分析化学》第五章习题答案(华中师范大学、东北师范大学、陕西师范大学、北京师范大学)Word文档下载推荐.doc
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PBE:
[H+]+[H2P]=[P2-]+[OH-]
(2)MBE:
[Na+]=[NH4+]=c
[H2PO4-]+[H3PO4]+[HPO42-]+[PO43-]=c
[Na+]+[NH4+]+[H+]=[OH-]+[H2PO4-]+2[HPO42-]+3[PO43-]
[H+]+[H2PO4-]+2[H3PO4]=[OH-]+[NH3]+[PO43-]
(3)MBE:
[NH4+]=c
[H3PO4]+[H2PO4-]+[HPO42-]+[PO43-]=c
[NH4+]+[H+]=[H2PO4]+2[HPO42-]+3[PO43-]+[OH-]
PBE:
[H+]+[H3PO4]=[OH-]+[NH3]+[HPO42-]+2[PO43-]
(4)MBE:
[NH4+]=c[CN-]+[HCN]=c
[NH4+]+[H+]=[OH-]+[CN-]PBE:
[HCN]+[H+]=[NH3]+[OH-]
5.
(1)讨论两种一元弱酸混合溶液的酸碱平衡问题,推导其H+浓度计算公式。
(2)0.10mol·
L-1NH4Cl和0.10mol·
L-1H3BO3混合液的pH值。
(1)设HB1和HB2分别为两种一元弱酸,浓度分别为CHB1和CHB2mol·
L-1。
两种酸的混合液的PBE为:
[H+]=[OH-]+[B1-]+[B2-]
混合液是酸性,忽略水的电离,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,可忽略其离解的影响,[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缓冲溶液适用的pH范围。
范围为7.2±
1。
7.若要配制
(1)pH=3.0,
(2)pH=4.0的缓冲溶液,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)
(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的溶液须选
(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,能否采用等浓度的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
(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>
(3)Ka2=2.5×
10-10,CspKa2=0.1×
2.5×
10-10=2.5×
10-11<
(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>
(5)Ka2=5.6×
10-11,Kb1=Kw/Ka2=1.0×
10-14/5.6×
10-11=1.8×
10-4,
CspKb1=0.1×
10-4=1.8×
(6)Kb=1.4×
10-9,CspKb=0.1×
1.4×
10-9=1.4×
10-10<
(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×
(8)Kb=4.2×
10-4,CspKb=0.1×
4.2×
10-4=4.2×
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表示滴定反应的形成常数,那么该反应的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)标准溶液的浓度不宜太浓或太稀?
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℃)
此类滴定反应的平衡常数Kt相当大,反应进行的十分完全。
但酸(碱)标准溶液的浓度太浓时,滴定终点时过量的体积一定,因而误差增大;
若太稀,终点时指示剂变色不明显,故滴定的体积也会增大,致使误差增大。
故酸(碱)标准溶液的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)的分析浓度均为0.10mol·
L-1(标明的除外),能否用等浓度的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),根据计算的pHsp选择适宜的指示剂。
(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
根据CspKa(Kb)≥10-8,pCsp+pKa(Kb)≥8及Ka1/Ka2>
105,pKa1-pKa2>
5可直接计算得知是否可进行滴定。
(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.
故可直接滴定一级和二级,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;
L-1乙二胺pKb1=4.07;
pKb2=7.15
cKb2=0.4×
7.1×
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
(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+H3PO4 pHsp=[(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=3.25 pKb2=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的混合溶液(浓度均为0.10mol·
L-1),能否以甲基橙为指示剂?
用0.1000mol·
L-1NaOH溶液直接滴定其中的HCl,此时有多少HAc参与了反应?
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)因为甲基橙的变色范围为3.1~4.4
所以当pH=4.0时为变色转折点
pH=pKa+lg4.0=4.74+lgx%=15%
13.今有H2SO4和(NH4)2SO4的混合溶液,浓度均为0.050mol·
L-1,欲用0.1000mol·
L-1NaOH溶液滴定,试问:
(1)能否准确滴定其中的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的含量?
指示剂又是什么?
(1)能。
因为H2SO4的第二步电离常数pKa2=2.00,而NH4+的电离常数pKa=9.26,所以能完全准确滴定其中的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的浓碱溶液,加热使NH3逸出,并用过量的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
终点的产物是H3BO3和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的影响:
(1)用混有少量的邻苯二甲酸的邻苯二甲酸氢钾标定NaOH溶液的浓度;
(2)用吸收了CO2的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?
(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。
15.一试液可能是NaOH、NaHCO3、、Na2CO3或它们的固体混合物的溶液。
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?
第三种情况试液的组成如何?
(1)试液中所含NaOH与Na2CO3、物质的量比为3∶1;
(2)原固体试样中所含NaHCO3和NaOH的物质量比为2∶1;
(3)加入甲基橙后滴半滴HCl溶液,试液即成重点颜色。
(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的含量,当它们均按指定的方程式进行反应时,被测物质与H+的物质的量之比各是多少?
(1)Na2CO3,Al2(CO3)3,CaCO3(CO32-+2H+=CO2+H2O)。
(2)Na2B4O7·
10H2O,B2O3,NaBO2·
4H2O,B(B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3)。
(1)物质的量之比分别为:
1∶2、1∶6、1∶2。
(2)物质的量之比分别为:
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的因素:
A.滴定突跃的范围;
B.指示剂的变色范围;
C.指示剂的颜色变化;
D.指示剂相对分子质量的大小
E.滴定方向
选D
18.计算下列各溶液的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-1 HCN(6)1.0×
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)
(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-的浓度
∵。
=>
40Ka2Ka2>
>
Ka2
且CKa1=0.01×
7.6×
10-3
∴H3PO4的第二级、第三级解离和水的解离均又被忽略。
于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的浓度。
(2)计算pH=1.00时,0.10mol·
L-1H2S溶液中各型体的浓度。
(1)[H
根据多元酸(碱)各型体的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-和H2C2O4。
其中:
=
=1.41×
10-3mol·
L-1
(2)H2S的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·
=5.7×
10-8mol·
=6.84×
10-2mol·
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?
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,的NH3-NH4Cl缓冲溶液1.0L,问需要15mol·
L-1的氨水多少毫升?
需要NH4Cl多少克?
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?
已知氨基乙酸的摩尔质量M=75.07g·
mol-1。
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,才能使溶液的pH=2.00。
设应加ymLHCl
y=6.9mL
24.
(1)在100mL由1.0mol·
L-1HAc和1.0mol·
L-1NaAc组成的缓冲溶液中,加入1.0mL6.00.1000mol·
L-1NaOH溶液滴定后,溶液的pH有何变化?
(2)若在100mLpH=5.00的HAc-NaAc缓冲溶液中加入1.0mL6.0mol·
L-1NaOH后,溶液的pH增大0.10单位。
问此缓冲溶液中HAc、NaAc的分析浓度各为多少?
(1)mol·
mol·
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的pH(考虑离子强度的影响):
(1)0.034mol·
L-1饱和酒石酸氢钾溶液;
(2)0.010mol·
L-1硼砂溶液。
(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时溶液的pH=4.30。
(1)求该弱酸的摩尔质量;
(2)计算弱酸的解离常数Ka和计量点的pH;
选择何种指示剂?
(1)由
得M=337.1g/mol
Ka=1.3×
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)计算苯甲酸溶液的浓度;
(2)求计量点的pH;
(3)应选择那种指示剂。
(1)设苯甲酸的浓度为x
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%相对误差时溶液的pH;
(3)选择那种指示剂?
的[H+]=
pH=5.28
(3)
甲基红为指示剂。
29.计算用0.1000mol·
L-1HCl溶液滴定0.050mol·
L-1Na2B4O7溶液至计量点时的pH(B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3)。
选用何种指示剂?
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的Ka1和Ka2;
(2)能否以0.1
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