第九章 酸碱平衡9-1 以下哪些物种是酸碱质子理论的酸,哪些是碱,哪些具有酸碱两性请分别写出它们的共轭碱或酸。
SO -24, S -2, H 2PO -4, NH 3, HSO -4, [Al(H 2O)5OH]+2, CO -23, NH +4, H 2S, H 2O, OH -,H 3O +, HS -, HPO -24。
解： 质子酸 — 共轭碱H 2PO -4 — HPO -24 HSO -4 — SO -24 [Al(H 2O)5OH]+2—[Al(H 2O)4(OH)2]+ NH +4 —NH 3 H 2S — HS - H 2O — OH - H 3O +— H 2O HS -— S -2 HPO -24 — PO -34质子碱 — 共轭酸 SO -24 — HSO -4 S -2 — HS - NH3 — NH +4 HSO -4— H 2SO 4[Al(H 2O)5OH]+2—[Al(H 2O)6]+3 CO -23 — HCO -3 H 2O — H 3O +OH -— H 2O HS -— H 2S HPO -24 — H 2PO -4酸碱两性：H 2PO -4， HSO -4， [Al(H 2O)5OH]+2， H 2O ， HS -， HPO -24。
9-2 为什么pH=7并不总表明水溶液是中性的。
解： 因为水的解离是一个明显的吸热过程，因此水的离子积是温度的函数，只有在常温下K w =×1014-,即[H +]=[OH -]=×107-,所以pH ＝7，其他温度下则不然。
9-3 本章表示电解质及其电离产物的浓度有两种，一种如c(HAc)、c(NH +4),另一种如[HAc],[NH +4]等，它们的意义有何不同什么情况下电离平衡常数的表达式中可以用诸如c(HAc)、c(NH +4)等代替诸如[HAc],[NH +4]等有的书上没有诸如c(HAc)、c(NH +4)这样的浓度符号，遇到浓度时一律用诸如[HAc],[ NH +4]等来表示，这样做有可能出现什么混乱解：c(HAc)、c(NH +4)用来表示初始状态的浓度，而[HAc],[ NH +4]用来表示平衡状态下的浓度。
只有在HAc 、NH +4的电离度非常小，可以忽略时，才可用c(HAc)、c(NH +4)代替[HAc],[NH +4]。
如果将c(HAc)、c(NH +4)用[HAc],[ NH +4]来表示，则会出现混乱。
9-4 苯甲酸（可用弱酸的通式HA 表示，相对分子质量122）的酸常数K a =×105-,试求：（1）中和苯甲酸需用L1-的NaOH 溶液多少毫升(2) 求其共轭碱的碱常数K b 。
（3）已知苯甲酸在水中的溶解度为L1-，求饱和溶液的pH 。
解：（1）HA+NaOH ＝NaA+ H 2O n(HA)=12222.1= ∴V(NaOH)=4.001.0==25mL (2) K a =×105- ∴其共轭碱的碱常数K b =aw K K =×1010-（3）c=12206.2= molL 1- ∴a K c ＜500 所以[H +]＝242c K K K a a a ++-＝×103-pH ＝－lg[H +]＝3 9-5 计算下列各种溶液的pH:(1) ×103- molL 1-的NaOH 。
(2) molL 1-HCl 与 molL 1-NaOH 的混合溶液。
(3) molL 1- NH 3 H 2O 与 molL 1-HCl 的混合溶液。
(4) molL1-HAc 与 molL1-NH 4Cl 的混合溶液。
解： （1）pH ＝－lg[H +]＝－lg 314105100.1--⨯⨯＝(2) n(HCl)=×= n(NaOH)×=所以中和后剩余HCl 为 ∴反应后[H +]=02.0003.0= molL 1- pH=-lg[H +]=(3) n(NH 3 H 2O)= n(HCl)= 中和后 NH 4Cl 为, NH 32所以 [OH -]=][][43+NH NH K b =001.0001.01077.15⨯⨯-=×105- molL 1- pH=-lg[H +]=-lg 5141077.1100.1--⨯⨯=(4)9-6 把下列溶液的pH 换算成[H +]:(1) 牛奶的pH= (2) 柠檬的pH= (3) 葡萄酒的pH= (4) 啤酒的pH=解: 据pH=－lg[H +] 得[H +]=10pH-(1) [H +]=×107- molL 1- (2) [H +]=×103- molL 1- (3) [H +]=×104- molL 1- (4) [H +]=×105- molL1-9-7 把下列溶液的[H +]换算成pH:(1) 某人胃液的[H +]=×102- molL 1- (2) 人体血液的[H +]=×108- molL 1- (3) 食醋的[H +]=×103-molL 1- (4) 番茄汁的[H +]=×104-molL 1-解: (1) pH ＝－lg[H +]＝－×102-=同理 (2) pH= (3) pH= (4) pH=9-8 25oC 标准压力下的CO 2气体在水中的溶解度为 molL 1-,求溶液的pH 和[CO -23]。
解：K 1a =×107- K 2a =×1011-所以 [H +]以一级电离为主。
1a K c >500 所以[H +]=c K a 1=×104-molL 1- pH ＝－lg[H +]=[CO -23]= K 2a =×1011-molL 1-9-9 将15gP 2O 5溶于热水,稀释至750mL,设P 2O 5全部转化为H 3PO 4,计算溶液的[H +]、[H 2PO -4]、[HPO -24]和[PO -34]。
解： n(P 2O 5)= mol 所以 c(H 3PO 4)=75.0106.02⨯= molL 1-K 1a =×103- K 2a =×108- K 3a =×1013-K 1a >> K 2a 所以[H +]以一级电离为主。
1a K c <500 所以[H +]=241112c K K K a a a ++-=L1-二级电离 H 2PO -4≒HPO -24+H +x +x K 2a =xx x -+0412.0)0412.0(=×108-X 值很小 所以x=×108-三级电离 HPO -24 ≒ PO -34+ H +×108--y y +yK 3a =81023.6)0412.0(-⨯+y y =×1013- Y 值很小，所以K 3a =81023.60412.0-⨯y =×1013- 解得 y=×1019- 综上所述 [H +]=L 1- [H 2PO -4]=L 1-[HPO -24]=×108-molL 1-[ PO -34]=×1019-molL 1-9-10 某弱酸HA,L 1-时电离度为%，浓度为L 1-时电离度多大解：α〈5% 所以[H +]=c K a α=cH ][+=c c K a =c K a∴ K a =α2c=%)2×=×107-∴∴ α'=1.0106.97-⨯=%9-11 计算L1-Na 2CO 3溶液的pH 和CO -23以及HCO -3碱式电离的电离度。
解：K 1b =2a w K K =11141061.5100.1--⨯⨯=×104- K 2b =1a w K K =7141045.4100.1--⨯⨯=×108- K 1b >> K 2b 所以CO -23二级水解很小，可由一级水解平衡求[OH -] CO -23+ H 2O ≒ HCO -3+ OH -x xK 1b =xx -1.02=×104- 解得 x=L 1-所以 pH ＝－lg[H +]=-lg 0043.0100.114-⨯= α(CO -23)=1.00043.0=×102-对于二级水解 HCO -3+H 2O ≒ H 2CO 3+ OH -×103--y y ×103-+yK 2b =yy y -⨯+⨯--33103.4)103.4(=×108- K 2b 很小，因而y 很小 y≈×108-molL1-所以 α（HCO -3）=38103.4102.2--⨯⨯=×106- 9-12 某未知浓度的一元弱酸用未知浓度的NaOH 滴定，当用去时，混合溶液的pH=,当用去时，混合溶液的pH=，求该弱酸的电离常数。
解：设一元弱酸的物质的量为xmol,NaOH 摩尔浓度为y molL 1- 据 pH=pK a -lgban n 4=pK a -lg 331026.31026.3--⨯⨯⨯⨯-y y x (1)5= pK a -lg 33103.18103.18--⨯⨯⨯⨯-y y x (2) 解得 y=27x 代入（1） 得K a =×106-9-13 缓冲溶液HAc-Ac -的总浓度为 molL1-，当溶液的pH 为：（1）；（2）时，HAc 和Ac -的浓度分别多大 解：(1) pH=pK a -lg)()(-Ac c HAc c ∴4=4757-lg)()(-Ac c HAc c c(HAc)＋c(Ac -)= 解得：c(HAc)= molL1- c(Ac -)= molL1-(2)同理 可得 c(HAc)= molL 1- c(Ac -)= molL 1-9-14 欲配制pH=的缓冲溶液，需称取多少克NaAc3H 2O 固体溶解在 molL1-的Hac 溶液中解：pH= ∴[H +]=105-molL1-因为NaAc 的加入使得HAc 电离受到限制∴[Ac -]≈c(NaAc)=x [HAc]= c(HAc)=L 1-K a =][]][[HAc Ac H -+=5.0105x -=×105- ∴x=L 1-所以需NaAC 为×= 即需NaAc3H 2O ×136=9-15 某含杂质的一元碱样品(已知该碱的分子量为,用L 1-HCl 滴定,需用;在滴定过程中,加入酸时,溶液的pH 为. 求该碱的电离常数和样品的纯度.解: 中和一元碱需HCl ×=所以 样品中含一元碱为 即 ×=样品纯度为5000.044325.0×100%=%加入酸时 中和碱×= 则剩余一元碱为 c=049.00026.0=L 1-pH= ∴[OH -]=×104-molL 1-∴K b =4241045.40531.0)1045.4(--⨯-⨯=×106- 9-16 将Na2CO 3和NaHCO 3混合物30g 配成1L 溶液,测得溶液的pH=,计算溶液含Na 2CO 3和Na 2CO 3各多少克.解: pH=pK a +lg)()(332HCO N c CO N c a a∴=+lg)()(332HCO N c CO N c a a =+lg)()(332HCO N n CO N n a a∴)()(332HCO N n CO N n a a =1037.0 (1)106n(N 2a CO 3)+84n(N a HCO 3)=30 (2) 解得 n(N a HCO 3)=∴m (N a HCO 3)= m(N 2a CO 3)=9-17 将2310H 2O 溶解于水配成100ml 纯碱溶液,求溶液中碳酸根离子的平衡浓度和pH 。