx(Koc+K) 45x10×2.5x10"×005+105-102×10- Kal+c 4.5×10-3+0.05 pH=5.99 f.0.10mol-L-NaeS 解：NeS是二元弱碱，按照一元弱碱处理，K1=141,cK1≥20K,次，≤500 H]=-K1+K,+4KE-00938 pl=12.97 g.0.010mol-L-H2O2 解：0的K=1.8×10,cK,≤20K,9次≥500 [H]=VKc+Km=1.67×10-7 pH=6.78 h0.050 mol-L-CH.CH-NHs和0.0s0 mol-LNH,C1的混合溶液 解：两种弱酸混合溶液 [H]=VKc+K92=V1.8×10"x0.05+5.67x100x0.05=5.41x10 plH=5.27
10 10 20 a a a 5.9 10 5.7 10 0.1 ' 5.7 6.2 10 0.1 [H ] − − − + = + = + = K c K K c pH=9.23 d. 0.05mol·L -1K2HPO4 解：K2HPO4 是两性物质， 1 0 8 8 1 3 1 4 a2 a2 a3 w 2.01 10 6.3 10 0.05 ( ) 6.3 10 (4.4 10 0.05 10 ) [H ] − − − − − + = + + = + + = K c K K c K pH=9.70 e. 0.05mol·L -1 氨基乙酸 解：氨基乙酸是两性物质， 6 3 3 1 0 1 4 a1 a1 a2 w 1.02 10 4.5 10 0.05 ( ) 4.5 10 (2.5 10 0.05 10 ) [H ] − − − − − + = + + = + + = K c K K c K pH=5.99 f. 0.10mol·L -1Na2S 解：Na2S 是二元弱碱，按照一元弱碱处理， Kb1=1.41， b1 20Kw cK ， 500 b1 K c 0.0938 2 4 [H ] b1 2 b1 b1 = − + + = + K K K c pH=12.97 g. 0.010mol·L -1H2O2 解： H2O2 的 Ka=1.8×10-12， a 20Kw cK ， 500 a K c 7 [H ] a w 1.67 10 + − = K c + K = pH=6.78 h. 0.050mol·L -1CH3CH2NH3 +和 0.050mol·L -1NH4Cl 的混合溶液 解：两种弱酸混合溶液 11 10 6 [H ] a1 1 a2 2 1.8 10 0.05 5.67 10 0.05 5.41 10 + − − − = K c +K c = + = pH=5.27
i0.060molL-HCI和0.0s0moL-CICH,C0ONa的混合溶液 解：混合溶液中有0.010 noI-L-HCl和0050mol-LC1CH,C00H,一种强酸和一种弱酸混 合。 设平衡时由CICH2COOH电离的H浓度为x,则 x×0.01+=K,=14×10- 0.05-x x=5.1X103,pH=1.82 4、人体学的pH为7.40，C0,HCO和C02在其中的分布系数各为多少？ 解：H+=3.98×10'mol-L ,m,HrT+k+K×K=0,o818 K[H'] m,T+kT+人×K0918 KatxK2 6mHT+Kf并KxKa=001 5、某混合液含有0.10molL-HC、2.0×10 mol-L-NaHSO和2.0×10molL-HAc, a计算此溶液的pH: b.加入等体积0.I0 mol-L-NaOH溶液后溶液的pH 解：a由于其它两种酸浓度很低，且不完全电离，因此至考虑HC的电离。 H]0.10molL,pH=1.00 b.加入等体积0.10 mol-L-NaOH溶液与HC完全反应，利余NaHSO,.和HAc,由于 NaHSO4的浓度比HAc大，且强度比HAc强，因此只考虑NaHSO:的离解。设平衡时由HSO, 电离的H浓度为x,则 x2 1.0x10-+-x=K,=1.0x10 x=1.0×10,pH=4.00 6、将HC04加入到010 mol-LNaC0溶液中，使其总浓度为0.020molL,求溶液的pH 解：由于H6C0,的pK1=120,pK=420,C0的pK1=640,pK=10.20,说明C20 的酸性比H,CO,强，且HCzO:的浓度远小于NaCO,因此混合溶液的主要存在型体为HCO: 和C02,浓度分别为0.04和0.06molL1,按照缓冲溶液计算
i. 0.060mol·L -1HCl 和 0.050mol·L -1ClCH2COONa 的混合溶液 解：混合溶液中有 0.010mol·L -1HCl 和 0.050mol·L -1ClCH2COOH，一种强酸和一种弱酸混 合。 设平衡时由 ClCH2COOH 电离的 H+浓度为 x，则 3 a 1.4 10 0.05 (0.01 ) − = = − + K x x x x=5.1×10-3，pH=1.82 4、人体学的 pH 为 7.40，H2CO3，HCO3 -和 CO3 2-在其中的分布系数各为多少？ 解：[H+]=3.98×10-8 mol·L -1 0.0818 [H ] [H ] [H ] a1 a1 a2 2 2 H2CO3 = + + = + + + K K K 0.918 [H ] [H ] [H ] a1 a1 a2 2 a1 HCO3 = + + = + + + − K K K K 0.001 [H ] [H ] a1 a1 a2 2 a1 a2 CO 2 3 = + + = + + − K K K K K 5、某混合液含有 0.10 mol·L -1HCl、2.0×10-4 mol·L -1NaHSO4 和 2.0×10-6 mol·L -1HAc， a. 计算此溶液的 pH； b. 加入等体积 0.10 mol·L -1NaOH 溶液后溶液的 pH 解：a. 由于其它两种酸浓度很低，且不完全电离，因此至考虑 HCl 的电离。 [H+]=0.10mol·L -1，pH=1.00 b. 加入等体积 0.10 mol·L -1NaOH 溶液与 HCl 完全反应，剩余 NaHSO4 和 HAc，由于 NaHSO4 的浓度比 HAc 大，且强度比 HAc 强，因此只考虑 NaHSO4 的离解。设平衡时由 HSO4 - 电离的 H+浓度为 x，则 2 4 a 2 1.0 10 1.0 10 − − = = − K x x x=1.0×10-4，pH=4.00 6、将 H2C2O4 加入到 0.10 mol·L -1Na2CO3 溶液中，使其总浓度为 0.020mol·L -1，求溶液的 pH。 解：由于 H2C2O4 的 pKa1=1.20，pKa2=4.20，H2CO3 的 pKa1=6.40，pKa2=10.20，说明 H2C2O4 的酸性比H2CO3强，且H2C2O4的浓度远小于Na2CO3，因此混合溶液的主要存在型体为HCO3 - 和 CO3 2-，浓度分别为 0.04 和 0.06 mol·L -1，按照缓冲溶液计算
]Kxco =4.21×10"mol-L p=10.38 7、己知Cr的一级水解反应常数为1038，若只考虑一级水解，则0.010molL的Cr(C1O 的pH为多少？此时溶液中的C(OH+的分布系数是多大？ 解： C++H,0台CO2++H 平衡时0.01-x 001-x=K=10 x=1.18×103,pH=2.93 10-38 a“H+K118x10+10m=012 8、欲使100mL0.10molL的HC1溶液的pH从1.00增加至4.44，需加入固体NaAc多少克？ 解：加入固体NaAc后溶液变成HAc-NaAc缓冲溶液， [HAc]=0.10mol.L 、H+1=K,Ae=18x10×Ae=0“ IAc】 [Ac']=0.05molL ma=(0.1+0.05)×0.1=0.015 mac=0.015×82.03=1.23g 9、今用某弱酸HB及其盐配制缓冲溶液，其中HB的浓度为0.25mclL。于100mL该溶液 中加入200 ng NaOH,所得溶液的pH为5.60，问原来缓冲溶液的pH为多少？(HB的Ka=5.0 ×106) 200 解：加入的NaOH的浓度为 G-40.00x1000x0=005ml-L NaOH与HB反应生成NaB,使HB的浓度减小，设原来溶液中NaB的浓度为cg,则平 衡时HB的浓度为(0.25-0.05)=0.20moL,而NaB的浓度为cg+0.05
11 1 2 3 3 a2 4.21 10 mol L [CO ] [HCO ] [H ] − − − − + = K = pH=10.38 7、已知 Cr3+的一级水解反应常数为 10-3.8，若只考虑一级水解，则 0.010 mol·L -1 的 Cr(ClO4)3 的 pH 为多少？此时溶液中的 Cr(OH) 2+的分布系数是多大？ 解： 0.01- x x x Cr H O Cr(OH) H 2 2 3 平衡时 + + + + + 3.8 a 2 10 0.01 − = = − K x x x=1.18×10-3，pH=2.93 0.12 1.18 10 10 10 [H ] 3 3.8 3.8 a a Cr(OH)2 = + = + = − − − + + K K 8、欲使 100mL 0.10mol·L -1 的 HCl 溶液的 pH 从 1.00 增加至 4.44，需加入固体 NaAc 多少克？ 解：加入固体 NaAc 后溶液变成 HAc-NaAc 缓冲溶液， 1 [HAc] 0.10mol L − = 5 4.44 a 10 [Ac ] 0.10 1.8 10 [Ac ] [HAc] [H ] − − − − + = K = = - 1 [Ac ] 0.05mol L − = nNaAc = (0.1+ 0.05)0.1= 0.015 mNaAc = 0.01582.03 =1.23g 9、今用某弱酸 HB 及其盐配制缓冲溶液，其中 HB 的浓度为 0.25 mol·L -1。于 100mL 该溶液 中加入 200mg NaOH，所得溶液的 pH 为 5.60，问原来缓冲溶液的 pH 为多少？（HB 的 Ka=5.0 ×10-6） 解：加入的 NaOH 的浓度为 1 NaOH 0.05mol L 40.00 1000 0.1 200 − = c = NaOH 与 HB 反应生成 NaB，使 HB 的浓度减小，设原来溶液中 NaB 的浓度为 cB，则平 衡时 HB 的浓度为（0.25-0.05）=0.20 mol·L -1，而 NaB 的浓度为 cB+0.05