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1、3电解质溶液习题库章后习题解答 TOP 习题 1.解 用浓度计算： =icRT=20.0050 8.314 298 =25 kPa 用活度计算： =igcRT=20.00500.928.314298 =23 kPa 2. 酸 共轭碱 3. 碱 H2O NH3 NH+4- HPO24H2O OH- H3O+ H2O H2CO3 - HCO3- HCO3NH+4 NH3 +CH2COO- NH3H2S HS- HS- S2- 2- CO3NH2CH2COO- NH-2NH3 Al(H2O)5OH Al(H2O)63+ 2+2- CO3+CH2COO NH3-共轭酸 H3O+ H2PO-4- HCO
2、3+CH2COOH NH34. (1) 在H3PO4溶液中存在下列质子转移平衡： H3PO4 (aq) + H2O(l)+(aq) + HO(aq) H2PO-34H2PO-4(aq) + H2O(l)-HPO24(aq) + H2O(l)-+HPO24(aq) + H3O(aq) -+PO34(aq) + H3O(aq) H2O(l) + H2O(l)H3O+(aq) + OH-(aq) -由于Ka1Ka2Ka3，各离子浓度由大到小为：H3O+H2PO-HPO2OH- PO3其中H3O+4。44-浓度并不是PO34浓度的3倍。 (2) NaHCO3在水溶液中存在下列质子转移平衡： -(aq)
3、 + H2O(l)HCO3-2-(aq)+ H3O+(aq) CO3Ka(HCO3)=Ka2(H2CO3)=4.710-11 -(aq) + H2O(l)HCO3-H2CO3(aq) + OH-(aq) Kb(HCO3)=Kw/Ka1(H2CO3)=1.010-14/(4.510-7)=2.210-8 1 -由于Kb(HCO3)Ka(HCO3)，因此NaHCO3水溶液呈弱碱性。 NaH2PO4在水溶液中存在下列质子转移平衡： H2PO-4(aq) + H2O(l)-+(aq)+ HO(aq) HPO234Ka(H2PO-10-8 4)=Ka2(H3PO4)=6.1H2PO-4(aq) + H2
4、O(l)H3PO4(aq) + OH-(aq) Kb(H2PO-10-14/(6.910-3)=1.410-12 4)=Kw/Ka1(H3PO4)=1.0-由于Ka(H2PO-4)Kb(H2PO4)，H2PO4给出质子的能力大于其接受质子的能力，因此NaHCO3水溶液呈弱酸性。 5. 生理盐水中含有Na+离子和Cl-离子对BaSO4起到盐效应作用使溶解度增大，但Cl-离子对AgCl却起到同离子效应作用而使溶解度降低。 6.盐酸和AgNO3，由于同离子效应，将使AgCl的溶解度降低；但若加入HCl浓度较大的话，Ag与Cl可以生成配合物AgCl2，此时AgCl的溶解度反而会增大。KNO3则由于盐效
5、应，将使AgCl的溶解度稍有增加；氨水，由于NH3与Ag形成了配离子将使游离的Ag明显地减少，AgCl的溶解度大大地增加。 7. 计算0.10 molL-1 H2S 溶液中H3O+、HS-及S2-。已知Ka1=8.910-8，Ka2=1.210-13。 解 H2S(aq) + H2O(l)初始浓度 0.10 平衡浓度 0.10-x x x HS-(aq) + H3O+(aq) +-H3O+HS-Ka1=8.910-8 H2Sx2由于x/Ka1500,所以 =8.910-8 0.10x=cKa1=8.910-80.10=9.410-5 molL-1 HS-H3O+9.410-5 molL-1 H
6、S-(aq) + H2O(l)S2-(aq) + H3O+(aq) 2 Ka2H3O+S2-=1.210-13 -HS由于HS-H3O+，因此S2- Ka2, 即S2-=1.210-13 molL-1 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Kb=7.910-7。试计算0.015 molL-1吗啡水溶液的pH值。 解 c/Kb=0.015/7.910-7500，且cKb20Kw OH-=kbc=7.910-70.015molL-1=1.110-4 molL-1, pOH=3.96, pH=10.04 9. 水杨酸是二元酸，Ka1=1.0610-3，Ka
7、2=3.610-14，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0.065 molL-1的C7H6O3溶液的pH值及平衡时各物种的浓度。(二元酸溶液的相关计算，计算H3O+时，判断能否忽略二级解离出的氢离子，若能则按一元弱酸的处理办法进行计算，此处注意由于c/Ka1500，所以不能按最简式进行计算；一级解离得到的共轭碱离子浓度近似等于H3O+,二级解离得到的共轭碱离子浓度等于Ka2.) 解 Ka2很小，可忽略第二级H3O+的解离。但c/Ka120Kw,c/Kb500. OH=-Kbc=0.015.310-10=2.310-6mol/L HN3 OH
8、-=2.310-6 molL-1 -N3Na+=0.010 molL-1 H3O+=Kw/OH-=1.0010-14/(2.310-6)=4.310-9 molL-1 12. 计算下列溶液的pH值： 100 mL、0.10 molL-1H3PO4与100 mL、0.20 molL-1NaOH相混合(混合溶液的解法：分析化学反应，判断反应后溶液体系中最后存在的物质成分) 100 mL、0.10 molL-1Na3PO4与100 mL、0.20 molL-1HCl相混合 解 (1) n(H3PO4)：n(NaOH)=(100 mL0.10 molL-1):(100 mL0.20 molL-1)=1
9、:2，反应为： H3PO4(aq) + 2NaOH(aq) = Na2HPO4(aq) + 2H2O(l) 生成Na2HPO4= 0.10 molL-1100 mL/(100 mL+100 mL)=0.050 molL-1 pH=1(pKa2+pKa3) =1= 9.76 22(2) n(Na3PO4)：n(HCl)=(100 mL0.10 molL-1):(100 mL0.20 molL-1)=1:2，反应为： 4 Na3PO4 + 2HCl = NaH2PO4 + 2NaCl 生成NaH2PO4= 0.10 molL-1100 mL/(100 mL+100 mL)=0.050 molL-1
10、 pH=1(pKa1+pKa2)= 1(2.16+7.21)=4.68 2214. 乳酸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=1.410-4，试计算浓度为1.010-3 molL-1乳酸溶液的pH值。 解 由于c/Ka500，不能用最简式计算。 H3O=+-1.410-4+(1.410)-42+41.410-41.010-3molL-1= 3.110-4 molL-1 2pH = 3.51 15. 已知乳酸的Ka=1.410-4，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, H3O+=3.810-3 molL-
11、1。设乳酸的浓度为c(HC3H5O3)。 HC3H5O3(aq) + H2O(l)-(aq) + H3O+(aq) C3H5O3-C3H5O3H3O+(3.810-3)2-4由Ka= =1.410-3HC3H5O3c(HC3H5O3)-3.8101.410-4c(HC3H5O3)=1.410-43.810-3+(3.810-3)2 c(HC3H5O3)=0.11 molL-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H3O+浓度是婴儿胃液的多少倍？ 解 成人胃液的pH值为1.4，则H3O+成人=0.040 molL-1 婴儿胃液pH值为5.0，则H3O+婴儿
12、=1.010-5 molL-1 H3O+成人/H3O+婴儿=0.040 molL-1/(1.010-5 molL-1)=4000 17. 有一浓度为0.100 molL-1的BHX溶液，测得pH=8.00。已知B是弱碱，Kb=1.010-3；X-1是弱酸HX的阴离子。求HX的Ka。 解 由题意可知，BHX是个弱酸弱碱盐，即两性物质。 pH=1/2(pKa-pKb+pKw) pKa=2pH-pKw+pKb=28.00-14.00+3.00=5.00 Ka=1.010-5 18. 现有0.20 molL-1HCl溶液，问：(1) 如使pH=4.0，应该加入HAc还是NaAc？(2)如果加入等体5
13、积的2.0 molL-1NaAc溶液，则混合溶液的pH值是多少？(3) 如果加入等体积的2.0 molL-1NaOH溶液，则混合溶液的pH值又是多少? 解 应该加入碱性的NaAc。 加入等体积的NaAc后，由于NaAc过量，生成的HAc浓度为： HAc= 0.20 molL-1/2= 0.10 molL-1 溶液中的NaAc浓度为： -1-1-12.0molLV(NaAc)-0.20molLV(HCl)1.8molLVNaAc=0.90molL-1 V(HCl)+V(NaAc)2VKaHAc1.7610-50.10-6 L-1，pH=5.70 H3O=molL-1=2.010mol-Ac0.9
14、0+NaOH过量, -1-1-12.0 molLV(NaOH)-0.20 molLV(HCl)1.8 molLVOH=0.90 molL-1 V(HCl)+V(NaOH)2V-pOH = 0.046，pH=13.95 19. 喹啉是主要来源于金鸡纳树皮的重要生物碱，它是一种抗疟药。已知1 g喹啉能溶在1.90 L水中，计算该饱和溶液的pH值。已知pKb1=5.1，pKb2=9.7。 解 cb=1.0 g/(1.90L324.4 gmol-1)=1.610-3 molL-1 pKb1=5.1, Kb1=7.910-6, c/Kb12.94时，将有超过99的Fe3+沉淀。而在生理条件下，仅有2.0
15、10-20 molL-1的Fe3+离子游离存在于血液中，说明血液中的Fe3+是以结合态形式稳定存在。 22. 计算下列溶液的pH值：(1) 0.10 molL-1HCl溶液与0.10 molL-1 NH3H2O等体积混合；(2) 0.10 molL-1HAc溶液与0.10 molL-1 NH3H2O等体积混合；(3) 0.10 molL-1HCl溶液与0.10 molL-1Na2CO3溶液等体积混合。 解 由于n(HCl)=n(NH3)，生成0.10 molL-1/2=0.050 molL-1的NH4Cl，溶液的 1.010-14H3O=Kac(NH)=L-1=5.310-6 molL-1 0
16、.050mol-51.810+4pH=5.28 由于n(HAc)=n(NH3)，生成0.10 molL-1/2= 0.050 molL-1的NH4Ac， -141.010H3O =Ka(NH)Ka(HAc)=1.7510-5 molL-1=9.810-8 molL-1 -51.810+4pH=7.01 由于n(HCl)=n(Na2CO3)，生成0.10 molL-1/2= 0.050 molL-1的NaHCO3， H3O+=Ka1(H2CO3)Ka2(H2CO3)=4.510-74.710-11 molL-1=4.610-9 molL-1 pH=8.34 23. 计算下列溶液的pH值：(1)
17、0.20 molL-1H3PO4溶液与0.20 molL-1 Na3PO4等体积混合；(2) 0.20 molL-1Na2CO3溶液与0.10 molL-1HCl溶液等体积混合。 解 H3PO4(aq) + Na3PO4(aq) = NaH2PO4(aq) + Na2HPO4(aq) 7 初始时：V0.20 molL-1 V0.20 molL-1 反应后： V0.20 molL-1 V0.20 molL-1 溶液中Na2HPO4 =NaH2PO4 = (V/2V)0.20 molL-1= 0.10 molL-1 +2-HOHPO-8-134， HO+ = 6.1Ka2 =10 molL， pH
18、=7.21 3-H2PO4 HCl(aq) + Na2CO3(aq) = NaHCO3(aq) 初始时：V0.10 molL-1 V0.20 molL-1 反应后： V0.10 molL-1 V0.10 molL-1 溶液中Na2CO3= NaHCO3 =(V/2V)0.10 molL-1= 0.050 molL-1 2-H3O+CO3+ -11-1Ka2 =，HO= 4.710 molL， pH=10.32 3-HCO324. PbI2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。Ksp(PbI2)=9.810-9，Ksp(PbSO4)=2.5310-8
19、 解 PbI2 = Pb2+ + 2I- Ksp(PbI2) = Pb2+I-2=S(2S)2=4S3 S=Pb2+ =3Ksp/4=39.810-9/4 molL-1= 1.310-3 molL-1 PbSO4 = Pb2+ + SO42- Ksp(PbSO4) = Pb2+SO42-= S2 S=Pb2+ =Ksp=L-1=1.5910-4 molL-1 2.5310-8mol25. 假设溶于水中的Mn(OH)2完全解离，试计算：(1) Mn(OH)2在水中的溶解度(molL-1)； (2) Mn(OH) 2+-；(3) Mn(OH) 2在0.10 molL-1 NaOH溶液中的溶解度假如
20、Mn(OH) 2在NaOH2饱和溶液中的Mn和OH溶液中不发生其它变化；(4) Mn(OH) 2在 0.20 molL-1MnCl2溶液中的溶解度。 解 Mn(OH)2(s) = Mn2+(aq) + 2OH-(aq) Mn2+OH-2=Ksp (1) S(2S)2=Ksp, S=3Ksp2.0610-13molL-1= 3.7210-5 molL-1 =443(2) Mn2+ = S =3 .7210-5 molL-1， OH- =2S = 7.4410-5 molL-1 (3) OH-= 0.10 molL-1 2.0610-13S=Mn =molL-1=2.110-11 molL-1 =
21、-22OH(0.10)2+Ksp(4) Mn2+ = 0.20 molL-1 8 2.0610-13S=molL-1 =5.110-7 molL-1 =2+4Mn40.2026. 在100.0 mL的0.20 molL-1 MnCl2溶液中，加入含有NH4Cl的0.10 molL-1 NH3H2O溶液100.0 mL，为了不使Mn(OH)2沉淀形成，需含NH4Cl多少克? 解 溶液中，Mn2+=0.20 molL-1100.0 mL/(100.0 mL+100.0mL)= 0.10 molL-1 NH3=0.10 molL-1100.0 mL/(100.0 mL+100.0 mL)= 0.05
22、0 molL-1 由Ksp=Mn2+OH-2，得 OH- =Ksp/Mn2+=2.0610-13/0.10molL-1=1.410-6 molL-1 +-NHOH，得 4由Kb=NH3KspNH3Kb0.0501.810-5-1-1molL NH=molL=0.64-6OH1.410+4m(NH4Cl) =0.64 molL-10.200 L53.5 gmol-1=6.8 g 27. 在1.0 L 0.10 molL-1 H3PO4溶液中，加入6.0 g NaOH固体，完全溶解后，设溶液体积不变，求(1) 溶液的pH值；(2) 37时溶液的渗透压；(3) 在溶液中加入18 g葡萄糖，其溶液的渗
23、透浓度为多少？是否与血液等渗(300 mmolL-1)？M(NaOH)=40.0，M(C6H12O6)=180.2 解 (1) 反应前，溶液中 n(H3PO4)=0.10 molL-11.0 L=0.10 mol, n(NaOH)=6.0 g/(40 gmol-1)=0.15 mol, n(NaOH)-n(H3PO4)=0.15 mol-0.10 mol=0.05 mol 反应 H3PO4(aq) + NaOH(aq) = NaH2PO4(aq) + H2O(l) 初始时/mol 0.10 0.15 平衡时/mol 0.15-0.10 =0.05 0.10 继续反应 NaH2PO4(aq) +
24、 NaOH(aq) = Na2HPO4(aq) + H2O(l) 初始时/mol 0.10 0.05 平衡时/mol 0.10-0.05 =0.05 0.05 所以平衡时Na2HPO4=NaH2PO4 = 0.050 molL-1 9 2-H3O+HPO-8-14，得 HO+= 6.1由Ka2 =10 molL， pH=7.21 3-H2PO4(2) =icRT =c(HPO42-)+c(H2PO4-)+c(Na+)RT =(0.050+0.050+30.050) molL-18.314 Jmol-1K-1(273+37) K=644 kPa (3) 溶液的渗透浓度为 18 gL-1/(180
25、 g mol-1) + (0.050+0.050+30.050) molL-1=0.35 molL-1， 与血液相比，为高渗溶液。 28. 将500 ml c(MgCl2)=0.20 molL-1和500 ml c(NH3H2O) =0.20 molL-1混合。求：(1)混合后溶液是否有沉淀生成？请通过计算加以说明。(2)若有沉淀要加入多少克NH4Cl，才能使溶液无Mg(OH)2沉淀产生?已知KspMg(OH)2=5.61 10-12，Kb(NH3)=1.810-5，Mr(NH4Cl)=53.5。 解 (1)混合后溶液中，c(MgCl2)=0.10 molL-1，c(NH3H2O) =0.10
26、 molL-1 cKb20Kw, c/Kb500 OH- =Kbc(NH3)=1.810-51kPaL 1J0.10molL-1=1.310-3molL-1 IP=Mg2+OH-2=0.10(1.310-3)2=1.710-7KspMg(OH)2，有沉淀生成 (2)要使沉淀溶解，设需加入x g NH4Cl，则： -125.6110-6-1OH=7.510 molL =molL2+Mg0.10-Ksp NH4+=KbNH3H2O1.810-50.10L-1 =molL-1=0.24 mol-6OH7.510x=0.24 molL-1(0.50L+0.50L)53.5g mol-1=12.8 g
27、Exercises 1. 125.0 mL of 0.40 molL-1 propanic acid, HPr, is diluted to 500.0 mL. What will the final pH of the solution be? (Ka=1.310-5) 0.40 molL-1125.0 mLSolution c(HPr)=0.10 molL-1, 500.0 mLH3O+ =Kac=1.310-50.10molL-1=1.110-3 molL-1，pH=2.94 2. Ethylamine, CH3CH2NH2, has a strong, pungent odor sim
28、ilar to that ammonia. Like ammonia, it is a 10 base. A 0.10 molL-1 solution has a pH of 11.86. Calculate the Kb for the ethylamine, and find Ka for its +conjugate acid, CH3CH2NH3. Solution pH=11.86, pOH=14.00-11.86=2.14 OH-=7.210-3 molL-1 +-32CHCHNH OH(7.210)323Kb(CH3CH2NH2) = =5.210-4 CH3CH2NH2 0.1
29、01.010-14Ka(CH3CH2NH)=1.910-11 -45.210+33. Pivaic acid is a monoprotic weak acid. A 0.100 molL-1 solution of pivalic acid has a pH=3.00. What is the pH of 0.100 molL-1 sodium pivalate at the same temperature? +-32HO Pi(1.010)3Solution Ka(HPi)=1.010-5， HPi 0.100Kb(NaPi)=Kw/Ka(HPi)=1.010-14/(1.010-5)=
30、1.010-9 OH-=Kbcb=1.010-90.100 molL-1=1.010-5molL-1，pH=9.00 4. (1) The weak monoprotic acid HA is 3.2% dissociated in 0.086 molL-1 solution.What is the acidity constant, Ka, of HA? (2) A certain solution of HA has a pH=2.48. What is the concentration of the solution? Solution (1) Ka(HA)=ca0.086(3.210
31、-2)2= 8.810-5 (2) When pH=2.48，H3O+=3.310-3 molL-1 2H3O+2(3.310-3)2-1-1HA=0.12 molL =molL-5Ka8.8105. Ksp for SrSO4 is 3.4410-7. (1) Calculate the solubility of SrSO4 in H2O. (2)What would be the solubility of SrSO4 in a solution which is 0.100 molL-1 with respect to sulfate ion? Solution (1)S=Ksp(Sr
32、SO4)=3.4410-7molL-1=5.8610-4 molL-1 (2) SKsp(SrSO4)-SO243.4410-7L-1 =molL-13.4410-6 mol0.1003-6. In a saturated solution of calcium phosphate, the concentration of PO4 ion is 3.310-7 molL-1. Calculate the Ksp of Ca3(PO4)2. Solution Suppose the solubility of Ca3(PO4)2 is S Ca3(PO4)2(s)3 Ca2+(aq)2 PO4
33、3-(aq) 11 3S 2S Based on the title，PO43-3.310-7 molL-12S So S1.6510-7 molL-1 KspCa2+3PO43-2(3S)3 (2S) 23322(1.6510-7)51.310-32 7. (1) A solution is 0.15 molL-1 in Pb2+ and 0.20 molL-1 in Ag+. If a solid of Na2SO4 is added slowly to this solution, which will precipitates first, PbSO4 or Ag2SO4? (2) T
34、he addition of Na2SO4 is continued until the second cation just starts to precipitate as the sulfate. What is the concentration of the first cation at this point? Ksp for PbSO4 = 2.5310-8, Ag2SO4 =1.2010-5. Solution (1) The concentration of Pb2+ is 0.15 molL-1, SO2-4PbSO4=Ksp(PbSO4)Pb2+2.5310-8L-1 =
35、molL-1=1.710-8 mol0.15The concentration of Ag+ is 0.20 molL-1, SO2-4Ag2SO4=Ksp(Ag2SO4)Ag+21.2010-5-4 L-1 =molL-1=3.010mol20.20Thus, the PbSO4 separates first with a controlled addition of SO42-. (2) When SO42- is 3.010-4 molL-1, Ag2SO4 is just ready to precipitate, Pb=2+Ksp(PbSO4)-SO24-5 -1 2.5310-8-1=8.410molL=molL3.010-4 12
