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分析化学 2012酸碱滴定法(一) (3)
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关于分析化学非水溶液酸碱滴定法教学问题的讨论
摘　要：酸碱滴定一般是在水溶液中进行的.但是以水作为滴定介质,有时会遇到困难:第一,酸度常数小于10-7的弱酸或弱碱,一般不容易准确滴定;第二,许多有机化合物在水中的溶解度小.这些困难的存在,使得在水溶液中进行酸碱滴定受到一定限制.如果采用各种非水溶液作为滴定介质,常可以克服这些困难,从而扩大酸碱滴定的范围.现以非水溶液酸碱滴定法教学进行讨论.无机及分析化学习题第三章 酸碱滴定法_百度文库
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无机及分析化学习题第三章 酸碱滴定法|
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第三章 酸碱滴定法
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1．质子理论和电离理论的最主要不同点是什么？答：定义不同；使用范围不同；对于酸碱反应的本质认识不同。
2．写出下列酸的共轭碱：H2PO4－，NH4+，HPO42－，HCO3－，H2O， 苯酚。 答： HPO42-，NH3，PO43－，CO32－，OH－，C6H5O－。
3．写出下列碱的共轭酸：H2PO4－，HC2O4－，HPO42－，HCO3－，H2O，C2H5OH。 答： H3PO4，H2C2O4，H2PO4－，H2CO3，H3O+，C2H5OH2+。
4．从下列物质中，找出共轭酸碱对： HOAc，NH4+，F－，(CH2)6N4H+，H2PO4－，CN－，OAc－，HCO3－，H3PO4， （CH2）6N4，NH3，HCN，HF，CO32－ 答：由酸碱质子理论可知，上述为共轭酸碱对的分别是：HOAc-OAc－，NH4+-NH3，HF-F－，(CH2)6N4H+-(CH2)6N4，H3PO4-H2PO4－，HCN-CN－， HCO3－- CO32－。
5．上题的各种共轭酸和共轭碱中，哪个是最强的酸？哪个是最强的碱？试按强弱顺序把它们排列起来。 答：最强的酸是H3PO4，最强的碱是CO32－。 酸性由强到弱的顺序为H3PO4、HF、HOAc、(CH2)6N4H+、HCN、NH4+、HCO3－。 碱性由强到弱的顺序为：CO32－、NH3、CN－、(CH2)6N4、OAc－、F－、H2PO4－。
6．HCl要比HOAc强得多，在1mol•L－1HCl和1mol•L－1HOAc溶液中，哪一个的[H3O+]较高？它们中和NaOH的能力哪一个较大？为什么？ 答：HCl溶液中[H3O+]较高，HCl和HOAc中和NaOH的能力相同。
7．写出下列物质在水溶液中的质子条件： （1）NH3•H2O；（2）NaHCO3；（3）Na2CO3。 答：（1）NH3•H2O : [H+] + [NH4+] = [OH－] （2）NaHCO3 : [H+] + [H2CO3 ] = [OH－] + [CO3 2－] （3）Na2CO3 : [H+] + [HCO32－] + 2[H2CO3 ] = [OH－]
8．写出下列物质在水溶液中的质子条件： （1）NH4HCO3 ；（2）(NH4)2HPO4 ；（3）NH4H2PO4。 答：（1）NH4HCO3 : [H+] + [H2CO3 ] = [OH－] + [NH3] + [CO32－] （2）(NH4)2HPO4 : [H+] + [H2PO4－] + 2[H3PO4] = [OH－] + [NH3] + [PO43－] （3）NH4H2PO4 : [H+] + [H3PO4] = [OH－] + [NH3] + 2[PO43－] + [HPO42－]
9．为什么弱酸及其共轭碱所组成的混合溶液具有控制溶液pH的能力？如果我们希望把溶液控制在强酸性（例如pH&2）或强碱性（例如pH&12）。应该怎么办？ 答：因为当向该溶液中加入少量酸时，溶液中的A－ 将与加入的H+ 反应生成HA，使溶液中[H+]变化很小；相反，当加入少量碱时，溶液中存在的HA将与加入的OH－发生反应，使溶液中[OH－]基本保持恒定。 要把溶液控制在强酸性（例如pH&2），可采用浓度较高的强酸性溶液；相反，欲把溶液控制在强酸性（例如pH&12），可采用浓度较高的强碱性溶液。
10．有三种缓冲溶液，它们的组成如下： （1）1.0 mol•L－1HOAc + 1.0 mol•L－1NaOAc； （2）1.0 mol•L－1HOAc + 0.01 mol•L－1NaOAc； （3）0.01 mol•L－1HOAc + 1.0 mol•L－1NaOAc。 这三种缓冲溶液的缓冲能力（或缓冲容量）有什么不同？加入稍多的酸或稍多的碱时，哪种溶液的pH将发生较大的改变？哪种溶液仍具有较好的缓冲作用？ 答：第一种缓冲能力最大，其他两种溶液的缓冲能力都比较小，因为缓冲溶液的浓度越高，溶液中共轭酸碱的浓度越接近，即ca : c b ≈1时，缓冲溶液的缓冲能力越大。
&11．欲配制pH为3左右的缓冲溶液，应选下列何种酸及其共轭碱（括号内为pKa）： HOAc（4.74），甲酸（3.74），一氯乙酸（2.86），二氯乙酸（1.30），苯酚（9.95）。 答：选用一氯乙酸及其共轭碱组成的溶液。
12．下列各种溶液pH是=7，&7还是&7，为什么？ NH4NO3，NH4OAc，Na2SO4，处于大气中水的H2O。 答：NH4OAc、Na2SO4溶液的pH=7；NH4NO3和处于大气中的H2O 的pH&7。因为NH4OAc为弱酸弱碱盐，[H+]= ，其中Ka=10-9.26，Ka’=10-4.74，所以，pH=7；Na2SO4为强酸强碱盐，所以其溶液的pH=7；NH4NO3为强酸弱碱盐，NH4+可给出质子，使溶液的pH&7；处于大气中的水会吸收空气中的SO2、CO2气体，生成H2SO3、H2CO3，由于二者均为二元弱酸，可给出质子使溶液呈酸性，因此pH&7。
&1．下列各种弱酸的pKa 已在括号内注明，求它们的共轭碱的pKb ； (1) HCN（9.21）；(2) HCOOH（3.4）；(3) 苯酚（9.95）；(4) 苯甲酸（4.21）。 答： 4.79；10.26；4.05；9.79
2．已知H3PO4的pK =2.12，pK =7.20，pK =12.36。求其共轭碱PO43－的pK ， HPO42－的pK 和H2PO4－的pK 答：1.64；6.80；11.88
3．已知琥珀酸(CH2COOH)2（以H2A表示）的pK =4.19, pK =5.57。试计算在pH4.88和5.0时H2A、HA－和A2－的分布系数δ2、δ1和δ0。若该酸的总浓度为0.01mol•L－1，求pH=4.88时的三种形式的平衡浓度。 答：pH=4.88时，δ2 =0.145，δ1 ＝0.710，δ0 ＝0.145。 pH=5.0时，δ2= 0.109，δ1= 0.702，δ0= 0.189。 pH=4.88时， [H2A]＝ 0.00145mol•L－1； [HA－] =0.00710 mol•L－1；[A2－] =0.00145 mol•L－1
4．分别计算H2CO3 (pK =6.38, K =10.25) 在pH=7.10，8.32及9.50时，H2CO3， HCO3－和CO32－的分布系数δ2、δ1和δ0。 答：pH=7.10时，δ2=0.160，δ1=0.830，δ0≈0 pH=8.32时，δ2=0.011，δ1=0.978，δ0=0.011 pH=9.50时，δ2≈0，δ1=0.849，δ0=0.151
5．已知HOAc的pKa = 4.74，NH3•H2O的pKb = 4.74。计算下列各溶液的pH： （1）0.10mol•L－1HOAc；（2）0.10mol•L－1NH3•H2O； （3）0.15mol•L－1NH4Cl；（4）0.15mol•L－1NaOAc。 答：（1）pH=2.87，（2）=11.13，（3）pH=5.04，（4）=8.96
6．计算浓度为0.12mol•L－1的下列物质水溶液的pH值（括号内为pKa ）。 （1）苯酚（9.95）；（2）丙烯酸（4.25）；（3）吡啶的硝酸盐（C5H5NHNO3）（5.23）。 答：（1）pH=5.44，（2）pH=2.59，（3）pH=3.08
7．计算浓度为0.12 mol•L－1的下列物质水溶液的pH（pKa见上题）。 （1）苯酚钠；（2）丙烯酸钠；（3）吡啶。 答：（1）pH=11.51，（2）pH=8.66，（3）pH=9.15
8．计算下列溶液的pH：（1）0.1mol•L－1的NaH2PO4；（2）0.05mol•L－1K2HPO4 答：（1）pH= 4.66，（2）pH=9.70
9．计算下列水溶液的pH（括号内为pKa）。 （1）0.10mol•L－1乳酸和0.10mol•L－1 乳酸钠（3.76）； （2）0.010mol•L－1邻硝基酚和0.012mol•L－1邻硝基酚的钠盐（7.21）； （3）0.12mol•L－1氯化三乙基胺和0.01mol•L－1三乙基胺（7.90）； （4）0.07mol•L－1氯化丁基胺 和0.06mol•L－1丁基胺（10.71）。 答：（1）pH=3.76，（2）pH=7.29 ，pH=6.82， pH=10.64
10．一溶液含1.28g•L－1苯甲酸和3.65g•L－1苯甲酸钠，求其 pH。 答:pH= 4.59
&11．下列三种缓冲溶液的pH各为多少？如分别加入1mL6mol•L－1 HCl溶液，它们的pH各变为多少？ （1）100mL1.0 mol•L－1 HOAc 和1.0 mol•L－1 NaOAc 溶液； （2）100mL0.050mol•L－1HOAc和1.0mol•L－1NaOAc溶液； （3）100mL0.070mol•L－1 HOAc和0.070mol•L－1NaOAc溶液。 答：（1）pH=6.04，加入HCl后pH=5.67； （2）pH= 4.74，加入HCl后，pH=3.63； （3）pH=4.74，加入HCl后pH=4.69 结果说明：缓冲溶液的浓度越高，溶液中共轭酸碱的浓度越接近，即cb:ca≈1时，缓冲溶液的缓冲能力越大。
12．当下列溶液各加水稀释十倍时，其pH有何变化？计算变化前后的pH。 （1）0.10mol•L－1 HCl； （2）0.10mol•L－1NaOH； （3）0.10mol•L－1 HOAc； （4）0.10mol•L－1NH3&#.10mol•L－1NH4Cl 答：（1）稀释前， pH=1.00；稀释后，pH=2.00 （2）稀释前，pH=13.00；稀释后，pH=12.00 （3）稀释前，pH=2.87；稀释后， pH=3.37 （4）稀释前，pH=9.26；稀释后，pH=9.26
13．将具有下述pH的各组强电解质溶液，以等体积混合，所得溶液的pH各为多少？ （1）pH1.00+pH2.00 （2）pH1.00+pH5.00 （3）pH13.00+pH1.00 （4）pH14.00+pH1.00 （5）pH5.00+pH9.00 答：1.26；1.30；7.00；13.65；7.00。
14．欲配制pH=10.0的缓冲溶液1L。用了16.0mol•L－1氨水420mL，需加NH4Cl多少克？ 答：65.3g
15．欲配制500mL pH=5.0的缓冲溶液。用了6mol•L－1HOAc34mL，需加NaOAc&#O 多少克？ 答：51g
16．需配制 pH=5.2的溶液。应在1L0.01 mol•L－1苯甲酸中加入多少克苯甲酸钠？ 答：14g
17．需要pH=4.1的缓冲溶液，分别以HOAc+NaOAc和苯甲酸+苯甲酸钠（HB+NaB）配制，试求 [NaOAc]/[HOAc] 和 [NaB]/[HB]，若两种缓冲溶液的酸的浓度都为0.1 mol•L－1，哪种缓冲溶液更好？解释之。 答： [NaOAc]/[HOAc]=0.23； [NaB]/[HB]=0.78 苯甲酸+苯甲酸钠缓冲溶液更好。因为 [NaB]/[HB]更接近1。
18．将一弱碱 0.950g溶解成100mL溶液，其 pH为11.0，已知该弱碱的相对分子质量为125，求弱碱的pKb。 答：pKb=4.88
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