基础化学答案第03.docx
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基础化学答案第03
章后习题解答
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习题
1.分别用浓度和活度计算0.0050molL-1KNO3溶液在25C的渗透压,设壬0.92
解用浓度计算:
■1-1-11kPaL
7FicRT=2X0.0050molL->8.314JmolKX298KX=25kPa
1J
用活度计算:
■1
=RT=2X0.0050molL-X0.92
X.314Jmol-1K-1X298KX1^=23kPa
1J
_2_
HCOr°°3一NH3NH2CH2COO-HS
4.
指出下列各碱的共轭酸:
H2O、NH3、
hpo2~、
NHJ、[AI(H2O)5OH]2+、CO;—、NH3CH2COO-。
碱
H2O
NH3
HP02-
NHT
[Al(H2O)5OH]2+C03_
NH3CH2COO-
共轭酸
H3O+
NH4
H2Por
NH3
[Al(H2O)6]3+HC03_
NH3CH2COOH
H2O
3.
S2-
说明
(1)H3PO4溶液中存在着哪几种离子?
请按各种离子浓度的大小排出顺序。
其中日3。
+浓度是否
共轭碱oh
为PO3■浓度的3倍?
⑵NaHCO3和NaH2PO4均为两性物质,但前者的水溶液呈弱碱性而后者的水溶液呈弱酸性,为什么?
答
(1)在H3PO4溶液中存在下列质子转移平衡:
H3PO4(aq)+H2O(l)H2POf(aq)+H3O+(aq)
H2POf(aq)+H2O(I)HP。
2"(aq)+H3O+(aq)
HPO4_(aq)+H2O(l)PO「(aq)+H3O+(aq)
+-
H2O(l)+H20
(1)H3O(aq)+OH(aq)
由于Ka1»Ka2»Ka3,各离子浓度由大到小为:
[H3。
*]~H2PO41>[HP04[>[0H〕>[PO:
]。
其中出0*浓度并不是po4卞度的3倍。
(2)NaHCO3在水溶液中存在下列质子转移平衡:
11
Ka(HCOf)=Ka2(H2CO3)=4.7希
HCOf(aq)+出0
(1)■H2CO;(aq)+OH-(aq)
Kb(HCO「)=Kw/Kai(H2C03)=1.010-14/件5t©-7)=2.210-8
由于Kb(HCO「)>Ka(HCOQ,HCO「结合质子的能力大于其给出质子的能力,因此NaHCO;水溶
液呈弱碱性。
NaH2PO4在水溶液中存在下列质子转移平衡:
H2POj:
aq)+H20
(1)HPO;_(aq)+H;O+(aq)
8
Ka(H2POf)=Ka2(H3P04)=6.1M
H2PO煮aq)+H20
(1)「H3PO4(aq)+OH-(aq)
Kb(H2POf)=Kw/Ka1(H3PO4)=1.010-/(6.910-)=1.410-
由于Ka(H2POj>Kb(H2POj,H2PO4-给出质子的能力大于其接受质子的能力,因此NaHC03水溶
液呈弱酸性。
5•解释BaS04在生理盐水中的溶解度大于在纯水中的,而AgCI的溶解度在生理盐水中却小于在纯
水中的。
答生理盐水中含有Na+离子和CI-离子对BaSO4起到盐效应作用使溶解度增大,但CI-离子对AgCI
却起到同离子效应作用而使溶解度降低。
6.在含有固体AgCI的饱和溶液中,加入下列物质,对AgCI的溶解度有什么影响?
并解释之。
(1)盐酸
(2)AgNO3(3)KNO3(4)氨水
答
(1)盐酸和
(2)AgNO3,由于同离子效应,将使AgCI的溶解度降低;但若加入HCI浓度较大的话,Ag+与CI-可以生成配合物[AgCI],此时AgCI的溶解度反而会增大。
(3)KNO3则由于盐效应,将使AgCI的溶解度稍有增加;(4)氨水,由于NH3与Ag+形成了配离子将使游离的Ag+明显地减少,
AgCI的溶解度大大地增加。
-1+-2--8-13
7.计算0.10moIL-H2S溶液中[H3O卜[HS]及[S]。
已知Ka1=8.9M0,©2=1.2M0。
解H2S(aq)+H20
(1)HS-(aq)+H30+(aq)
初始浓度/(molL-1)0.10
平衡浓度/(molL-1)0.10-x~0.10
x二8.910"80.10molL-1=9.4M0-5molL
-+-5-1
[HS]晋3O]=9.4X0molL
-2-+
HS(aq)+H2O(I)一S(aq)+H3O(aq)
由于[HS-]〜[HO+],因此[S2-]4 Kb=7.9X07。 试计算 8•解痛药吗啡(C17H19NO3)是一种弱碱,主要由未成熟的罂粟籽提取得到,其 0.015molL-1吗啡水溶液的pH值。 解•/c/Kb=0.015/7.91氐7>500,且cKb>20Kw •••[OH-]=t'kT^C=17.900丄汉0.015mol,L」=1.1M0-4molL-1,pOH=3.96,pH=10.04 9.水杨酸(邻羟基苯甲酸,C7H6O3)是二元酸,Ka1=1.06X0-3,Ka2=3.6M0-14,它是一种消毒防腐剂, 有时可用作止痛药而代替阿司匹林,但它有较强的酸性,能引起胃出血。 计算0.065mol? L-1的C7H6O3 溶液的pH值及平衡时各物种的浓度。 解TKa2很小,可忽略第二级出0+的解离。 但C/Ka1<500 + C7H6O3(aq)+H2O(l)-C7H5Or(aq)+H3O(aq) 初始浓度/(molL-1)0.065 平衡浓度/(molL-1)0.065-x Ka1 3+31 x=7.8M0-,[C7H5O訂〜[HO]=7.8W-molL-,pH=2.11 [。 7也02一] 10.计算下列酸碱质子传递平衡常数,并判断反应偏向何方? (1)HNO2(aq)+CN-(aq)=HCN(aq)+NO^aq) (2)HSOf(aq)+NOJ(aq)=HNO2(aq)+SO4"(aq) 亠- ⑶NH4(aq)+Ac(aq)=NH3(aq)+HAc(aq) ⑷SO4laq)+H20 (1)=HSO^(aq)+OH-(aq) -4 解⑴k=[NO/HCN]_Ka(HN°2)_5.H°—_9o“05,反应正向进行;[HNO2][CN1Ka(HCN)6.210少 =18,反应正向进行; [SO4-][HNO2]Ka2(H2SO4)1.010, [HSO4][NO2]一Ka(HNO2)-5.610* k=[HSO^[OH-HH3O4]=Kw=1.0"0」4 =[SO21[H3O]_Ka2(H2SO4)_1.010- 11.叠氮钠(NaN3)加入水中可起杀菌作用。 计算0.010molL-1NaN3溶液的各种物种的浓度。 已知 叠氮酸(HN3)的Ka=1.9X0-5。 解设溶液中[OH-]=xmolL-1 Nf(aq)+H2O(l) HN3(aq)+OH-(aq) 初始浓度/(molL-1)0.010 平衡浓度/(molL-1)0.010-x -6 x=2.3X0 —--6 [OH]=[HN3]=2.3WmolL [N『]=[Na+]=0.010molL-1・ +--14-6-9 [H3O]=Kw/[OH]=1.0010/(2.310)=4.310molL 12.计算下列溶液的pH值: (1)100mL、0.10molL-1h3PO4与100mL、0.20molL-1NaOH相混合 (2)100mL、0.10molL-1Na3PO4与100mL、0.20molL-1HCI相混合 解 (1)n(H3PO4): n(NaOH)=(100mL010molL-1): (100mL0.20molL-1)=1: 2,反应为: H3PO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2HPO4(aq)+2H2O(l) 生成[Na2HPO4]=0.10molL-1X1OOmL/(100mL+100mL)=0.050molL-1• pH=1(pKa2+pKa3)=L(7.21+12.32)=9.76 22 11 ⑵n(Na3PO4): n(HCI)=(1OOmL0.10molL-): (100mL0.20molL-)=1: 2,反应为: Na3PO4+2HCl=NaH2PO4+2NaCl 生成[NaH2PO4]=0.10molL-1X100mL/(100mL+100mL)=0.050molL-1• pH=丄(pKa1+pKa2)=1(2.16+7.21)=4.68 22 13.在浓度均为0.010molL-1的KCl和K2CrO4的混合溶液中,逐滴加入AgNO3溶液时,AgCl和 Ag2CrO4哪个先沉淀析出? 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)。 {已知: ©(AgCl)=1.77X0-10、Ksp(Ag2CrO4)=1.12氷0-12} 解AgCl开始沉淀时: Ag2CrO4开始沉淀时: 沉淀Cl-所需[Ag+]较小,AgCl沉淀先生成。 当[Ag+]=1.1>0-5molL-1时,Ag2CrO4开始沉淀,此时 溶液中剩余的Cl-浓度为: —JKsp(AgCl)1.77X10“16>0-5「-1 [Cl]=—=molL=1.6>0molL [Ag]1.110 14.孚L酸HC3H5O3是糖酵解的最终产物,在体内积蓄会引起机体疲劳和酸中毒,已知乳酸的 Ka=1.4>0-4,试计算浓度为1.0>0-3molL-1孚L酸溶液的pH值。 解由于c/Ka<500,不能用最简式计算。 I +—1.4X103+J(1.4X10^2+4X1.4X103x1.0X10」-1-4-1 [H3O]=扌―——molL1=3.1>4molL1 2 pH=3.51 15.已知乳酸的Ka=1.4>0-4,测得某酸牛奶样品的pH值为2.42。 计算该酸奶中乳酸的浓度。 解pH=2.42,[出0+]=3.810-3molL-1。 设乳酸的浓度为c(HC3H5O3)。 -4亠-4-3-32 1.4X0c(HC3H5°3)=1・4杓X3.8X0+(3.8杓) c(HC3H5O3)=0.11molL-1・ 16.正常成人胃液的pH值为1.4,婴儿胃液pH值为5.0。 问成人胃液中的H30+浓度是婴儿胃液的 多少倍? 解成人胃液的pH值为1.4,则[出0+]成人=0.040molL-1 +51 婴儿胃液pH值为5.0,贝则[H3O]婴儿=1.010-molL- ++-1-5-1 [H3O]成人/[H3O]婴儿=0.040molL-/(1.010molL)=4000 17.有一浓度为0.100molL-1的BHX溶液,测得pH=8.00。 已知B是弱碱,心=1.0杓-3;X-1是弱酸HX 的阴离子。 求HX的Ka。 解HX-(aq)+H2OQ)H2X(aq)+OH-(aq) -2-+ HX(aq)+H2O(l)'X(aq)+H3O(aq) _[X2pH3O] -[HX1 pH=1/2(pKa-pKb+pKw) pKa=2pH-pKw+pKb=2$.00-14.00+3.00=5.00 Ka=1.0M0-5 -1 18.现有0.20molL-HCl溶液,问: (1)如使pH=4.0,应该加入HAc还是NaAc? ⑵如果加入等体积的2.0molL-1NaAc溶液,则混合溶液的pH值是多少? (3)如果加入等体积的2.0molL-1NaOH溶液,则混合溶液的pH值又是多少? 解 (1)应该加入碱性的NaAc。 (2)加入等体积的NaAc后,由于NaAc过量,生成的HAc浓度为: 11 [HAc]=0.20molL-/2=0.10molL-- 溶液中的NaAc浓度为: (3)NaOH过量, pOH=0.046,pH=13.95 19.喹啉(C20H24N2O2,摩尔质量=324.4gmol)是王要来源于金鸡纳树皮的重要生物碱,它是 一种抗疟药。 已知1g喹啉能溶在1.90L水中,计算该饱和溶液的pH值。 已知pKb1=5.1,pKb2=9.7。 解4=1.0g/(1.90L324C4gmol-1)=1.6W-3molL-1 2 x6 3一二7.910 1.610-x pKb1=5.1,Kb1=7.9X0-6,•/c/Kb1<500,设[OH-]=xmolL-1, 、,[C20H24N2O2H,[OH1 Ka1二 [C20H24N2O2] -4-1 x=1.1X0molL,pOH=3.9,pH=10.1 11 20.取0.10molL-・HB溶液50.00mL,与0.10molL--KOH溶液20.00mL混合,将混合溶液加水稀 释至100.0mL,测得其pH值为5.25,试求此弱酸(HB)的解离平衡常数。 解HB与KOH反应,生成KB,由于HB过量,组成HB-KB缓冲溶液。 11 0.10molL50.00mL-0.10molL20.00mL 100.0mL 0.10molLJ20.00mL-1rLI+-6-1 [B]==0.020molL-,[H3O]=5.610molL 100.0mL Ka=[H3O,[BJ_5.6心0%0.020_37杓-6 a[HB]0.030. 21.测得血液中铁离子的总浓度为5.0氷0-5molL-1。 已知37C时K$p{Fe(OH)3}=2.8氷0-39, pKw=13.685。 计算使99%的Fe'+离子沉淀时的pH值。 试讨论在pH=7.40的血液中铁离子的存在形式。 解当溶液中99%的Fe3+离子沉淀时,Fe3+(aq)+3OH-(aq)=Fe(OH)3(s) [OH]=3'Ksp{Fe(OHhl=計冬8^10mol「=1.8勺O^mol「pH=13.685-(-lg1.810X [Fe3]5.010(1-99%) )=2.94 在pH=7.40的血液中,[OH一戶协七亦加刃〜^七亦二厶.? 初-7口。 ]L-1 此血液中的Fe3+离子浓度为: 结果表明,在pH>2.94时,将有超过99%的Fe3+沉淀。 而在生理条件(37C,pH=7.40)下,仅有 2.0氷O-20molL-1的Fe3+离子游离存在于血液中,说明血液中的Fe3+是以结合态形式(如形成铁蛋白)稳 定存在。 -1-1 22.计算下列溶液的pH值: (1)0.10molLHCl溶液与0.10molLNH3H2O等体积混合; (2)0.10molL-1HAc溶液与0.10molL-1NH3H2O等体积混合;(3)0.10molL-1HCl溶液与0.10molL-1Na2CO3溶液等体积混合。 解 (1)由于n(HCI)=n(NH3),生成0.10molL-1/2=0.050molL-1・的NH4CI,溶液的 pH=5.28 (2)由于n(HAc)=n(NH3),生成0.10molL-1/2=0.050molL-1的NH4AC, [H3O+]=Ka(NH4)Ka(HAc)二1.01051.7510〈molL—9.810」molL」 1.810 pH=7.01 11 (3)由于n(HCl)=n(Na2CO3),生成0.10molL-/2=0.050molL-的NaHCOs, [H3O+]=Ka1(H2CO3)Ka2(H2CO3)=4.510"4.710」1molL」=4.610」molL」 pH=8.34 23.计算下列溶液的pH值: (1)0.20molL-1H3PO4溶液与0.20molL-1Na3PO4等体积混合; (2)0.20 11molL-Na2CO3溶液与0.10molL-HCl溶液等体积混合。 解 (1)H3PO4(aq)+Na3PO4(aq)=NaH2PO4(aq)+Na2HPO4(aq) 初始时: V>0.20molL-1VX0.20molL-1 反应后: VX0.20molL-1VX0.20molL-1 溶液中[Na2HPO4]=[NaH2PO4]=(V/2V)X.20molL-1=0.10molL-1・ 亠2— Ka2==6.11X-8molL-1,pH=7.21 [H2PO;] 初始时: V>0.10molL-1VX0.20molL-1 反应后: V>».10molL-1VXQ.10molL;1 溶液中[Na2CO3]=[NaHCO3]=(V/2V)>.10molL-1=0.050molL-1・ Ka2=[H3O][CO3],[H3O+]=4.71>-11molL-1,pH=10.32 [HCOJ 24.Pbl2和PbSO4的Ksp非常接近,两者饱和溶液中的[Pb2+]是否也非常接近,通过计算说明。 -9-8 {Ksp(Pbl2)=9.8>,Ksp(PbSO4)=2.53>0} 解PbS=Pb2++2I-Ksp(Pbl2)=[Pb2+][门2=S(2S)2=4S3 S=[Pb2+]=3;Ksp/4£9.8X1034molL-1=1.310-3molL-1 2+2-2+2-2 PbSO4=Pb+SO4Ksp(PbSO4)=[Pb][SO4]=S S=[Pb2+]=、.蔦=£2.53沢10&molL-1=1.59>0-4molL-1 25.假设溶于水中的Mn(OH)2完全解离,试计算: (1)Mn(OH"在水中的溶解度(molL-1); (2)Mn(OH) 2饱和溶液中的[Mn2+]和]OH-];(3)Mn(OH)2在0.10molL-1NaOH溶液中的溶解度{假如Mn(OH)2在NaOH溶液中不发生其它变化};⑷Mn(OH)2在0.20molL-1mnCb溶液中的溶解度。 解Mn(OH)2(s)=Mn(aq)+2OH(aq) 2+-2 [Mn][OH]=Ksp (1)S(2S)2=Ksp,W2.""0molL-1=3.72>-5molL 5 [OH-]=2S=7.44>-molL .44 2+-5-1 ⑵[Mn]=S=3.72>molL, --1 (3) [OH]=0.10molL 2+-1 (4)[Mn]=0.20molL oKsp2.0610“,,-1-7「-1 S=2molL=5.1WmolL .4[Mn2]■40.20 26.在100.0mL的0.20molL-MnCl2溶液中,加入含有NH4CI的0.10molL-NH3H2O溶液100.0 mL,为了不使Mn(OH)2沉淀形成,需含NH4CI多少克? 解溶液中,[Mn2+]=0.20molL-1・X100.0mL/(100.0mL+100.0mL)=0.10molL-1- -1-1 [NH3]=0.10molL->00.0mL心00.0mL+100.0mL)=0.050molL- 由Ksp=[Mn2+][OH-]2,得 [OH-]=”Ksp/[Mn2于=\2.06疋10°3/0.10molL-1=1.4XO-6molL由Kb_[NH4][OHJ,得 [NH3] -1-1 m(NH4CI)=0.64molLX0.200L53.5gmol=6.8g 27.在1.0L0.10molL-1H3PO4溶液中,加入6.0gNaOH固体,完全溶解后,设溶液体积不变,求 (1)溶液的pH值;⑵37C时溶液的渗透压;(3)在溶液中加入18g葡萄糖,其溶液的渗透浓度为多少? 是否与血液等渗(300mmol・L-1)? {M(NaOH)=40.0,M(C6H12O6)=180.2} 解 (1)反应前,溶液中 -1 n(H3PO4)=0.10molLX1.0L=0.10mol, -1 n(NaOH)=6.0g/(40gmol・)=0.15mol, n(NaOH)-n(H3PO4)=0.15mol-0.10mol=0.05mol 反应H3PO4(aq)+NaOH(aq)=NaH2PO4(aq)+H2O(l) 初始时/mol0.100.15 平衡时/mol0.15-0.10 =0.050.10 继续反应NaH2PO4(aq)+NaOH(aq)=Na2HPO4(aq)+H2O(l) 初始时/mol0.100.05 平衡时/mol0.10-0.05 =0.050.05 所以平衡时[Na2HPO4]=[NaH2PO4]=0.050molL-1• 亠2 由Ka2=[H3°][HP°47I,得[H3O+]=6.11X-8molL-1,pH=7.21 [H2PO4I _,2--+ (2)n=EicRT=[c(HPO4)+c(H2PO4)+c(Na)]RT -1-1-11kPaL =(0.050+
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