3电解质溶液习题集库.doc

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1、.*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:=icRT=20.00500.928.314298 =23 kPa 2. 酸H2OH3O+H2CO3CH2COO-H2SHS-共轭碱OH-H2ONH3NH2CH2COO-HS-S2-3. 碱H2ONH3Al(H2O)5OH2+CH2COO-共轭酸H3O+NH3Al(H2O)63+CH2COOH4. (1) 在H3PO4溶液中存在下列质子转移平衡:H3PO4 (aq) + H2O(l)(aq) + H3O+(aq)(aq) + H2O(l)(aq) + H3O+(aq)(aq

2、) + H2O(l)(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+OH- 。其中H3O+浓度并不是浓度的3倍。 (2) NaHCO3在水溶液中存在下列质子转移平衡:(aq) + H2O(l)(aq)+ H3O+(aq)Ka()=Ka2(H2CO3)=4.710-11(aq) + H2O(l)H2CO3(aq) + OH-(aq)Kb()=Kw/Ka1(H2CO3)=1.010-14/(4.510-7)=2.210-8由于Kb()Ka(),因此NaHCO3水溶液呈弱碱性。NaH2PO4在水溶液

3、中存在下列质子转移平衡:(aq) + H2O(l)(aq)+ H3O+(aq)Ka()=Ka2(H3PO4)=6.110-8(aq) + H2O(l)H3PO4(aq) + OH-(aq)Kb()=Kw/Ka1(H3PO4)=1.010-14/(6.910-3)=1.410-12由于Ka()Kb(),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.(1)盐酸和(2)AgNO3,由于同离子效应,将使AgCl的溶解度降低;但

4、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。(3)KNO3则由于盐效应,将使AgCl的溶解度稍有增加;(4)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)HS-(aq) + H3O+(aq)初始浓度 0.10平衡浓度 0.10-x x x 由于x/Ka1500,所以 =9.410-5 molL-1HS-H3O+9.410-5 molL

5、-1 HS-(aq) + H2O(l)S2-(aq) + H3O+(aq)=1.210-13由于HS-H3O+,因此S2- Ka2, 即S2-=1.210-13 molL-1(亦可不列质子传递平衡式,直接写出S2- Ka2=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。(求一元弱碱的pH,先求出OH-.再求pOH,再求pH)解 c/Kb=0.015/7.910-7500,且cKb20KwOH-=1.110-4 molL-1, pOH=3.96, pH=10

6、.049. 水杨酸(邻羟基苯甲酸,C7H6O3)是二元酸,Ka1=1.0610-3,Ka2=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/Kb50

7、0. HN3 OH-=2.310-6 molL-1Na+=0.010 molL-1H3O+=Kw/OH-=1.0010-14/(2.310-6)=4.310-9 molL-112. 计算下列溶液的pH值:(1)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)(2)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 mol

8、L-1)=1:2,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-1pH=(pKa2+pKa3) =(7.21+12.32)= 9.76(2) n(Na3PO4):n(HCl)=(100 mL0.10 molL-1):(100 mL0.20 molL-1)=1:2,反应为:Na3PO4 + 2HCl = NaH2PO4 + 2NaCl生成NaH2PO4= 0.10 molL-1100 mL/(100 mL+100 mL)=0.050

9、molL-1pH=(pKa1+pKa2)= (2.16+7.21)=4.6814. 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+=molL-1= 3.110-4 molL-1pH = 3.5115. 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。(由于不确定乳酸的浓度,所以不确定c/Ka是否大于500,就只能解一元二次方程求解)解 pH=2.42, H3O+=3.810-3 molL

10、-1。设乳酸的浓度为c(HC3H5O3)。HC3H5O3(aq) + H2O(l)(aq) + H3O+(aq)由1.410-4c(HC3H5O3)=1.410-43.810-3+(3.810-3)2c(HC3H5O3)=0.11 molL-116. 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=1.010-5 molL-1H3O+成人/H3O+婴儿=0.040 molL-1/(1.010-5 molL-1)=400017. 有一

11、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=5.00Ka=1.010-518. 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

12、(1)应该加入碱性的NaAc。(2)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:NaAc=2.010-6 molL-1,pH=5.70(3)NaOH过量, OH-=pOH = 0.046,pH=13.9519. 喹啉(C20H24N2O2,摩尔质量324.4 gmol-1)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)=1.6

13、10-3 molL-1pKb1=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(37,pH=7.40)下,仅有2.010-20 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(如形成铁蛋白)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 (1)由于

14、n(HCl)=n(NH3),生成0.10 molL-1/2=0.050 molL-1的NH4Cl,溶液的H3O+=molL-1=5.310-6 molL-1pH=5.28(2)由于n(HAc)=n(NH3),生成0.10 molL-1/2= 0.050 molL-1的NH4Ac,H3O+ =pH=7.01(3)由于n(HCl)=n(Na2CO3),生成0.10 molL-1/2= 0.050 molL-1的NaHCO3,H3O+=pH=8.3423. 计算下列溶液的pH值:(1) 0.20 molL-1H3PO4溶液与0.20 molL-1 Na3PO4等体积混合;(2) 0.20 molL-

15、1Na2CO3溶液与0.10 molL-1HCl溶液等体积混合。解 (1) H3PO4(aq) + Na3PO4(aq) = NaH2PO4(aq) + Na2HPO4(aq)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-1Ka2 =, H3O+ = 6.110-8 molL-1, pH=7.21(2) HCl(aq) + Na2CO3(aq) = NaHCO3(aq)初始时:V0.10 molL-1 V0.20 molL

16、-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-1Ka2 =,H3O+ = 4.710-11 molL-1, pH=10.3224. 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解 PbI2 = Pb2+ + 2I- Ksp(PbI2) = Pb2+I-2=S(2S)2=4S3S=Pb2+ = molL-1= 1.310-3 molL-1 PbSO4 = Pb

17、2+ + SO42- Ksp(PbSO4) = Pb2+SO42-= S2S=Pb2+ =molL-1=1.5910-4 molL-125. 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饱和溶液中的Mn2+和OH-;(3) Mn(OH) 2在0.10 molL-1 NaOH溶液中的溶解度假如Mn(OH) 2在NaOH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)

18、S(2S)2=Ksp, S=molL-1= 3.7210-5 molL-1(2) Mn2+ = S =3 .7210-5 molL-1, OH- =2S = 7.4410-5 molL-1(3) OH-= 0.10 molL-1S=Mn2+ =molL-1=2.110-11 molL-1(4) Mn2+ = 0.20 molL-1S=molL-1 =5.110-7 molL-126. 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

19、+=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)= 0.050 molL-1由Ksp=Mn2+OH-2,得OH- =molL-1=1.410-6 molL-1由,得molL-1m(NH4Cl) =0.64 molL-10.200 L53.5 gmol-1=6.8 g27. 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

20、中加入18 g葡萄糖,其溶液的渗透浓度为多少?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 NaH2PO

21、4(aq) + 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由Ka2 =,得 H3O+= 6.110-8 molL-1, pH=7.21(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 g mol-1) + (0.050+

22、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?(忽略加入NH4Cl固体引起的体积变化)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 m

23、olL-1 cKb20Kw, c/Kb500OH- = 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:OH-=7.510-6 molL- NH4+=0.24 molL-1x=0.24 molL-1(0.50L+0.50L)53.5g mol-1=12.8 gExercises1. 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

24、 be? (Ka=1.310-5)Solution c(HPr)=0.10 molL-1, H3O+ =1.110-3 molL-1,pH=2.942. Ethylamine, CH3CH2NH2, has a strong, pungent odor similar to that ammonia. Like ammonia, it is a 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, .Solu

25、tion pH=11.86, pOH=14.00-11.86=2.14 OH-=7.210-3 molL-1Kb(CH3CH2NH2) = 3. 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?Solution Ka(HPi)=,Kb(NaPi)=Kw/Ka(HPi)=1.010-14/(1.010-5)=1.010

26、-9,pH=9.004. (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)=0.086(3.210-2)2= 8.810-5 (2) When pH=2.48,H3O+=3.310-3 molL-1HA=

27、0.12 molL-15. 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)molL-1=5.8610-4 molL-1(2) S3.4410-6 molL-16. In a saturated solution of calcium phosphate, the c

28、oncentration of ion is 3.310-7 molL-1. Calculate the Ksp of Ca3(PO4)2.Solution Suppose the solubility of Ca3(PO4)2 is SCa3(PO4)2(s)3 Ca2+(aq)2 PO43-(aq) 3S2S Based on the title,PO43-3.310-7 molL-12SSoS1.6510-7 molL-1KspCa2+3PO43-2(3S)3 (2S) 23322(1.6510-7)51.310-327. (1) A solution is 0.15 molL-1 in

29、 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) The 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?

30、 Ksp for PbSO4 = 2.5310-8, Ag2SO4 =1.2010-5.Solution (1) The concentration of Pb2+ is 0.15 molL-1, =1.710-8 molL-1The concentration of Ag+ is 0.20 molL-1,=3.010-4 molL-1Thus, 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,=8.410-5 molL-1

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