作业题解(第3章 电解质溶液)

第三章 电解质溶液 习题解答
1.计算下列各溶液的H+、OH-离子浓度和pH值。 （1） 0.0010 mol· dm-3H2SO4溶液。 （2）0.010mol· dm-3NaOH溶液。 （3）0.050mol· dm-3HAc溶液。 （4）0.50mol· dm-3NH3· H2O溶液。 解： （1） HSO4- ⇌ H+ + SO42平衡浓度 / mol· dm-3 0.0010-x 0.0010+x x
• 3、设0.10 mol· dm-3 氢氰酸溶液的解离度为0.010%，求该 温度时，HCN的解离常数。
解： 起始浓度/ mol· dm-3 平衡浓度/ mol· dm-3 HCN ⇌ H+ + CN0.10 0 0 0.10-0.10×0.010% 0.10×0.010% 0.10×0.010%
pO H 14 - pH 14 - 9.0 5.0
查 表 得 pK（ b NH3 ) 4.75 cb pOH pKb lg ca
5.0= 4.75- lg(0.10/cs) cs = 0.178 mol· dm-3 M(NH4Cl)=53.49
m = 0.178 ×1 ×53.49 = 9.5 克
12(2)、解: 平衡浓度/mol· dm-3
NH3· H2O + HCl = NH4Cl + H2O
(0.1×20)/30
c(NH3· H2O)= 0.1×(20-20)/(20+20) = 0 mol· dm-3
所以，不会产生Mn(OH)2沉淀
12、向20cm-3 0.1mol· dm-3的氨水中逐步加入0.1mol· dm-3的 HCl,
(1)当加入10cm-3的HCl后,计算混合溶液的pH值
• 当加入20cm-3HCl后,混合溶液的pH值大于7,小于7还是 等于7?
• 当加入30cm-3的HCl后,计算混合溶液的pH值
解： NH3· H2O ⇌ NH4++OH-
pH=11.12
pOH=14-11.12=2.88
c(OH ) 102.88 0.001318
c(OH ) c( NH4 ) c 2 (OH ) K ( NH 3 H 2O ) c( NH 3 H 2O ) 0.10 c(OH ) 2 0.001318 1.74 10 5 0.10 0.001318
Ka
2
c( H ) c( SO 42 ) c( HSO4 )
x (0.0010 x ) 1.0 10 2 0.0010 x
c( HSO4 ) 0.0010 因为 0.10 500 2 Ka2 1.0 10
• 所以不能作近似计算。 • x2+0.011x-10-5=0 • 解一元二次方程得：x=8.44×10-4 •
6 13 103 c( HAc) 0.078mol dm 3 1 c( HAc) 0.078 pH pKa lg 4.75 lg 5.72 c( Ac ) 0.735
(2)c(Ac-)=0.735-0.10=0.635 mol· dm-3 c(HAc)=0.078+0.10=0.178 mol· dm-3
0.495 c ( NH ) 132.1 3 2 0.50 mol dm-3 4 15 10
pOH pKb lg cb 0.05 4.75 lg 5.75 ca 0.5
Ksp(Mn(OH)2) = 1.9×10-13 0.0015 10 Q c ( Mn2 ) c 2 (OH ) (105.75 ) 2 3.16 1015 15 Q K sp ( Mn(OH ) 2 )
9.现有一由NH3-NH4Cl组成的缓冲溶液，试计算： (1)c(NH3)/c(NH4+)为4.5时，该缓冲溶液的pH值为多少。 (2)当上述缓冲溶液的pH值为9.0时， c(NH3)/c(NH4+)的比值为多少。
解： (1) 已知： p K b 4.75 c (NH3 ) pH 14 p K b l g c (NH4 ) 14 4.75 l g 4.5 9.90 c (NH3 ) ( 2) 9.0 14 4.75 l g c (NH4 ) c (NH3 ) 0.56 c (NH4 )
• •
c(H ) c(C N ) K (HC N) c(HC N) (0.10 0.010%) 2 1.0 10 9 0.10 0.10 0.010%
4、设0.10 mol· dm-3的某一元弱酸，测得pH值为2.77,求该酸的 解离常数及该条件下的解离度。
解：pH=2.77 c(H+)=1.7×10-3 mol/L
10.取100g NaAc· 3H2O，加入13cm3的6mol· dm-3HAc，再用水稀释 至1dm3，此缓冲溶液的pH值为多少？若向此溶液中通入 0.10molHCl气体（忽略体积变化），求溶液pH值变化了多少。 解:
c( Ac ) 100 0.735mol dm 3 136.02 1
= (1.24×10-3 )/0.010 ×100%=12.4%
解: (2) 稀释后:
HCOOH浓度变为0.010 ×50/100=0.0050 mol· dm-3 HCOOH ⇌ H+ + HCOO0.0050 0.0050-x 0 x 0 x
起始浓度 / mol· dm-3 平衡浓度/ mol· dm-3
c( HAc) 0.178 pH pKa l g 4.75 l g 5.30 c( Ac ) 0.635
pH=5.30-5.72=-0.42 即pH值降低了0.42。
*11、在10毫升的0.0015mol· dm-3的MnSO4溶液中，加入5毫升 0.15mol· dm-3的氨水和0.495克硫酸铵晶体（不考虑体积效应）， 通过计算说明有无Mn(OH)2沉淀生成？ 0.15 5 解： c ( NH3 ) 0.05 mol dm-3 10 5 M ( NH 4 )2 SO4 132.1
HA 起始浓度 / mol· dm-3 平衡浓度/ mol· dm-3 ×10-3 0.10 0.10-1.7 ×10-3 = H+ 0 1.7 ×10-3 + A0 1.7
+) c (A-) –3)2 c (H (1.7 × 10 K= = c (HA) 0.10- 1.7 ×10-3
= 2.9 ×10-5 = (1.7 ×10-3 /0.10 )×100% = 1.7%
(2) 由于同离子效应，减小
8. 取50 cm3 的0.10mol· dm-3某一元弱酸，与20 cm3 的0.10 mol· dm-3 KOH溶液混合，再将混合溶液稀释至100cm3，测 得其pH值为5.25 ，求此一元弱酸的解离常数。
解：方法1：先反应：HA+KOH=KA+H2O c(HA)=0.10×30/100=0.030 mol· dm-3 c(A-)=0.10×20/100=0.020 mol· dm-3 • HA ⇌ H+ + A• 平衡浓度/ mol· dm-3 0.030 10-5.25 0.020
Ka
x2 1.77 10 4 0.010 x
∵c/Ka=0.010/(1.77×10-4)=56.5<500 ∴0.010-x不能近似为0.010，即不能用近似计算c(H+)=(c· Ka)0.5 解一元二次方程得： x=1.24×10-3 mol· dm-3 pH=-lg(1.24×10-3 )=2.91
c(OH ) C Kb 0.50 1.77 105 2.97 103
1014 12 c( H ) 3 . 4 10 2.97 10 3 pH 11.47

2、在某温度下，0.10 mol· dm-3 NH3· H2O的pH为11.12，求 氨水的解离常数。
x2 Ka 1.77 10 4 0.0050 x
解一元二次方程得： x=8.56×10-4 mol· dm-3
pH=-lg(8.56×10-4 )=3.07
= (8.56×10-4 )/0.0050 ×100%=17.1% 结论：稀释后，解离度增大，但H+浓度减小。
• 6. 试计算0.10mol· dm-3H3PO4溶液中的H+、HPO42- 离子浓度和溶液的 pH值。 • 解： H3PO4的Ka1=7.52×10-3， Ka2=6.23×10-8， Ka3=2.2×10-13， H3PO4 ⇌ H+ + H2PO4起始浓度 / mol· dm-3 平衡浓度/ mol· dm-3 0.10 0.10-x 0 x 0 x
• 5. 取50 cm3的0.010mol· dm-3甲酸溶液，加水稀释至100 cm3 ，求稀 释前后溶液的离子浓度、pH值和解离度，从计算结果可以得出什么 结论。 解: (1) 稀释前: HCOOH ⇌ H+ + HCOO起始浓度 / mol· dm-3 平衡浓度/ mol· dm-3 0.010 0.010-x 0 x 0 x
12(1)、解: 平衡浓度/mol· dm-3
NH3· H2O + HCl = NH4Cl + H2O [0.1×(20-10)]/30
(0.1×10)/30
c(NH3· H2O)= 0.1×(20-10)/(20+10) = 0.033mol· dm-3
c(NH4+) = 0.1×10/(20+10) = 0.033 mo来自百度文库· dm-3 此体系是缓冲体系 pH = 14- pKb +lg [c(NH3· H2O)/ c(NH4+)] = 14- 4.75 + lg(0.33/0.33) = 9.25
K a1
x2 7.52 10 3 0.10 x
∵c/Ka1=0.10/(7.52×10-3)=13.3<500 ∴不能近似计算 x2+7.52×10-3x-7.52 ×10-4=0 解得：x=2.39 ×10-2 mol· dm-3 pH=-lg(2.39×10-2 )=1.62
H2PO4平衡浓度/ mol· dm-3 2.39×10-2
c( H ) c( A ) Ka c( HA) 10 5.25 0.020 3.75 10 6 0.030
• 方法2：利用缓冲溶液pH值计算公式：
c( HA) pH pKa l g c( A ) 0.030 pKa 5.25 l g 5.426 0.020 即K a 3.75 10 6
pH lgc( H ) lg(0.0010 8.44 104 ) 2.73
• (2)c(OH-)=0.010mol· dm-3
14 10 c( H ) 1.0 1012 mol· dm-3 0.010
pH=12.00
(3)K(HAc)=1.76×10-5

c( H )
c( HAc) 0.050 500 5 Ka 1.76 10
C Ka 0.050 1.76 105 9.38 104
14 10 11 c(OH ) 1 . 066 10 9.4 10 4 pH 3.03
(4)已知K(NH3· H2O)=1.77×10-5
⇌
H+
+
HPO42y
2.39×10-2
2.39 102 y Ka 2 y 2 2.39 10 y K a 2 6.23 10 8 mol dm 3
7、向1dm-3的0.10mol· dm-3氨水溶液中，应加入多少克NH4Cl的 固体，才能使溶液的pH值等于9.0（忽略体积变化）。此时氨水 的解离度与未加NH4Cl 固体前后有何区别，说明什么问题？ 解： pH 9.0