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北京大学定量分析化学简明教程习题

第三章 酸碱平衡与酸碱滴定法

1．从手册中差出下列各酸的酸度常数pKa，计算各酸的Ka与相应共轭碱的Kb

值。

H3PO4，H2CO4，苯甲酸，NH4+，

解：H3PO4：pKa1=2.16 pKa2=7.21 pKa3=12.32

H2CO4：pKa1=1.25 pKa2=4.29 苯甲酸：pKa1=4.21 NH4+： pKa1= NH3： pKb=4.75

H3PO4： pKb1=pKw-pKa3=14-12.32=1.68

Kb1=1.0?10-1.68=2.1?10-2

PKb2=14-7.21=6.79 Kb2=1.6?10-7

pKb3=14-2.16=11.84 Kb3=1.4?10-12

H2C2O4：pkb1=14.0-4.29=9.71 Kb1=1.9?10-10 pKb2=14.0-1.25=12.75 Kb2=1.8?10-13 苯甲酸： pKb=14.0-4.21=9.79 Kb=1.6?10-10 NH4+： pKa=14.0-4.75=9.25 Ka=5.6?10-10

2．(1) 计算pH=5.0，H3PO4分布系数(或摩尔分数)δ3,δ2,δ1,δ

0 。

(2) 假定H3PO4各种形体总浓度是0.050 mol/L ，问此时H3PO4 ，H2PO4- ， HPO42- ，PO43-的浓度各为多少？

解： 查表得： pKa1=2.16 , pKa2=7.21 , pKa3=12.32

(1) ?H3PO4[H?]3?[H?]3?Ka1[H?]2?Ka1Ka2[H?]?Ka1Ka2Ka3

当pH＝5.0时，有：

?HPO34[H?]3 ??2?Ka1[H]?Ka1Ka2[H]10?15??2.16?10 ?2.16?7.21?5.010?1010?15??0.0014 6.9?10?13?4.3?10?15 ?H2PO?4Ka1[H?]2 ?3?2?[H?]?Ka1[H]?Ka1Ka2[H]?Ka1Ka2Ka310?2.16?10 ??2.16?10

10?10?2.16?7.21?5.06.92?10?13?0.99 ??136.96?10

?HPO4?Ka1Ka2[H?]2 ?3?2?[H?]?Ka1[H]?Ka1Ka2[H]?Ka1Ka2Ka3Ka210?7.21 ? ??5.0??7.21[H]?Ka210?104.3?10?15?0.0062 ??136.9?10?PO433??Ka1Ka2Ka3 3?2?[H?]?Ka1[H]?Ka1Ka2[H]?Ka1Ka2Ka310?2.16?7.21?12.32 ? ?136.9?102.04?10?22?3.0?10?10 ??136.9?10(2) [H3PO4]＝δ [H2PO4]＝δ

-H3PO4C=0.0014×0.050=7.0×10

-5

(mol /L)

H2PO4-C=0.99×0.050=0.050 (mol /L)

2--4

HPO4C=0.0062×0.050=3.1×10 (mol /L) 3-

[HPO42-]＝δ[PO43-]＝δ

PO4

C=3.0×10-10×5.0×10-2=1.5×10-11 (mol /L)

3. 某溶液含有HAc，NaAc和Na2C2O4, 浓度分别为0.80，0.29和1.0×10-4mol/L， 计算此溶液中C2O42-的平衡浓度。 解： [H?]?KHAcCHAc0.80?1.75?10?5??4.83?10?5(mol/L) CAc?0.29 ?CO2??24Ka1Ka2 ??[H]?Ka1[H]?Ka1Ka24.832?10?1010?1.25?4.29 ?1.25?5?1.25?4.29?10?4.83?10?10 ?10?5.54 ? ?7?5.544.83?5.62?10?102.88?10?6?0.52 ?2.71?10?6?2.88?10?6 [C2O4]??CO2?C＝0.52×10-4 = 5.2×10-5

2?24

4. 三个烧杯中分别盛有100ml 0.30mol/L HAc，欲分别调节pH值至 4.50，5.00及5.50，问应分别加入2.0 mol/L的NaOH溶液多少毫升？ 解： 已知 Ka＝1.75×10-5

pH＝4.50： ?Ac?Ka1.75?10?5???0.356 Ka?[H?]1.75?10?5?10?4.50达到终态平衡状态时，NaAc的物质的量与NaOH物质的量相等

nNaAc＝nNaOH＝2.0x

0.3?10?0Ac x??5.3 (ml)

2.0?同理： pH＝5.50时 ?Ac?Ka1.75?10?5 ???0.847??5?6Ka?[H]1.75?10?3.16?10?0.3?100?Ac?12.7 x?2.0同理： pH＝5.00时