海南大学：《无机化学》课程教学资源（作业习题）第五章 酸碱平衡（含解答）

第五章酸碱平衡 1、计算0.10mol.LHAc溶液的pH值和离解度。在其中： (1)加入周体NaAc,使其浓度为0.10molL,求此混合溶液的pH值和离解度。(2)加入 HC,使其浓度为0.10molL',求此混合溶液的pH值和离解度。 (已知HAc Ka=1.76×105) 解：H]=e,K=13x10mmlL:pH289:a=H]-13% (1)HAc H2O H3O*Ac" 始态：0.10 0 0.10 终态：0.10-x0.10 0.10+x0.10 由K9=HAe】_01x 0.10 :得x=1.8×10-5mol-L): [HAc] pH474:a=H☐1=0.018% (2)HAc H2O H3O*+Ac 始态：0.10 0.10 终态：0.10-x0.100.10+x0.10x 由Kg=日Ae-010:得x=18x10m1.LP: [HAc0.10 pt10:a=Ac☐=0.018% 2、已知c(HAc)=0.10molL的醋酸水溶液pH=2.89。向100mL该溶液中加入1.0mL c(NaOH)=1.0molL氢氧化钠水溶液后，溶液pH改变多少？（已知K=1.76×10~3) 解：加入NaOH后OH+HAc=Ae+HO HAg]=010x100-10x10=0.089ol.L 101 [Ac1=1L0X10=0.010ol:L 101 pH=k+=-电76x10+电809-30 CHAc △pH=-0.91

第五章 酸碱平衡 1、计算 0.10mol.L-1 HAc 溶液的 pH 值和离解度。在其中： （1）加入固体 NaAc，使其浓度为 0.10mol·L-1，求此混合溶液的 pH 值和离解度。（2）加入 HCl，使其浓度为 0.10mol·L-1，求此混合溶液的 pH 值和离解度。 （已知 HAc  Ka = 1.76×10-5 ） 解： -3 -1 [H ] = c =1.310 mol.L +  aKa ；pH=2.89； 1.3% c [H ] α = = + （1） HAc + H2O H3O+ + Ac－ 始态：0.10 0 0.10 终态：0.10-x≈0.10 x 0.10+x≈0.10 由 0.10 0.10x [HAc] [H ][Ac ] = = + −  Ka ；得 x 1.8 10 (mol L ) −5 −1 =   ； pH=4.74； 0.018% c [H ] = = +  （2）HAc + H2O = H3O+ + Ac－ 始态：0.10 0.10 0 终态：0.10-x≈0.10 0.10+x≈0.10 x 由 0.10 0.10x [HAc] [H ][Ac ] = = + −  Ka ；得 x 1.8 10 (mol L ) −5 −1 =   ； pH=1.00； 0.018% c [Ac ] = = −  2、已知 c(HAc)=0.10 mol·L-1 的醋酸水溶液 pH=2.89。向 100 mL 该溶液中加入 1.0 mL c(NaOH)=1.0 mol·L-1氢氧化钠水溶液后，溶液pH改变多少？(已知 5 1.76 10− =   Ka ) 解：加入 NaOH 后 OH－ + HAc Ac－ + H2O 0.089(mol L ) 101 0.10 100 1.0 1.0 [HAc] −1 =   −  = 0.010(mol L ) 101 1.0 1.0 [Ac ] − −1 =   = HAc Ac c c pH p lg － = +  Ka 3.80 0.089 0.010 lg1.76 10 lg 5 = −  + = − △pH =－0.91

3、欲用HAc与NaAc配制pH=4.I缓冲溶液I0mL,需HAc与NaAc各多少mL? 【已知c(HAc)=-0.10mol-L,c(NaAc)=0.10molL,K(HAc)=l.76x10-] 解：由pH=pKg+gc-g176x10+0100-0-4 0.1V/10 V V 得g10-V=065:10V=447 VHAe)=8.2(mL)V(NaAc10-8.2=1.8(mL) 4、欲用二甲基砷酸(CH)2As0H配制pH=6.50的缓冲溶液，试问配制1L总浓度等于1.00 molL'的缓冲溶液需多少克二甲基碑酸和多少克氢氧化钠？已知 KICH2AsO,Hl=6.4×10。 解：设(CHa):AsO:H x g,NaOHyg。根据题意，酸碱反应后生成的共轭碱(CH)2AsO:Na 的浓度等于NaOH浓度，为m四l-L,剩余的CAs0,H是缓冲溶液弱酸组分，其浓 度为（每动m,且c-(倍动前=1得=e 由pH=6.50计算得知[F3.16×107molL,故 K=【CHAs00,即64x10'=9 [(CH,)2 AsO,H] 610立解得y6s8 5、计算下列溶液的pH。 (1)0.10 mol-L-HCI溶液和0.10molL~NH水溶液等体积混合： (2)0.10mol-LHAc溶液和0.10 mol-L NH水溶液等体积混合： (3)0.10moL-HC溶液和0.10molL-HNaCO3水溶液等体积混合： (4)0.10 mol-LNaOH溶液和0.20mol-LNaHzPO,水溶液等体积混合。 解：(I)反应后的产物是NHC,即混合溶液是一元弱酸体系： K(NH)=5.71x10-1,c(NH)=0.05mol -L- c/K2105且cKg≥210Kg,使用最简式： cH)=VcK=V0.05×5.71x100=5.05x10(mmlL) pH=5.30

3、欲用 HAc 与 NaAc 配制 pH=4.1 缓冲溶液 10 mL，需 HAc 与 NaAc 各多少 mL? [已知 c（HAc）=0.10 mol·L-1， c（NaAc）=0.10 mol·L-1 ， 5 ( ) 1.76 10− Ka HAc =   ] 解：由 HAc Ac c c pH p lg － = +  Ka 4.1 0.1V/10 0.1(10 V)/10 lg1.76 10 lg 5 = − = −  + − 得 0.65 10 V V lg = − ； 4.47 10 V V = − V(HAc) = 8.2（mL） V (NaAc)=10-8.2=1.8（mL） 4、欲用二甲基砷酸(CH3)2AsO2H 配制 pH=6.50 的缓冲溶液，试问配制 1L 总浓度等于 1.00 mol·L -1 的缓冲溶液需多少克二甲基砷酸和多少克氢氧化钠？已知 -7 [(CH3 ) 2AsO2H] = 6.410  Ka 。 解：设需(CH3)2AsO2H x g，NaOH y g。根据题意，酸碱反应后生成的共轭碱(CH3)2AsO2Na 的浓度等于 NaOH 浓度，为 1 mol L 40 y −  ，剩余的(CH3)2AsO2H 是缓冲溶液弱酸组分，其浓 度为 1 mol L 40 y - 138 x −        ，且 1 40 y 40 y - 138 x c总  + =      = 得 x=138 g 由 pH=6.50 计算得知[H+ ]=3.16×10-7 mol·L-1，故 [(CH ) AsO H] [(CH ) AsO ][H ] 3 2 2 － 3 2 2 + =  Ka ，即 40 y 1- 40 y (3.16 10 ) 6.4 10 -7 -7    = 解得 y=26.8 g 5、计算下列溶液的 pH。 （1）0.10mol·L-1HCl 溶液和 0.10mol·L-1NH3 水溶液等体积混合； （2）0.10mol·L-1HAc 溶液和 0.10mol·L-1 NH3 水溶液等体积混合； （3）0.10mol·L-1 HCl 溶液和 0.10mol·L-1Na2CO3 水溶液等体积混合； （4）0.10mol·L-1NaOH 溶液和 0.20mol·L-1NaH2PO4 水溶液等体积混合。 解：（1）反应后的产物是 NH4Cl，即混合溶液是一元弱酸体系： (NH ) 5.71 10 ， 10 4 + − =   Ka 1 c(NH4 ) 0.05mol L + − =  c/  105  Ka 且   Ka 10Kw c/  ，使用最简式： c(H ) c 0.05 5.71 10 5.05 10 (mol L ) 10 6 1 1 + − − − = =   =    aKa pH=5.30

(2)反应后的产物是NH4Ac,即混合溶液是两性体系： KNH)=5.71×10-10,K8(HAc)=1.76×10-5 应用两性物质的pH计算公式： PH-(HAc)+pK"(NH)5.71x10x1x1070 2 2 (3)反应后的产物是NaHCO,即混合溶液是两性体系： K(H2C03)=4.46×10-,K8(H,C03)=4.68×10-1 pH=pk9H,C0,)+pKH,C02=-4.46×10×4.68×10"=8,34 2 2 (4)反应产物为NaH2PO4和NazHPO4的混合物，即混合溶液是缓冲体系： c(NaH2PO4)=c(NazHPO4)=0.05mol-L-,K(H,PO)=6.2x10-8 应用缓冲溶液pH值计算公式： pH=pK8H,PO,)-lNaH,0）=-2×10-g00 =7.21 c(Na,HPO) 0.05 6、质子酸碱强弱是如何定义的？ 答：质子酸碱强弱是相对的。以溶剂HO为例，存在两个共轭酸碱对：HO一H2O和H2O一OH ~,H0作为质子酸给出H和作为质子碱接受H的能力是一定的。不同酸碱物质在溶剂HO 中的相对强度取决于共轭酸碱对中酸给出H或碱接受H的能力。质子酸碱的相对强度常以 共轭酸碱对中酸的离解常数K。表示，K越大，质子酸给出H的能力越强，酸性越强，但 其对应的共轭碱接受H的能力就越弱，其碱性越弱，K。越小。共轭酸碱对的K。和K。之 间存在关系：K×K8=K。 7、缓冲溶液的缓冲容量由哪些因素决定？ 答：缓冲溶液的缓冲能力是有限的，缓冲容量的大小与缓冲溶液的浓度及其浓度的比例有关。 缓冲溶液组分Aˉ与HA的浓度越大，缓冲容量越大：A与HA的组分浓度比为1时，有最 大的缓冲容量。缓冲溶液的有效缓冲范围的pH值为pK。-1~pK+1。选择缓冲溶液时，所 需控制的pH值应在缓冲溶液的缓冲范围之内，pH应尽可能接近pK。,才会有较大的缓冲 容量

（2）反应后的产物是 NH4Ac，即混合溶液是两性体系： (NH ) 5.71 10 ， 10 4 + − =   Ka 5 (HAc) 1.76 10− =   Ka 应用两性物质的 pH 计算公式： 7.0 2 lg(5.71 10 1.76 10 ) 2 p (HAc) p (NH ) pH 10 5 4 = −    = + =   + − − Ka Ka （3）反应后的产物是 NaHCO3，即混合溶液是两性体系： 7 1 (H2CO3 ) 4.46 10− =   Ka ， 11 2 (H2CO3 ) 4.68 10− =   Ka 8.34 2 lg(4.46 10 4.68 10 ) 2 p (H CO ) p (H CO ) pH 7 11 1 2 3 2 2 3 = −    = + =   − − Ka Ka （4）反应产物为 NaH2PO4 和 Na2HPO4 的混合物，即混合溶液是缓冲体系： c(NaH2PO4)=c(Na2HPO4)=0.05mol·L-1， 8 2 (H3PO4 ) 6.2 10− =   Ka 应用缓冲溶液 pH 值计算公式： 7.21 0.05 0.05 lg6.2 10 lg c(Na HPO ) c(NaH PO ) pH p (H PO ) lg 8 2 4 2 4 = 2 3 4 − = −  − =  − Ka 6、质子酸碱强弱是如何定义的？ 答：质子酸碱强弱是相对的。以溶剂H2O为例，存在两个共轭酸碱对：H3O+—H2O和H2O—OH －，H2O 作为质子酸给出 H+和作为质子碱接受 H+的能力是一定的。不同酸碱物质在溶剂 H2O 中的相对强度取决于共轭酸碱对中酸给出 H+或碱接受 H+的能力。质子酸碱的相对强度常以 共轭酸碱对中酸的离解常数  Ka 表示，  Ka 越大，质子酸给出 H+的能力越强，酸性越强，但 其对应的共轭碱接受 H+的能力就越弱，其碱性越弱，  Kb 越小。共轭酸碱对的  Ka 和  Kb 之 间存在关系：    Ka  Kb = Kw 。 7、缓冲溶液的缓冲容量由哪些因素决定？ 答：缓冲溶液的缓冲能力是有限的，缓冲容量的大小与缓冲溶液的浓度及其浓度的比例有关。 缓冲溶液组分 A －与 HA 的浓度越大，缓冲容量越大；A-与 HA 的组分浓度比为 1 时，有最 大的缓冲容量。缓冲溶液的有效缓冲范围的 pH 值为  pKa -1~  pKa +1。选择缓冲溶液时，所 需控制的 pH 值应在缓冲溶液的缓冲范围之内，pH 应尽可能接近  pKa ，才会有较大的缓冲 容量