分析化学第六章酸碱滴定习题答案.docx
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分析化学第六章酸碱滴定习题答案
第六章酸碱滴定
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1.写出下列各酸得共轭碱:
H2O,H2C2O4,H2PO4-,HCO3-,C6H5OH,C6H5NH3+,HS-,Fe(H2O)63+,R-NH+CH2COOH、
答:
H2O得共轭碱为OH-;;
H2C2O4得共轭碱为HC2O4-;
H2PO4-得共轭碱为HPO42-;
HCO3-得共轭碱为CO32-;;
C6H5OH得共轭碱为C6H5O-;
C6H5NH3+得共轭碱为C6H5NH2;
HS-得共轭碱为S2-;
Fe(H2O)63+得共轭碱为Fe(H2O)5(OH)2+;
R-NH2+CH2COOH得共轭碱为R-NHCH2COOH。
2、写出下列各碱得共轭酸:
H2O,NO3-,HSO4-,S2-,C6H5O-,Cu(H2O)2(OH)2,(CH2)6N4,
R—NHCH2COO-,。
答:
H2O得共轭酸为H+;
NO3-得共轭酸为HNO3;
HSO4-得共轭酸为H2SO4;
S2得共轭酸为HS-;
C6H5O-得共轭酸为C6H5OH
Cu(H2O)2(OH)2得共轭酸为Cu(H2O)3(OH)+;
(CH2)6N4得共轭酸为(CH2)4N4H+;
R—NHCH2COO-得共轭酸为R—NHCHCOOH,
得共轭酸为
3.根据物料平衡与电荷平衡写出
(1)(NH4)2CO3,
(2)NH4HCO3溶液得PBE,浓度为c(mol·L-1)。
答:
(1)MBE:
[NH4+]+[NH3]=2c;[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]=c
CBE:
[NH4+]+[H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]
PBE:
[H+]+2[H2CO3]+[HCO3-]=[NH3]+[OH-]
(2)MBE:
[NH4+]+[NH3]=c;[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]=c
CBE:
[NH4+]+[H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]
PBE:
[H+]+[H2CO3]=[NH3]+[OH-]+[CO32-]
$4.写出下列酸碱组分得MBE、CEB与PBE(设定质子参考水准直接写出),浓度为c(mol·L-1)。
(1)KHP
(2)NaNH4HPO4(3)NH4H2PO4(4)NH4CN
答:
(1)MBE:
[K+]=c
[H2P]+[HP-]+[P2-]=c
CBE:
[K+]+[H+]=2[P2-]+[OH-]+[HP-]
PBE:
[H+]+[H2P]=[P2-]+[OH-]
(2)MBE:
[Na+]=[NH4+]=c
[H2PO4-]+[H3PO4]+[HPO42-]+[PO43-]=c
CBE:
[Na+]+[NH4+]+[H+]=[OH-]+[H2PO4-]+2[HPO42-]+3[PO43-]
PBE:
[H+]+[H2PO4-]+2[H3PO4]=[OH-]+[NH3]+[PO43-]
(3)MBE:
[NH4+]=c
[H3PO4]+[H2PO4-]+[HPO42-]+[PO43-]=c
CBE:
[NH4+]+[H+]=[H2PO4]+2[HPO42-]+3[PO43-]+[OH-]
PBE:
[H+]+[H3PO4]=[OH-]+[NH3]+[HPO42-]+2[PO43-]
(4)MBE:
[NH4+]=c
[CN-]+[HCN]=c
CBE:
[NH4+]+[H+]=[OH-]+[CN-]
PBE:
[HCN]+[H+]=[NH3]+[OH-]
5、
(1)讨论两种一元弱酸混合溶液得酸碱平衡问题,推导其H+浓度计算公式。
(2)0、10mol·L-1NH4Cl与0、10mol·L-1H3BO3混合液得pH值。
答:
(1)设HB1与HB2分别为两种一元弱酸,浓度分别为CHB1与CHB2mol·L-1。
两种酸得混合液得PBE为
[H+]=[OH-]+[B1-]+[B2-]
混合液就是酸性,忽略水得电离,即[OH-]项可忽略,并代入有关平衡常数式得如下近似式
(1)
当两种都较弱,可忽略其离解得影响,[HB1]≈CHB1,[HB2]≈CHB2。
式
(1)简化为
(2)
若两种酸都不太弱,先由式
(2)近似求得[H+],对式
(1)进行逐步逼近求解。
(2)
根据公式得:
pH=lg1、07×10-5=4、97
6.根据图5—3说明NaH2PO4—Na2HPO4缓冲溶液适用得pH范围。
答:
范围为7、2±1。
7.若要配制
(1)pH=3、0,
(2)pH=4、0得缓冲溶液,现有下列物质,问应该选那种缓冲体系?
有关常数见附录一之表1。
(1)
(2)HCOOH(3)CH2ClCOOH(4)NH3+CH2COOH(氨基乙酸盐)
答:
(1)pKa1=2、95pKa2=5、41故pH=(pKa1+pKa2)/2=(2、95+5、41)/2=4、18
(2)pKa=3、74
(3)pKa=2、86
(4)pKa1=2、35pKa2=9、60故pH=(pKa1+pKa2)/2=(2、35+9、60)/2=5、98
所以配制pH=3、0得溶液须选
(2),(3);配制pH=4、0须选
(1),
(2)。
$8.下列酸碱溶液浓度均为0、10mol·L-1,能否采用等浓度得滴定剂直接准确进行滴定?
(1)HF
(2)KHP(3)NH3+CH2COONa(4)NaHS(5)NaHCO3
(6)(CH2)6N4(7)(CH2)6N4·HCl(8)CH3NH2
答:
(1)Ka=7、2×10-4,CspKa=0、1×7、2×10-4=7、2×10-5>10-8
(2)Ka2=3、9×10-6,CspKa2=0、1×3、9×10-6=3、9×10-7>10-8
(3)Ka2=2、5×10-10,CspKa2=0、1×2、5×10-10=2、5×10-11<10-8
(4)Ka1=5、7×10-8,Kb2=Kw/Ka1=1、0×10-14/5、7×10-8=1、8×10-7,
CspKb2=0、1×1、8×10-7=1、8×10-8>10-8
(5)Ka2=5、6×10-11,Kb1=Kw/Ka2=1、0×10-14/5、6×10-11=1、8×10-4,
CspKb1=0、1×1、8×10-4=1、8×10-5>10-8
(6)Kb=1、4×10-9,CspKb=0、1×1、4×10-9=1、4×10-10<10-8
(7)Kb=1、4×10-9,Ka=Kw/Kb=1、0×10-14/1、4×10-9=1、7×10-6,
CspKa=0、1×1、7×10-6=1、7×10-7>10-8
(8)Kb=4、2×10-4,CspKb=0、1×4、2×10-4=4、2×10-5>10-8
根据CspKa≥10-8可直接滴定,查表计算只(3)、(6)不能直接准确滴定,其余可直接滴定。
$9.强碱(酸)滴定一元弱酸(碱),cspKa(Kb)≥10-8就可以直接准确滴定。
如果用Kt表示滴定反应得形成常数,那么该反应得cspKt应为多少?
解:
因为CspKa≥10-8,Ka=Kt•Kw,
故:
CspKt≥106
10.为什么一般都用强酸(碱)溶液作酸(碱)标准溶液?
为什么酸(碱)标准溶液得浓度不宜太浓或太稀?
答:
用强酸或强碱作滴定剂时,其滴定反应为:
H++OH-=H2O
Kt===1、0×1014(25℃)
此类滴定反应得平衡常数Kt相当大,反应进行得十分完全。
但酸(碱)标准溶液得浓度太浓时,滴定终点时过量得体积一定,因而误差增大;若太稀,终点时指示剂变色不明显,故滴定得体积也会增大,致使误差增大。
故酸(碱)标准溶液得浓度均不宜太浓或太稀。
11.下列多元酸(碱)、混合酸(碱)溶液中每种酸(碱)得分析浓度均为0、10mol·L-1(标明得除外),能否用等浓度得滴定剂准确进行分布滴定或分别滴定?
如能直接滴定(包括滴总量),根据计算得pHsp选择适宜得指示剂。
(1)H3AsO4
(2)H2C2O4
(3)0、40mol·L-1乙二胺(4)NaOH+(CH2)6N4
(5)邻苯二甲酸(6)联氨
(7)H2SO4+H3PO4(8)乙胺+吡啶
答:
根据CspKa(Kb)≥10-8,pCsp+pKa(Kb)≥8及Ka1/Ka2>105,pKa1-pKa2>5可直接计算得知就是否可进行滴定。
(1)H3AsO4Ka1=6、3×10-3,pKa1=2、20;Ka2=1、0×10-7,pKa2=7、00;Ka3=3、2×10-12,pKa3=11、50、
故可直接滴定一级与二级,三级不能滴定。
pHsp=(pKa1+pKa2)=4、60溴甲酚绿;
pHsp=(pKa2+pKa3)=9、25酚酞。
(2)H2C2O4pKa1=1、22;pKa2=4、19
pHsp=14-pcKb1/2=14+(lg0、1/3-14+4、19)=8、36Ka1/Ka2<10-5
故可直接滴定一、二级氢,酚酞,由无色变为红色;
(3)0、40mol·L-1乙二胺pKb1=4、07;pKb2=7、15
cKb2=0、4×7、1×10-8>10-8
pHsp=pcKa1/2=(lg0、4/3+14-7、15)/2=2、99
故可同时滴定一、二级,甲基黄,由黄色变为红色;
(4)NaOH+(CH2)6N4pKb=8、85
pHsp=14-pcKb/2=14+(lg0、1/2-8、85)/2=8、92
故可直接滴定NaOH,酚酞,有无色变为红色;
(5)邻苯二甲酸pKa1=2、95;pKa2=5、41
pHsp=pKW-pcKb1/2=14+[lg0、05-(14-5、41)]/2=8、90
故可直接滴定一、二级氢,酚酞,由无色变为红色;
(6)联氨pKb1=5、52;pKb2=14、12
pHsp=pcKa2/2=(-lg0、1/2+14-5、52)/2=6、22
故可直接滴定一级,甲基红,由黄色变为红色;
(7)H2SO4+H3PO4pHsp=[(pcKa1Ka2/(c+Ka1)]/2=4、70
甲基红,由黄色变为红色
pHsp=[(p(Ka2(cKa3+Kaw)/c]/2=9、66
故可直接滴定到磷酸二氢盐、磷酸一氢盐,酚酞,由无色变为红色;(8)乙胺+吡啶pKb1=3、25pKb2=8、77
pHsp=pcKa/2=(-lg0、1/2+14-3、25)/2=6、03
故可直接滴定乙胺,甲基红,由红色变为黄色。
12.HCl与HAc得混合溶液(浓度均为0、10mol·L-1),能否以甲基橙为指示剂?
用0、1000mol·L-1NaOH溶液直接滴定其中得HCl,此时有多少HAc参与了反应?
解:
C1=0、10mol•L-1,Ka2=1、8×10-5,所以
(1)不能以甲基橙为指示剂准确滴定HCl
(2)因为甲基橙得变色范围为3、1~4、4
所以当pH=4、0时为变色转折点
pH=pKa+lg
4、0=4、74+lg
x%=15%
$13.今有H2SO4与(NH4)2SO4得混合溶液,浓度均为0、050mol·L-1,欲用0、1000mol·L-1NaOH溶液滴定,试问:
(1)能否准确滴定其中得H2SO4?
为什么?
采用什么指示剂?
(2)如何用酸碱滴定法测定混合溶液中(NH4)2SO4得含量?
指示剂又就是什么?
解:
(1)能。
因为H2SO4得第二步电离常数pKa2=2、00,而NH4+得电离常数pKa=9、26,所以能完全准确滴定其中得H2SO4,可以采用甲基橙或酚酞作指示剂。
(2)可以用蒸馏法,即向混合溶液中加入过量得浓碱溶液,加热使NH3逸出,并用过量得H3BO3溶液吸收,然后用HCl标准溶液滴定H3BO3吸收液:
NH3+H3BO3==NH4+H2BO3-
H++H2BO3-==H3BO3
终点得产物就是H3BO3与NH4+(混合弱酸),pH≈5,可用甲基橙作指示剂,按下式计算含量:
$14.判断下列情况对测定结果得影响:
(1)用混有少量得邻苯二甲酸得邻苯二甲酸氢钾标定NaOH溶液得浓度;
(2)用吸收了CO2得NaOH标准溶液滴定H3PO4至第一计量点;继续滴定至第二计量点时,对测定结果各如何影响?
答:
(1)使测定值偏小。
(2)使第一计量点测定值不影响,第二计量点偏大。
15.一试液可能就是NaOH、NaHCO3、、Na2CO3或它们得固体混合物得溶液。
用20、00mL0、1000mol·L-1HCl标准溶液,以酚酞为指示剂可滴定至终点。
问在下列情况下,继以甲基橙作指示剂滴定至终点,还需加入多少毫升HCl溶液?
第三种情况试液得组成如何?
(1)试液中所含NaOH与Na2CO3、物质得量比为3∶1;
(2)原固体试样中所含NaHCO3与NaOH得物质量比为2∶1;
(3)加入甲基橙后滴半滴HCl溶液,试液即成重点颜色。
答:
(1)还需加入HCl为;20、00÷4=5、00mL
(2)还需加入HCl为:
20、00×2=40、00mL
(3)由NaOH组成。
16.用酸碱滴定法测定下述物质得含量,当它们均按指定得方程式进行反应时,被测物质与H+得物质得量之比各就是多少?
(1)Na2CO3,Al2(CO3)3,CaCO3(CO32-+2H+=CO2+H2O)。
(2)Na2B4O7·10H2O,B2O3,NaBO2·4H2O,B(B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3)。
答:
(1)物质得量之比分别为:
1∶2、1∶6、1∶2。
(2)物质得量之比分别为:
1∶2、1∶2、1∶1、1∶1。
$17.酸碱滴定法选择指示剂时可以不考虑得因素:
A、滴定突跃得范围;B、指示剂得变色范围;
C、指示剂得颜色变化;D、指示剂相对分子质量得大小
E.滴定方向
答:
选D
$18.计算下列各溶液得pH:
(1)2、0×10-7mol·L-1HCl
(2)0、020mol·L-1H2SO4
(3)0、10mol·L-1NH4Cl(4)0、025mol·L-1HCOOH
(5)1、0×10-4mol·L-1HCN(6)1、0×10-4mol·L-1NaCN
(7)0、10mol·L-1(CH2)6N4(8)0、10mol·L-1NH4CN
(9)0、010mol·L-1KHP(10)0、10mol·L-1Na2S
(11)0、10mol·L-1NH3CH2COOH(氨基乙酸盐)
解:
(1)pH=7-lg2=6、62
(2)
=5、123
pH=lg[H+]=1、59
(3)[H+]==
pH=-lg[H+]=5、13
(4)[H+]==
pH=-lg[H+]=2、69
(5)[H+]==
pH=-lg[H+]=6、54
(6)[OH-]=
pOH=4、51pH=9、49
(7)[OH-]=
pOH=4、93pH=9、07
(8)[OH-]=
pH=9、20
(9)
pOH=9、82pH=4、18
(10)[OH-]=
pOH=0、04pH=13、96
(11)[H+]=
pH=1、67
$19.计算0、010mol·L-1H3PO4溶液中
(1)HPO42-,
(2)PO43-得浓度
解:
∵。
=>40Ka2Ka2>>Ka2
且CKa1=0、01×7、6×10-3
∴H3PO4得第二级、第三级解离与水得解离均又被忽略。
于就是可以按一元酸来处理,
又因为
故
=1、14×10-2mol、L-1
$20.
(1)250mgNa2C2O4溶解并稀释至500mL,计算pH=4、00时该溶液中各种型体得浓度。
(2)计算pH=1、00时,0、10mol·L-1H2S溶液中各型体得浓度。
解:
(1)[H
根据多元酸(碱)各型体得分布分数可直接计算有:
CKa1=5、9×10-2,CKa2=6、4×10-5
Na2C2O4在酸性水溶液中以三种形式分布即:
C2O42-、HC2O4-与H2C2O4。
其中:
=
=1、41×10-3mol·L-1
(2)H2S得Ka1=5、7×10-8,Ka2=1、2×10-15,
由多元酸(碱)各型体分布分数有:
=0、1mol·L-1
=5、7×10-8mol·L-1
=6、84×10-2mol·L-1
$21.20、0g六亚甲基四胺加12mol·L-1HCl溶液4、0mL,最后配制成100mL溶液,其pH为多少?
解:
形成(CH2)6N4—HCl缓冲溶液,计算知:
故体系为(CH2)6N4-(CH2)6N4H+缓冲体系,,,则
$22.若配制pH=10、00,得NH3-NH4Cl缓冲溶液1、0L,问需要15mol·L-1得氨水多少毫升?
需要NH4Cl多少克?
解:
由缓冲溶液计算公式,得10=9、26+lg
lg=0、74,=0、85mol
又
则
即需为0、85mol
则
即NH4Cl为0、15mol0、15×53、5=8、0g
$23.欲配制100mL氨基乙酸缓冲溶液,其总浓度c=0、10mol·L-1,pH=2、00,需氨基乙酸多少克?
还需加多少毫升1、0mol·L-1酸或碱?
已知氨基乙酸得摩尔质量M=75、07g·mol-1。
解:
1)设需氨基乙酸xg,由题意可知
∵
∴
(2)因为氨基乙酸为两性物质,所以应加一元强酸HCl,才能使溶液得pH=2、00。
设应加ymLHCl
y=6、9mL
$24.
(1)在100mL由1、0mol·L-1HAc与1、0mol·L-1NaAc组成得缓冲溶液中,加入1、0mL6、00、1000mol·L-1NaOH溶液滴定后,溶液得pH有何变化?
(2)若在100mLpH=5、00得HAc-NaAc缓冲溶液中加入1、0mL6、0mol·L-1NaOH后,溶液得pH增大0、10单位。
问此缓冲溶液中HAc、NaAc得分析浓度各为多少?
解:
(1)mol·L-1
mol·L-1
pH1-pH2=0、05
(2)设原[HAc-]为x,[NaAc]为y。
则
得x=0、40mol•L-1
y=0、72mol•L-1
$25.计算下列标准缓冲溶液得pH(考虑离子强度得影响):
(1)0、034mol·L-1饱与酒石酸氢钾溶液;
(2)0、010mol·L-1硼砂溶液。
解:
(1)
=
(2)硼砂溶液中有如下酸碱平衡
B4O72-+5H2O=2H2BO3-+2H3BO3
因此硼砂溶液为缓冲体系。
考虑离子强度影响:
溶液中
则
26.某一弱酸HA试样1、250g用水溶液稀释至50、00mL,可用41、20mL0、09000mol·L-1NaOH滴定至计量点。
当加入8、24mLNaOH时溶液得pH=4、30。
(1)求该弱酸得摩尔质量;
(2)计算弱酸得解离常数Ka与计量点得pH;选择何种指示剂?
解:
(1)由
得M=337、1g/mol
(2)
Ka=1、3×10-5
故酚酞为指示剂。
$27.取25、00mL苯甲酸溶液,用20、70mL0、1000mol·L-1NaOH溶液滴定至计量点。
(1)计算苯甲酸溶液得浓度;
(2)求计量点得pH;(3)应选择那种指示剂。
解:
(1)设苯甲酸得浓度为x
则
得x=0、08280mol•L-1
(2)当达计量点时,苯甲酸完全为苯甲酸钠,酸度完全由苯甲酸根决定、
pOH=5、58
pH=8、42
(3)酚酞为指示剂。
$28.计算用0、1000mol·L-1HCl溶液滴定20、00mL0、10mol·L-1NH3溶液时、
(1)计量点;
(2)计量点前后±0、1%相对误差时溶液得pH;(3)选择那种指示剂?
解:
(1)
得[H+]=
pH=5、28
(2)
(3)
甲基红为指示剂。
$29.计算用0、1000mol·L-1HCl溶液滴定0、050mol·L-1Na2B4O7溶液至计量点时得pH(B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3)。
选用何种指示剂?
解:
在计量点时,刚好反应
pH=5、12
故溴甲酚绿为指示剂。
$30.二元酸H2B在pH=1、50时,;pH=6、50时,。
(1)求H2B得Ka1与Ka2;
(2)能否以0、1000mol·L-1NaOH分步滴定0、10mol·L-1得H2B;
(3)计算计量点时溶液得pH;
(4)选择适宜得指示剂。
解:
(1)则
当pH=1、5时则Ka1=10-1、50
同理则
当pH=6、50时则Ka2=10-6、50
(2)CKa1=10-8且,所以可以用来分步滴定H2B。
(3):
则pH=4、10
二级电离
则pH=9、51
(4)
分别选择选用甲基橙与酚酞。
$31.计算下述情况时得终点误差:
(1)用0、1000mol·L-1NaOH溶液滴定0、10mol·L-1HCl溶液,以甲基红(pHep=5、5)为指示剂;
(2)分别以酚酞(pHep=8、5)、甲基橙(pHep=4、0)作指示剂,用0、1000mol·L-1HCl溶液滴定0、10mol·L-1NH3溶液。
解:
(1)
(2)酚酞
甲基橙
$32.在一定量甘露醇存在下,以0、02000mol·L-1NaOH滴定0、020mol·L-1H3BO3(C此时Ka=4、0×10-6)至pHep=9、00,
(1)计算计量点时得pH
(2)终点误差
解:
(1)
(2)
(3)选用何种指示剂?
解:
pH=8、70时应变色,所以选择酚酞为指示剂。
33.标定某NaOH溶液得其浓度为0、1026mol·L-1,后因为暴露于空气中吸收了CO2。
取该碱液25、00mL,用0、1143mol·L-1HCl溶液滴定至酚酞终点,用去HCl溶液22、31mL。
计算:
(1)每升碱液吸收了多少克CO2?
(2)用该碱液滴定某一弱酸,若浓度仍以0、1026mol·L-1计算,会影起多大得误差?
:
解:
(1)设每升碱液吸收x克CO2
因为以酚酞为指示剂,所以Na2CO3被滴定为NaHCO3、则可知:
(0、1026-
x=0、02640g∙L-1
(2)
$34.用0、1000mol·L-1HCl溶液滴定20、00mL0、10mol·L-1NaOH。
若NaOH溶液中同时含有0、20mol·L-1NaAC,
(1)求计量点时得pH;
(2)若滴定到pH=7、00结束,有多少NaAC参加了反应?
解:
(1)
(2)
35.称取含硼酸及硼砂得试样0、6010g,用0、1000mol·L-1HCl标准溶液滴定,以甲基红为指示剂,消耗HCl20、00mL;再加甘露醇强化后,以酚酞为指示剂,用0、2000mol·L-1
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- 分析化学 第六 酸碱 滴定 习题 答案