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 -NH 3 — 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 =1.0×1014-,即[H +]=[OH -]=1.0×107-,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 =6.4×105-,试求：（1）中和1.22g 苯甲酸需用0.4mol•L 1-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2.06g•L1-，求饱和溶液的pH 。

解：（1）HA+NaOH ＝NaA+ H 2O n(HA)=12222.1=0.01mol ∴V(NaOH)=4.001.0=0.025L=25mL (2) K a =6.4×105- ∴其共轭碱的碱常数K b =aw K K =1.6×1010-（3）c=12206.2=0.0169 mol•L 1- ∴a K c ＜500 所以[H +]＝242c K K K a a a ++-＝1.008×103-pH ＝－lg[H +]＝3 9-5 计算下列各种溶液的pH:(1) 10mL5.0×103- mol•L1-的NaOH 。

(2) 10mL0.40 mol•L 1-HCl 与10mL0.10 mol•L 1-NaOH 的混合溶液。

(3) 10mL0.2 mol•L 1- NH 3• H 2O 与10mL0.1 mol•L 1-HCl 的混合溶液。

(4) 10mL0.2 mol•L1-HAc 与10mL0.2 mol•L1-NH 4Cl 的混合溶液。

解： （1）pH ＝－lg[H +]＝－lg 314105100.1--⨯⨯＝11.70(2) n(HCl)=0.01×0.4=0.004mol n(NaOH)0.01×0.1=0.001mol所以中和后剩余HCl 为0.003mol ∴反应后[H +]=02.0003.0=0.15 mol•L 1- pH=-lg[H +]=0.82(3) n(NH 3• H 2O)=0.002mol n(HCl)=0.001mol 中和后 NH 4Cl 为0.001mol, NH 3• H 20.001mol所以 [OH -]=][][43+NH NH K b =001.0001.01077.15⨯⨯-=1.77×105- mol•L 1- pH=-lg[H +]=-lg 5141077.1100.1--⨯⨯=9.25(4)9-6 把下列溶液的pH 换算成[H +]:(1) 牛奶的pH=6.5 (2) 柠檬的pH=2.3 (3) 葡萄酒的pH=3.3 (4) 啤酒的pH=4.5解: 据pH=－lg[H +] 得[H +]=10pH-(1) [H +]=3.2×107- mol•L 1- (2) [H +]=5.0×103- mol•L 1- (3) [H +]=5.0×104- mol•L 1- (4) [H +]=3.2×105- mol•L1-9-7 把下列溶液的[H +]换算成pH:(1) 某人胃液的[H +]=4.0×102- mol•L 1- (2) 人体血液的[H +]=4.0×108- mol•L1-(3) 食醋的[H +]=1.26×103-mol•L 1- (4) 番茄汁的[H +]=3.2×104-mol•L1- 解: (1) pH ＝－lg[H +]＝－lg4.0×102-=1.4同理 (2) pH=7.4 (3) pH=2.9 (4) pH=3.59-8 25ºC 标准压力下的CO 2气体在水中的溶解度为0.034 mol•L 1-,求溶液的pH 和[CO -23]。

解：K 1a =4.45×107- K 2a =5.61×1011-所以 [H +]以一级电离为主。

1a K c >500 所以[H +]=c K a 1=1.23×104-mol•L 1- pH ＝－lg[H +]=3.91[CO -23]= K 2a =5.61×1011-mol•L1-9-9 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)=0.106 mol 所以 c(H 3PO 4)=75.0106.02⨯=0.282 mol•L 1-K 1a =7.11×103- K 2a =6.23×108- K 3a =4.5×1013-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 ++-=0.0412mol•L1-二级电离 H 2PO -4≒HPO -24+H +0.0412-x x 0.0412+x K 2a =xx x -+0412.0)0412.0(=6.23×108-X 值很小 所以x=6.23×108-三级电离 HPO -24 ≒ PO -34+ H +6.23×108--y y 0.0412+yK 3a =81023.6)0412.0(-⨯+y y =4.5×1013- Y 值很小，所以K 3a =81023.60412.0-⨯y =4.5×1013- 解得 y=6.8×1019- 综上所述 [H +]=0.0412mol•L1- [H 2PO -4]=0.0412mol•L1-[HPO -24]=6.23×108-mol•L1-[ PO -34]=6.8×1019-mol•L 1-9-10 某弱酸HA,0.015mol•L1-时电离度为0.80%，浓度为0.10mol•L1-时电离度多大？解：α〈5% 所以[H +]=c K a α=c H ][+=cc K a =c K a∴ K a =α2c=(0.80%)2×0.015=9.6×107-∴ ∴ α'=1.0106.97-⨯=0.31% 9-11 计算0.100mol•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--⨯⨯=1.78×104- K 2b =1a w K K =7141045.4100.1--⨯⨯=2.2×108- 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 -0.1-x x xK 1b =xx -1.02=1.78×104- 解得 x=0.0043mol•L 1-所以 pH ＝－lg[H +]=-lg 0043.0100.114-⨯=11.63 α(CO -23)=1.00043.0=4.3×102-对于二级水解 HCO -3+H 2O ≒ H 2CO 3+ OH -4.3×103--y y 4.3×103-+yK 2b =yy y -⨯+⨯--33103.4)103.4(=2.2×108- K 2b 很小，因而y 很小 y≈2.2×108-mol•L1-所以α（HCO -3）=38103.4102.2--⨯⨯=5.1×106- 9-12 某未知浓度的一元弱酸用未知浓度的NaOH 滴定，当用去3.26mLNaOH 时，混合溶液的pH=4.00,当用去18.30mLNaOH 时，混合溶液的pH=5.00，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 mol•L 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 =9.7×106-9-13 缓冲溶液HAc-Ac -的总浓度为1.0 mol•L1-，当溶液的pH 为：（1）4.0；（2）5.0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 -)=1.0 解得：c(HAc)=0.85 mol•L1- c(Ac -)=0.15 mol•L1-(2)同理 可得 c(HAc)=0.64 mol•L 1- c(Ac -)=0.36 mol•L 1-9-14 欲配制pH=0.5的缓冲溶液，需称取多少克NaAc•3H 2O 固体溶解在300mL0.5 mol•L1-的Hac 溶液中？解：pH=5.0 ∴[H +]=105-mol•L1-因为NaAc 的加入使得HAc 电离受到限制∴[Ac -]≈c(NaAc)=x [HAc]= c(HAc)=0.5mol•L 1-K a =][]][[HAc Ac H -+=5.0105x -=1.75×105- ∴x=0.88mol•L 1-所以需NaAC 为0.88×0.3=0.264mol 即需NaAc•3H 2O 0.264×136=35.9g9-15 某含杂质的一元碱样品0.5000g(已知该碱的分子量为59.1),用0.1000mol•L1-HCl 滴定,需用75.00mL;在滴定过程中,加入49.00mL 酸时,溶液的pH 为10.65. 求该碱的电离常数和样品的纯度.解: 中和一元碱需HCl 0.1×0.075=0.0075mol所以 样品中含一元碱为0.0075mol 即 0.0075×59.1=0.44325g 样品纯度为5000.044325.0×100%=88.7%加入49.00mL 酸时 中和碱0.049×0.1=0.0049mol 则剩余一元碱为0.0075-0.0049=0.0026mol c=049.00026.0=0.0531mol•L 1-pH=10.65 ∴[OH -]=4.45×104-mol•L1-∴K b =4241045.40531.0)1045.4(--⨯-⨯=3.73×106- 9-16 将Na 2CO 3和NaHCO 3混合物30g 配成1L 溶液,测得溶液的pH=10.62,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∴ 10.62=10.25+lg)()(332HCO N c CO N c a a =10.25+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)=0.09mol∴m (N a HCO 3)=7.58g m(N 2a CO 3)=22.42g9-17 将5.7gNa 2CO 3•10H 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 。