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注意:
计算加入固体NaA后的[A-]和[HA]时,要用简化处理,否则计算很烦琐,且没有必要。
解
(1)0.100mol·
L-1HA溶液的解离度α为1.32%,溶液解离平衡时,
[H+]=[A-]=1.33%×
0.100mol·
L-1=1.32×
10-3mol·
则Ka=[H+][A-]/[HA]=(1.32×
10-3)2/0.100=1.74×
10-5
(2)当加入NaA后,HA的解离则如下式进行
HA +H2O
H3O++A-
平衡时0.100-[H+]≈0.100(mol·
L-1)[H+]0.100+[H+]≈0.100(mol·
L-1)
根据[H+][A-]/[HA]=Ka
[H+]=Ka·
[HA]/[A-]=(1.74×
10-5×
0.100/0.100)mol·
=1.74×
10-5mol·
α=[H+]/c(HA)=1.74×
L-1/0.100mol·
10-4=0.0174%
例3-3有一固体混合物,仅由NaH2PO4和Na2HPO4组成,称取该混合物1.91g,用水溶解后,用容量瓶配成100.0ml,测得该溶液的凝固点为-0.651℃
(1)试计算该溶液的pH,
(2)计算溶液的渗透浓度(忽略离子强度的影响)。
(已知H3PO4的pKa1=2.12、pKa2=7.21、pKa3=12.67;
Mr(NaH2PO4)=120.0,Mr(Na2HPO4)=141.9;
Kf=1.86K·
kg·
mol-1)
析
(1)由溶液的凝固点为-0.651℃,再根据△Tf=∑Kf·
ic,结合NaH2PO4和Na2HPO4的质量为1.91g,就可计算出c(NaH2PO4)和c(Na2HPO4),再由的Ka2表达式可计算出氢离子的浓度,从而计算溶液的pH值。
(2)由c(NaH2PO4)和c(Na2HPO4)可计算溶液的渗透浓度。
本题的关键是应用稀溶液的依数性的凝固点降低值来计算浓度,再由解离平衡常数计算[H+],得出pH值。
由浓度可求出溶液的渗透浓度。
解
(1)设混合物中NaH2PO4为ygNa2HPO4则为(1.91-y)g
根据△Tf=∑Kf·
ic=M(2×
Kf=0.651K
解得y=1.20gNaH2PO4为1.91g-1.20g=0.71g
则c(NaH2PO4)=
0.100mol·
L-1
c(Na2HPO4)=
=0.050mol·
∵H2PO4-
H++HPO42-
Ka2=
pH=-lg[H+]=-lg(2×
Ka2)=6.91
(2)溶液的渗透浓度为:
2×
c(NaH2PO4)+3×
c(Na2HPO4)=350mmol·
例3-4已知某一弱酸HA的Ka=2.0×
10-4
(1)试计算c(HA)=0.20mol·
L-1溶液的pH。
(2)向上述溶液加入等体积等浓度的NH3·
H2O溶液pH等于多少?
已知
Kb(NH3·
H2O)=1.79×
析
(1)由Ka和c(HA)的条件可知,可用一元酸的近似公式来计算[H+],求pH值。
(2)在HA溶液中加入NH3·
H2O,两者会发生反应,其溶液的pH值的大小取决于反应后溶液中的物质。
解
(1)
>
500
∴[H+]=
=6.32×
10-3mol·
pH=2.20
(2)HA+NH3·
H2O=NH4A+H2O
反应后,溶液只有NH4A,是两性物质,则
pH=
=6.5
例3-5在含有0.01mol·
L-1[I-]和0.01mol·
L-1[Cl-]的溶液中,滴加AgNO3溶液时,哪种离子最先沉淀?
当第二种离子刚开始沉淀时,溶液中的第一种离子浓度为多少?
(忽略溶液体积的变化)。
析
(1)由Ksp(AgCl)和Ksp(AgI)计算出AgCl、AgI开始沉淀时所需的Ag+最低浓度,其值较少的为先沉淀,抓住这个规律就可解些题了。
(2)当第二种离子刚开始沉淀时,即表示最先沉淀的离子,[Ag+]达到第二种离子沉淀时的浓度(这是本题的关键所在),由此可计算出溶液中的第一种离子浓度。
解Ksp(AgCl)=1.77×
10-10、Ksp(AgI)=8.51×
10-17,
AgCl开始沉淀时所需的Ag+最低浓度:
[Ag+]=Ksp(AgCl)/[Cl-]=(1.77×
10-10/0.01)mol·
L-1=1.77×
10-8mol·
AgI开始沉淀时所需的Ag+最低浓度:
[Ag+]=Ksp(AgI)/[I-]=(8.51×
10-17/0.01)mol·
L-1=8.51×
10-15mol·
计算表明,沉淀I-所需的[Ag+]远比沉淀Cl-所需的[Ag+]少,所以AgI的离子积最先达到溶度积常数而先生成淡黄色沉淀。
当加入的[Ag+]=1.77×
L-1时,AgCl开始沉淀,此时溶液中剩余的-浓度为:
[I-]=Ksp(AgI)/[Ag+]=(8.51×
10-17/1.77×
10-8)mol·
L-1=4.81×
10-9mol·
例3-6将500mlc(AlCl3)=0.2mol·
L-1和500mlc(NH3·
H2O)=0.2mol·
L-1混合,求:
(1)混合后溶液是否有沉淀生成?
请通过计算加以说明。
(2)若有沉淀要加入多少克NH4Cl,才能使溶液无Al(OH)3沉淀?
(忽略加入NH4Cl固体引起的体积变化)(已知Ksp,Al(OH)3=3.70×
10-15,Kb=1.75×
10-5,M(NH4Cl)=53.5)
析
(1)先求出混合后[Al3+]和[OH-],尤其关键的是要通过c(NH3·
H2O)一元弱碱的简化计算公式求出[OH-],可由IP=[Al3+][OH-]3求出离子积,与Ksp比较,即可判断有无沉淀生成。
(2)要通过c(NH3·
H2O)和[NH4+]来计算[OH-],这个[OH-]必须小于Al(OH)3沉淀所需要的[OH-]。
解
(1)对于混合溶液,∵cKb>>20KWc/Kb>500
∴[OH-]=
=
mol·
IP=[Al3+][OH-]3=
×
(1.32×
10-3)3=2.32×
10-10>Ksp
有沉淀生成
(2)要使沉淀溶解,设加入xgNH4Cl,则[NH4+]=
要使无Al(OH)3↓,则:
[OH-]≤
L-1=3.33×
L-
∴[NH4+]=
L-1=0.0526mol·
x=0.0526mol·
L-1×
1L×
53.5g·
mol-1=2.81g
学生自测题[TOP]判断题选择题填空题问答题计算题
一、判断题(对的打√,错的打×
,共10分)
1.当难溶电解质的离子积等于其溶度积常数时,该溶液没有沉淀生成,所以此溶液是未饱和的溶液。
(n)
2.当某弱酸稀释时,其解离度增大,溶液的酸也增大。
3.两种难溶电解质,Ksp越大者,其溶解度也越大。
n()
4.任何一元弱酸的[H+]都等于
。
5.由共轭酸碱对的Ka和Kb关系可知,酸的强度越大,其共轭碱的强度越弱。
()
6.已知Ka(HAc)大于Ka(HCN),所以CN–是比Ac–强的碱。
7.同一种物质不能同时起酸和碱的作用。
8.难溶电解质的溶度积常数与离子积的表达式一样,它们所表达的意义是相同的。
9.在HAc溶液中加入NaAc将产生同离子效应,使[H+]降低;
而加入HCl也将产生同离子效应,使[Ac-]降低。
10.BaSO4在纯水中的溶解度与在生理盐水中都一样。
二、选择题(将每题一个正确答案的标号选出,每题2分,共30分)[TOP]
1.在纯水中,加入一些酸,其溶液的(c)
A.[H+]与[OH-]乘积变大B.[H+]与[OH-]乘积变小
C.[H+]与[OH-]乘积不变D.[H+]等于[OH-]
E.以上说法都不对
2.在NH3的水解平衡NH3+H2ONH4++OH-中,为使[OH-]增大,可行的方法是(d)
A.加H2OB.加NH4Cl
C.加HAcD.加NaClE.加HCl
3.已知H2A的Ka1为10-7,Ka2为10-3,那么0.1mol·
L-1[H2A]水溶液的pH为(d)
A.13B.2C.3D.4E.7
4.c(HA)=0.050mol·
L-1的溶液的pH=5.35,则HA的Ka等于()
A.2.0×
10-11B.4.0×
10-11C.4.5×
10-6
D.8.9×
10-5E.5.0×
10-2
5.下列溶液的浓度均为0.1mol·
L-1,其pH小于7的是()
A.NaAcB.Na2CO3C.Na3PO4D.NH4ClE.Na2S
6.0.1mol·
L-1HA溶液(Ka=1.0×
10-5)的pH为()
A.2.0B.2.5C.3.0D.4.0E.5.0
7.0.20mol·
L-1H3PO4溶液与0.20mol·
L-1的Na3PO4溶液等体积混合(H3PO4的pKa1=2.12,pKa2=7.21,pKa3=12.32),混合后溶液的pH为
()
A.7.21B.4.67C.2.12D.9.77E.12.32
8.已知Mg(OH)2的Ksp=5.61×
10-12,Mg(OH)2的溶解度为()
A.1.12×
10-4mol·
L-1B.1.50×
L-1C.1.20×
10-6mol·
D.2.05×
L-1E.3.46×
9.在0.1mol·
L-1的NH3·
H2O溶液中,加入一些NH4Cl固体,则()
A.NH3的Kb增大B.NH3的Kb减少C.溶液pH增大
D.溶液pH减少E.不变
10.常温下0.1mol·
L-1HA溶液的pH为3,则NaA溶液的pH为()
A.3.00B.8.00C.9.00D.10.00E.11.00
11.Al(OH)3的溶解度(S)与溶度积常数(Ksp)之间的关系是(d)
A.S=(Ksp)1/2
B.S=(
Ksp)1/2C.S=(Ksp)1/3
D.S=(
Ksp)1/4E.S=(Ksp)1/4
12.下列物质哪一种物质的溶液的pH与浓度基本无关?
A.NaOHB.Na3PO4C.NaAc
D.NH4CNE.H3PO4
13.已知某弱酸HA的浓度c(HA)为0.1mol·
L-1,测得该溶液在37℃时的渗透压力为283.5kPa,则该物质的解离度为()
A.1%B.5%C.10%D.20%E.30%
14.某温度时,纯水的pH为6.5,则其pOH应为()
A.7.5B.6.5C.7
D.小于6.5E.大于7.5
15.已知HCN的Ka=5.0×
10-10,则CN-的Kb等于()
10-5B.5.0×
10-10C.5.0×
10-24
D.2.2×
10-6E.5.0×
三、填空题(每空1分,共16分)[TOP]
1.H2O、NH3、HPO42-、OH-在水溶液中的碱性,由弱到强排列的顺序是。
2.根据强电解质溶液理论,强电解质在水溶液的解离度不是100%的原因是溶液中。
3.NH3为酸,NH4+为碱,它们的组成仅相差 ,因此称为 。
4.离子积(IP)和溶度积(Ksp)的区别:
前者是 时溶液离子浓度幂之乘积,而后者是 时溶液离子浓度幂之乘积。
它是一个 。
5.某难溶电解质M3X2,其溶解度S与溶度积常数Ksp的关系为 。
6.M(OH)2的溶解度S为1.0×
10-10mol·
L-1,N(OH)2的溶解度S为1.0×
L-1,因此,它们的溶度积常数Ksp, 大于 ;
而饱和溶液时pH 大于 。
7.0.1mol·
L-1H2A溶液中,[A2-]近似Ka2。
8.相同浓度相同体积NaOH与H2A(已知其pKa1、pKa2)混合,混合后溶液的pH为 。
9.pH=4.0的溶液与pH=10.0的溶液等体积混合,混合溶液的pH为 7 。
10.某一元弱酸的浓度为c时,其解离度为b,如果将它的浓度稀释至c/4,这时其解离度变为 。
四、问答题(20分)[TOP]
1.解释Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液中。
2.在饱和氢硫酸H2S溶液中H+(aq)与S2-(aq)浓度之比是否2:
1?
(已知 Ka1=8.91×
10-8,Ka2=1.12×
10-12)
3.NaH2PO4在水溶液中呈酸性,而Na2HPO4在水溶液中却是呈碱性,为什么?
4.如何应用溶度积常数来比较难溶强电解质的溶解度?
5.同离子效应和盐效应对难溶强电解质的溶解度有什么影响?
6.难溶强电解质的溶度积常数越大,其溶解度也越大吗?
为什么?
五、计算题(24分)[TOP]
1.已知某酸H3A的Ka1=10-4、Ka2=10-7、Ka3=10-11。
(1)计算0.1mol·
L-1H3A水溶液的pH、[H2A-]、[HA2-]、[A3-].
(2)0.20mol·
L-1H3A溶液与0.10mol·
L-1的NaOH溶液等体积混合,pH为多少?
(3)若0.20mol·
L-1H3A溶液与0.30mol·
L-1的NaOH溶液等体积混合,pH又为多少?
(4)若0.20mol·
L-1H3A溶液与0.50mol·
2.MX是难溶强电解质,0℃时在100g水中只能溶解0.8195gMX,设其溶解度随温度变化不大,测得饱和MX溶液的凝固点为-0.293℃[已知Kf(H2O)=1.86]求:
(1)MX的摩尔质量(g·
mol·
L-1),
(2)0℃时,Ksp(MX)为多少?
3.将c(MX3)=0.2mol·
L-1和c(NaA)0.2mol·
L-1等体积混合,
(1)混合液有无沉淀?
(2)若有沉淀生成,溶液中加入HA的浓度应为多少mol·
L-1,才能使溶液无M(OH)3沉淀?
(忽略加入HA后引起的体积变化;
已知Ksp[M(OH)3]=1.0×
10-13Ka(HA)=1.0×
10-9)
4.已知某二元弱酸H2A的解离常数为Ka1=1.0×
10-4,Ka2=1.0×
10-7,试计算下列溶液的pH及渗透压力(温度为298K):
(1)c(Na2A)=0.01mol·
L-1的Na2A溶液;
(2)c(NaHA)=0.05mol·
L-1的NaHA溶液;
(3)上述两种溶液等体积混合后所得的溶液。
6.血浆中铁离子的总浓度为5.0×
L-1,310K时Ksp(Fe(OH)3)=2.8×
10-39,假定Kw=1.0×
10-14,
(1)计算使99%Fe3+离子沉淀的pH。
(2)试讨论在pH=7.4时,血浆中铁离子的存在状态。
学生自测答案[TOP]
一、判断题
1.×
2.×
3.×
4.×
5.√6.√7.×
8.×
9.×
10.×
二、选择题
1.C2.D3.D4.B5.D6.C7.A8.A9.C10.D11.D12.D13.C14.A15.A
三、填空题
1.H2O、NH3、HPO42-、OH-
2.形成离子氛
3.一个质子;
共轭酸碱对
4.任何状态;
平衡状态;
常数
5.S=
6.N(OH)2+;
M(OH)2;
N(OH)2;
M(OH)2
7.等于
8.pH=
(pKa1+pKa2)
9.7.00
10.2b
四、问答题(略)
五、计算题
1.
(1)2.5;
3.2×
10-3;
1.0×
10-7;
10-16
(2)4.00(3)7.00(4)11.00
2.
(1)104g·
mol-1
(2)6.2×
10-3
3.
(1)IP=2.32×
10-10>Ksp,有沉淀生成
(2)溶液中加入HA的浓度应为0.01mol·
L-1,才能使溶液无M(OH)3沉淀。
4.
(1)10;
743.2kPa
(2)5.5;
247.8kPa(3)7.3;
495.5kPa
5.
(1)IP=2.5×
10-4>
Ksp(AgCl)有沉淀生成。
(2)100mol·
6.
(1)3.26
(2)在pH=7.4时,仅有1.8×
10-19mol·
L-1铁离子可以存在血浆中,说明血浆中铁离子必定与其他物质配合,以配离子(在这种情况下主要是铁蛋白)的形式存在。
章后习题答案[TOP]
1.用浓度计算:
π=icRT=2×
0.0050mol·
8.314J·
mol-1·
K-1×
298K×
=25kPa
用活度计算:
π’=icRT=2×
0.92×
=23kPa
2.
酸
H2O
H3O+
H2CO3
HCO3-
NH4+
NH3+CH2COO-
H2S
HS-
共轭碱
OH-
CO32-
NH3
NH2CH2COO-
S2-
3.
碱
HPO42-
HAc
NH2-
[Al(H2O)5OH]2+
NH3+CHCOO-
共轭酸
H2PO4-
H2Ac+
[Al(H2O)6]3+
NH3+CH2COOH
4.
(1)若c(H3PO4)=O.10mol·
L-1,则溶液中各离子浓度由大到小为:
离子H+H2PO4-HPO42-OH-PO43-
浓度/mol·
L-12.4×
10-22.4×
10-26.2×
10-84.2×
10-135.7×
10-19
其中H+浓度并不是PO43-浓度的3倍。
(2)当溶液的cKa2>
20Kw,且c>
20Ka1
NaHCO3:
(pKa1+pKa2)=
(6.37+10.25)=8.31碱性
NaH2PO4:
pH=
(pKa1+pKa2)=
(2.12+7.21)=4.66酸性
5.Na+离子和Cl-离子对BaSO4起到盐效应作用使溶解度增大,但对AgCl却起到同离子效应作用而使溶解度降低。
6.
(1)盐酸和
(2)AgNO3,由于同离子效应,将使AgCl的溶解度降低;
(3)KNO3则由于盐效应,将使AgCl的溶解度稍有增加;
(4)氨水,由于氨与银离子形成了配离子将使游离的Ag+大大地减少,AgCl的溶解度大大地增加。
7.
=9.44×
[HS-]≈[H+]=9.44×
L-1。
=1.12×
10-12
[S2-]≈Ka2=1.12×
10-12mol·
8.(略)
9.
(1)K=
,反应正向进行;
(2)K=
(3)K=
,反应逆向进行;
(4)()K=
,反应逆向进行。
10.在H2S和HCl混合溶液中存在二步质子平衡,
第一步H2S+H2O
HS-+H3O+
0.1mol·
L-1xmol·
L-10.3mol·
,x=3.0×
10-8
第二步HS-+H2O
S2-+H3O+
3.0×
L-1ymol·
,
[S2-]=ymol·
L-1=1.1×
11.
(1)生成c(Na2HPO4)=0.05mol·
(pKa2+pKa3)=1/2(7.21+12.67)=9.94
(2)混合时,c(Na3PO4)=0.05mol·
L-1,c(HCl)=0.10mol·
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- 普通 化学 习题 03