酸碱平衡和酸碱滴定法
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无机及分析化学06酸碱平衡与酸碱滴定法酸碱平衡是无机及分析化学中的一个重要概念,它涉及到溶液中酸和碱之间的相互作用和平衡状态。
酸碱滴定法是一种常用于测定溶液中酸碱性质和浓度的分析方法。
本文将对酸碱平衡和酸碱滴定法进行详细介绍。
首先,我们来介绍酸碱平衡的基本概念。
酸碱平衡是指溶液中酸和碱之间的反应和平衡状态。
在溶液中,酸能够释放出H+离子,而碱能够接受H+离子。
这个过程被称为质子(H+)转移反应。
在酸碱平衡中,有两个重要的概念:酸性度(pH)和酸度常数(Ka)。
pH是用来表示溶液酸碱性强弱的指标,它的定义是pH=-log[H+],其中[H+]代表溶液中的氢离子浓度。
pH值越小,表示溶液越酸;pH值越大,表示溶液越碱。
在中性水溶液中,pH值为7酸度常数Ka用来衡量酸的强弱,它的定义是Ka=[H+][A-]/[HA],其中[H+]代表酸溶液中的氢离子浓度,[A-]代表酸的共轭碱的浓度,[HA]代表未解离酸的浓度。
Ka值越大,表示酸越强。
酸碱滴定法是一种常用于测定溶液中酸碱性质和浓度的分析方法。
在酸碱滴定中,通常会使用滴定管、酸度计、酸碱指示剂等实验装置和试剂。
滴定过程中需要滴定剂、指示剂和滴定的原料溶液。
滴定过程中,首先准备好要分析的溶液和滴定剂。
然后,用滴定管滴入适量的滴定剂到容器中,然后再加入适当的指示剂。
当滴定剂反应完全与原料溶液中的酸或碱反应完成时,指示剂的颜色将发生明显的变化。
通过测量滴定剂用量,可以计算出原料溶液中酸或碱的浓度。
酸碱滴定法有许多不同的类型,其中最常见的有酸碱滴定、氧化还原滴定和络合滴定。
酸碱滴定是根据滴定剂对溶液中的酸或碱进行中和反应来测定其浓度。
氧化还原滴定是通过滴定剂与溶液中的氧化还原反应来测定其浓度。
络合滴定是通过滴定剂与溶液中的金属离子形成络合物来测定其浓度。
酸碱滴定法在实际应用中有广泛的用途。
例如,它可以用于测定食品和药品中的酸碱度,以确保其安全和合规性。
此外,酸碱滴定还可以用于水质分析、环境监测和药物分析等领域。
第7章酸碱平衡与酸碱滴定法7.1 溶液中酸碱平衡的处理方法 71酸碱滴定法是以酸碱反应为基础的滴定分析方法,是滴定分析中广泛应用的方法之一。
由于酸碱滴定法的基础是酸碱平衡,因此本章首先介绍溶液中酸碱平衡的基本理论,然后学习酸碱滴定法的基本原理及应用。
7.1 溶液中酸碱平衡的处理方法酸碱溶液中平衡型体之间存在三大平衡关系:①物料(质量)平衡,②电荷平衡,③质子平衡。
本章酸度的计算中,用质子平衡对酸碱平衡进行处理,最简单最常用。
因此分别介绍这些方法。
7.1.1 物料平衡平衡状态时,化学体系中某一组分的分析浓度等于该组分各种型体平衡浓度之和。
例题7-1:0.10 mol・L-1 HAc溶液,其物料平衡式为: cHAc=c(HAc) + c(Ac-)=0.10(mol・L-1)例题7-2:0.20 mol・L-1 NaHCO3溶液,其物料平衡式为:?2?c(Na+)=cNaHCO3=c(H2CO3) + c (HCO3) + c(CO3)=0.20 (mol・L-1)例题7-3:0.50 mol・L-1 NaOH溶液,其物料平衡式为: CNaOH=c(Na+ )=c(OH )=0.50 (mol・L-1)-例题7-4:0.50 mol・L-1 HCl溶液,其物料平衡式为: CHCl=c(Cl )=c(H+ )=0.50(mol・L-1 )-例题7-5:0.20 mol・L-1 NH4Cl溶液,其物料平衡式为: CNH4Cl=c(Cl )=c(NH4) + c(NH3)=0.20 (mol・L-1)-?7.1.2 电荷平衡处于平衡状态的水溶液是电中性的,即溶液中荷正电质点所带正电荷的总数与荷负电质点所带负电荷的总数相等。
例题7-6:0.10 mol・L-1 HAc溶液,其电荷平衡式为: c(H+ )=c(Ac- ) + c(OH )-对多价阳(阴)离子,平衡浓度各项中还有相应的系数,其值为相应离子的价数。
第二章酸碱平衡和酸碱滴定法习题
解: a NaAc为一元弱碱, 其K b=K w/K HAc=5.6×10-10
3.计算pH为8.0和12.0时0.10mol·L-1 KCN的溶液中CN-1的浓度
4.含有C Hcl=0.10mol·L-1,C NaHSO4=2.0×10-4mol·L-1和C HAc=2.0×10-6mol·L-1的混合溶液。
a.计算此混合溶液的pH。
b.加入等体积0.10mol·L-1 NaOH溶液,计算溶液的pH
pH= 4.00
5.将0.12mol·L-1 HCL和0.10mol·L-1氯乙酸钠(ClCH2COONa)溶液等体积混合,计算pH。
6.欲使100 ml 0.10 mol·L-1HCl溶液的pH从1.00增加至4.44,需加入固体NaAc多少克(忽略溶液体积的变化)?
7.今由某弱酸HB及其盐配制缓冲溶液,其中HB的浓度为0.25 mol·L-1。
于此100ml缓冲溶液中加入200mgNaOH(忽略溶液体积的变化),所得溶液的pH为5.60。
问原来所配制的缓冲溶液的pH为多少?(设HB的Ka=5.0×10-6)
8.欲配制pH为 3.0和 4.0的HCOOH-HCOONa缓冲溶液,应分别往200ml 0.20 mol·L-1HCOOH溶液中加入多少毫升1.0 mol·L-1 NaOH溶液。
解x=25.7ml
9.某人称取CCl3COOH 16.34g和NaOH 2.0g,溶解于1L水中,欲以此液配制pH=0.64的缓冲溶液。
问:a. 实际所配制缓冲溶液的pH为多少?b. 要配制pH=0.64的缓冲溶液,需加入多少毫升1.0 mol·L-1强酸溶液。
10. 配制氨基乙酸总浓度为0.10 mol·L-1的缓冲溶液(pH=2.0)100ml需氨基乙酸多少克?还需加多少摩强酸?
x =7.9ml
11.25.0ml 0.40 mol·L-1 H3PO4 与30.0ml 0.50 mol·L-1Na3PO4溶液混合,然后稀释至100.0,计算此缓冲溶液的pH和缓冲指数。
若准确移取上述混合溶液25.0ml,需加入多少毫升1.00 mol·L-1NaOH 溶液后,才能使混合溶液的pH等于9.00。
12. 20 g六亚甲基四胺,加浓HCl(按12mol·L-1计)4.0ml,稀释至100ml,溶液的pH是多少?此溶液是否是缓冲溶液?
13. 计算下列标准缓冲溶液的pH(考虑离子强度的影响),并与标准值比较:
a. 饱和酒石酸氢钾(0.034 mol·L-1);
b. 0.0500 mol·L-1邻苯二甲酸氢钾;
c. 0.0100 mol·L-1硼砂。
14. 用0.200 mol·L-1Ba(OH)2滴定0.1000 mol·L-1HAc至化学计量点时,溶液的pH等于多少?
pOH=5.18 pH=8.82
15. 某试样含有Na2CO3和NaHCO3,称取0.3010g,用酚酞作指示剂,滴定时用去0.1060 mol·L-1 HCl 20.10ml,继用甲基橙作指示剂,共用去HCl 47.70ml。
计算试样中Na2CO3和NaHCO3质量分数。
16. 二元弱酸H2B,已知pH=1.92时,δH2B=δHB-;pH=6.22时,δHB-=δB2-。
计算:
a. H2B的Ka1和Ka2;
b. 主要以HB-形式存在时的pH为多少?
c. 若用0.100 mol·L-1NaOH 溶液滴定0.100 mol·L-1 H2B,滴定至第一和第二化学计量点时,溶液的pH各为多少?各选用何种指示剂?
17. 已知0.1 mol·L-1一元弱酸的HB的pH=3.0,问其等浓度的共轭碱NaB的pH为多少?(已知:Ka c>20 Kw且c/Ka>500)
18. 将H2C2O4加入到0.10 mol·L-1Na2CO3溶液中,使其浓度为0.020 mol·L-1,求该溶液的pH?(H2C2O4:pKa1=1.20,pKa2=4.20;H2CO3:pKa1=6.40;pKa2=10.20)
19. 称取Na2CO3和NaHCO3的混合试样0.685g,溶于适量的时水中。
以甲基橙为指示剂,用0.200 mol·L-1HCl溶液滴定至终点时,消耗50.0ml。
如改用酚酞为指示剂,用上述HCl 溶液滴定至终点时,需消耗多少毫升?
20. 称取纯一元弱酸HB 0.8150 g ,溶于适量的水中,以酚酞为指示剂,用0.1100 mol ·L -1 NaOH 溶液滴定至终点时,消耗24.60ml 。
在滴定过程中,当加入NaOH 溶液11.00ml 时,溶液的pH=4.80。
计算该弱酸HB 的pKa 值。
加入NaOH 溶液11.00ml 后,生成的n(B -)=0.1100×11.00=1.21mmol
剩余的 n(HB -)=0.1100×(24.60-11.00)=1.496mmol
1.21
4.80lg
1.496
a pK =+ 1.214.80lg 1.496a pK =+ p K a =4.89
21.
用0.10 mol ·L -1 NaOH 滴定0.10 mol ·L -1HAc 至pH=8.00,计算终点误差。
解法2:△pH =8.00-8.72=
-0.72
0.720.720.05%pH pH
t E ∆-∆-=
=
=-
22.
用0.10 mol ·L -1 HCl 滴定0.10 mol ·L -1 NH 3 溶液至pH=4.0,计算终点误差。
解法2:
△pH= 4.0-5.28=-1.28
1.28 1.280.2%pH pH
t E -∆∆-=
=
=
23.
用 0.10 mol ·L -1 NaOH 滴定0.10 mol ·L -1 H 3PO 4至第一化学计量点,若终点pH 较化学计量点pH 高0.5 单位。
计算终点误差。
24.
用0.100 mol ·L -1 NaOH 滴定0.100 mol ·L -1 羟胺盐酸盐(NH 3+OH ·Cl -)和0.100 mol ·L -1NH 4Cl 的混合溶液。
问:a. 化学计量点时溶液的pH 为多少?b. 在化学计量点有百分之几的NH 4Cl 参与了反应?
解: a 当滴定化学计量点时, 溶液为一元弱酸NH 4Cl 和一元弱碱NH 2OH 的混合溶液, [H +]计算可按弱酸弱碱混溶液NH 4-NH 2OH 处理,精确式为
:
25. 称取一元弱酸HA 试样1.000g ,溶于60.0ml 水中,用0.2500 mol ·L -1NaOH 溶液滴定.已知中和HA 至50%时,溶液的pH=5.00;当滴定至化学计量点时,pH=9.00。
计算试样中HA 的质量分数为多少?(假设HA 的摩尔质量为82.00g ·mol -)
26. 称取钢材1.000g,溶解后,将其中的磷沉淀为磷钼酸铵。
用0.1000 mol·L-1NaOH 20.00ml 溶解沉淀,过量的NaOH用0.2000 mol·L-1HNO37.50ml 滴定至酚酞刚好褪色。
计算钢中的P和P2O5的质量分数。
27. 在纯水中,甲基橙的理论变色点pH=3.4,今向溶液中加入NaCl溶液,使其浓度达到0.10 mol·L-1。
问甲基橙的理论变色点pH又为多少?
28.标定甲醇钠溶液时,称取苯甲酸0.4680g,消耗甲醇钠溶液25.50ml,求甲醇钠的浓度。