思考题1. 根据酸碱质子理论,什么是酸?什么是碱?酸碱反应的实质是什么?【答】酸碱质子理论:凡能放出质子(氢离子)的分子或离子都是酸,凡能与质子(氢离子)结合的分子或离子都是碱。
酸碱反应的实质是质子转移反应。
2. 根据酸碱电子理论,什么是酸?什么是碱?酸碱反应的实质是什么?【答】酸碱的电子理论:凡是能给出电子对的分子、离子或原子团都叫做碱,也叫做路易斯碱;凡是能接受电子对的分子、离子或原子团都叫做酸,也叫做路易斯酸。
酸碱反应的实质是配位键的形成并生成酸碱配合物。
3. 说明下列名词的意义:(1) 酸碱共轭对;(2) 两性物质;(3) 溶剂的质子自递反应;(4) 拉平效应和区分效应;(5) 酸的强度和酸度;(6) 稀释定律;(7) 分析浓度和平衡浓度;(8) 分布系数;(9) 质子平衡条件;(10) 同离子效应和盐效应;(11) 化学计量点和滴定终点;(12) 酸碱滴定突跃范围。
【答】(1) 质子酸失去一个质子变为质子碱,质子碱得到一个质子转为酸。
因一个质子的得失而相互转变的每一对酸碱就称为共轭酸碱对(2) 有些酸碱物质,在不同的酸碱共轭酸碱对中,有时是质子酸,有时是质子碱,把这类物质称为酸碱的两性物质。
如:HPO42-、H2PO4-、HS-、H2O等。
(3) 仅仅在溶剂分子之间发生的质子传递作用称为溶剂的质子自递反应,反应的平衡常数称为溶剂的质子自递常数。
(4) 拉平效应:在某溶剂中,不能区分酸性强弱的现象。
区分效应:在某溶剂中,能区分酸性强弱的现象。
(5) 酸的强度:表示给出质子的能力。
酸度:表示溶液中[H+]浓度或[OH-]浓度的大小。
通常以pH 或pOH表示。
(6) 弱电解质的解离度是随着浓度的减小而增大,这一规律就称为稀释定律。
(7) 在酸(或碱)的解离反应式中,当共轭酸碱对处于平衡状态时,溶液中存在着多种酸碱组分,这些组分的浓度称为平衡浓度,以[ ]表示;各组分平衡浓度之和称为分析浓度(或总浓度),通常以c 表示。
(8) 溶液中某种酸碱组分的平衡浓度与其分析浓度(或总浓度)的比值称为该组分的分布系数,以δ表示。
(9) 酸碱反应中,酸给出质子的数目与碱接受质子的数目是相等的,这种质子转移的平衡关系称为质子平衡式或质子条件式(以PBE表示)。
(10) 在弱电解质的溶液中,加入与弱电解质具有相同离子的强电解质,可使弱电解质的解离度降低,这种现象就叫同离子效应。
盐效应:由于强电解质盐类的存在,引起弱电解质解离度增加的现象。
(11) 在酸碱滴定中,加入的滴定剂与被滴定物质按照化学计量关系完全反应时,所对应的pH值称为化学计量点。
化学计量点的判断往往需要借助指示剂颜色的变化,指示剂变色时停止滴定,停止滴定时称为“滴定终点”。
(12) 通常将化学计量点(100%被滴定)之前(99.9%被滴定)和之后(100.1%被滴定)的区间内pH值的变化范围称为滴定突跃范围。
4. 指出H3PO4溶液中所有酸与其共轭碱组分,并指出哪些组分既可作为酸又可作为碱。
【答】在H3PO4溶液中,存在H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-组分,其中可作为酸(括号内为其共轭碱)的有H3PO4(H2PO4-)、H2PO4-(HPO42-)、HPO42-(PO43-),既可作为酸又可作为碱的有H2PO4-、HPO42-。
5. 在下列情况下,溶液的pH值是否发生变化?若发生变化,是增大还是减小?(1) 醋酸溶液中加入醋酸钠;(2) 氨水溶液中加入硫酸铵(3) 盐酸溶液中加入氯化钾;(4) 氢碘酸溶液中加入氯化钾。
【答】(1) 变大;(2) 变小;(3) 不变;(4) 不变。
6. 有三种缓冲溶液,其组成是:(1) 1.0mol·L-1HAc + 1.0mol·L-1NaAc;(2) 1.0mol·L-1HAc + 0.01mol·L-1NaAc;(3) 0.01mol·L-1HAc + 1.0mol·L-1NaAc。
这三种缓冲溶液的缓冲能力(缓冲容量)有什么不同?加入稍多的酸或碱时,哪种溶液的pH值发生较大的变化?哪种溶液仍具有较好的缓冲作用?【答】缓冲溶液的缓冲能力大小与酸碱的浓度有关,当酸碱的浓度越大,且酸碱的浓度越接近,缓冲溶液的缓冲能力就越大。
因此,(1)的缓冲溶液缓冲能力大,(2)和(3)的缓冲能力相同,缓冲能力小。
向(2)和(3)的缓冲溶液中加入稍多的酸或碱时,溶液的pH值发生较大的变化,而(1)的溶液仍具有较好的缓冲作用。
7. 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p KΘa值)。
HAc(4.75);甲酸(3.75);一氯乙酸(2.85);二氯乙酸(1.30);苯酚(9.89)【答】选择一氯乙酸。
8. 适用于滴定分析的化学反应必须具备的条件是什么?【答】(1) 反应必须定量地完成。
化学反应按一定的反应方程式进行,即反应具有确定的化学计量关系,并且进行得相当完全(通常要求达到99.9%以上),不存在副反应。
(2) 反应必须迅速地完成。
整个滴定过程一定要在很短的时间内完成,如果反应速度比较慢,可以用加热或加入催化剂等措施来加快反应速度。
(3) 可用指示剂或仪器分析法确定反应的化学计量点。
9. 什么是酸碱指示剂?酸碱指示剂的选择原则是什么?【答】酸碱指示剂一般都是弱的有机酸或有机碱,在不同的酸度条件下具有不同的结构和颜色。
由于酸碱指示剂在不同的酸度条件下具有不同的结构及颜色,因而当溶液酸度改变时,酸碱指示剂从一种结构变为另一种结构,从而使溶液的颜色发生相应的改变。
根据计量点附近的pH突跃范围,就可以选择适当的指示剂了。
只要变色范围全部处于或部分处于pH突跃的范围内的指示剂,应该都能正确指示滴定终点。
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?酸碱直接滴定的条件是什么?【答】用强酸或强碱作滴定剂时,滴定反应的平衡常数相当大,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,滴定突跃范围窄,终点时指示剂变色不明显,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。
一般来说,当c ·K Θa ³10-8(或c ·K Θb ³10-8)时,就可以使pH 突跃超过0.3pH 单位,这时人眼就可以辨别出指示剂颜色的改变,滴定就可以直接进行了。
11.现有H 2SO 4和(NH 4)2SO 4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H 2SO 4?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(NH 4)2SO 4的含量?指示剂又是什么? 【答】(1) 能。
H 2SO 4的KΘa 2=l.20×l0-2,NH 4+的KΘa=5.56×10-10。
因为c·KΘa 2(H 2SO 4)=0.025×l.20×l0-2=3×l0-4> l0-8,且K Θa 2(H 2SO 4)/K Θa (NH 4+)>>104,所以能完全准确滴定其中的H 2SO 4,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NH 3逸出,并用过量的标准HCl 溶液,然后用标准NaOH 溶液滴定过量的HCl ,用酚酞作指示剂。
计算式:100)(2))((10)}(][)(]{[))((4243424⨯⨯⨯⋅-⋅=-样m SO NH M NaOH V NaOH HCl V HCl SO NH w也可用过量的H 3BO 3溶液吸收,NH 3 + H 3BO 3=NH 4H 2BO 3 生成的NH 4H 2BO 3可用HCl 标准溶液来滴定:NH 4H 2BO 3 + HCl =NH 4Cl + H 3BO 3在计量点时,溶液中有NH 4Cl 和H 3BO 3,pH≈5,可选用甲基红或甲基红-溴甲酚绿混合指示剂指示剂终点。
计算式:100)(2))((10)(][))((4243424⨯⨯⨯⋅=-样m SO NH M HCl V HCl SO NH w12. 一试液可能是NaOH 、NaHCO 3、Na 2CO 3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Na 2CO 3、物质的量比为3∶1; (2) 原固体试样中所含NaHCO 3和NaOH 的物质量比为2∶1; (3) 加入甲基橙后滴半滴HCl 溶液,试液即变为橙色。
【答】(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。
13. 是非判断(1). 由于乙酸的解离平衡常数][][][HAc Ac H K a -+⋅=Θ,所以只要改变乙酸的起始浓度即c (HAc),K Θa 必随之改变。
(2) 在浓度均为0.01mol ·L -1的HCl ,H 2SO 4,NaOH 和NH 4Ac 四种水溶液中,H +和OH -离子浓度的乘积均相等。
(3) 弱碱溶液越稀,其解离度越大,因而酸度也越大。
(4) 在一定温度时,稀释溶液,解离常数不变而解离度增大。
(5) 两种酸溶液HX 和HY ,其pH 值相同,则这两种酸溶液浓度也相同。
(6) Na 2CO 3溶液中,H 2CO 3的浓度近似等于KΘa 2。
(7) 可用公式][][lg 酸碱+=Θa pK pH 计算缓冲溶液pH 值,这说明将缓冲溶液无论怎样稀释,其pH 值不变。
(8) 在共轭酸碱系统中,酸、碱的浓度越大,则其缓冲能力越强。
(9) 根据酸碱质子理论,水溶液中的解离反应、水解反应和中和反应都是质子传递反应。
(10) 滴定分析法是将标准溶液滴加到被测物中,根据标准溶液的浓度和所消耗的体积计算被测物含量的测定方法。
(11) 强碱滴定弱酸时,滴定突越范围大小受酸碱浓度和弱酸的p K Θa 控制。
(12) 滴定剂体积随溶液pH 变化的曲线称为滴定曲线。
(13) 硼酸的K Θa =5.8×10-10,不能用标准碱溶液直接滴定。
(14) 无论何种酸或碱,只要其浓度足够大,都可被强碱或强酸溶液定量滴定。