北师大《无机化学》第四版习题答案

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。

?SO24, S

?2??, H2PO?4, NH3, HSO4, [Al(H2O)5OH]??2?2?, CO3, NH?4, H2S, H2O,

?OH,H3O, HS, HPO24。

解： 质子酸 — 共轭碱

2??2?H2PO?4 — HPO4 HSO4 — SO4 [Al(H2O)5OH]

??2?—[Al(H2O)4(OH)2]

?NH?4 —NH3 H2S — HS H2O — OH H3O— H2O HS— S

质子碱 — 共轭酸

??SO24 — HSO4 S

2????2??3? HPO24 — PO4

? — HS NH3 — NH?4 HSO4— H2SO4

3??[Al(H2O)5OH]

?2?—[Al(H2O)6]

2?? CO3 — HCO3 H2O — H3O

2???OH — H2O HS — H2S HPO4 — H2PO4

酸碱两性：

?H2PO?4， HSO4， [Al(H2O)5OH]

2??， H2O， HS， HPO24。

?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

Kw=1.0×10

?14

,即[H]=[OH]=1.0×10

???7,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],[NH4]

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(NH4)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],[ NH4]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(NH4)代替[HAc],[NH4]。?如果将c(HAc)、c(NH?4)用[HAc],[ NH4]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Ka=6.4×10（1）中和1.22g苯甲酸需用0.4mol?L (2) 求其共轭碱的碱常数Kb。

（3）已知苯甲酸在水中的溶解度为2.06g?L

解：

（1）HA+NaOH＝NaA+ H2O n(HA)=

?1?1?5,试求：

的NaOH溶液多少毫升?

，求饱和溶液的pH。

1.220.01=0.01mol ?V(NaOH)==0.025L=25mL 1220.4?5 (2) Ka=6.4×10

?其共轭碱的碱常数Kb=

Kw?10

=1.6×10 Ka（3）c=

2.06?1=0.0169 mol?L 1222?Ka?Ka?4Kacc??3 ?＜500 所以[H]＝＝1.008×10

Ka2pH＝－lg[H]＝3 9-5 计算下列各种溶液的pH:

(1) 10mL5.0×10

?3? mol?L

?1?1的NaOH。

?1(2) 10mL0.40 mol?L(3) 10mL0.2 mol?L(4) 10mL0.2 mol?L

HCl与10mL0.10 mol?LNaOH的混合溶液。

?1?1 NH3? H2O与10mL0.1 mol?LHAc与10mL0.2 mol?L

?HCl的混合溶液。

?1?1NH4Cl的混合溶液。

1.0?10?14解： （1）pH＝－lg[H]＝－lg＝11.70

5?10?3(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]= pH=-lg[H]=0.82

(3) n(NH3? H2O)=0.002mol n(HCl)=0.001mol 中和后 NH4Cl为0.001mol, NH3? H20.001mol

??0.003?1=0.15 mol?L 0.02Kb[NH3]1.77?10?5?0.001?5?1所以 [OH]===1.77×10 mol?L ?0.001[NH4]?1.0?10?14pH=-lg[H]=-lg=9.25

1.77?10?5? (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]=10

(1) [H]=3.2×10(2) [H]=5.0×10(3) [H]=5.0×10(4) [H]=3.2×10

?????7?3?4?5???pH?

mol?L mol?L mol?L mol?L

?1?1?1?1

9-7 把下列溶液的[H]换算成pH:

(1) 某人胃液的[H]=4.0×10(2) 人体血液的[H]=4.0×10(3) 食醋的[H]=1.26×10

???3???2?8? mol?L mol?L

?1?1?1

mol?L =1.4

(4) 番茄汁的[H]=3.2×10

??4mol?L

?1 解: (1) pH＝－lg[H]＝－lg4.0×10

?2同理 (2) pH=7.4 (3) pH=2.9 (4) pH=3.5

9-8 25oC标准压力下的CO2气体在水中的溶解度为0.034 mol?L 解：Ka1=4.45×10

??7?12?,求溶液的pH和[CO3]。

Ka2=5.61×10

?11

所以 [H]以一级电离为主。

?4c??1>500 所以[H]=Ka1c=1.23×10mol?L Ka1pH＝－lg[H]=3.91

2?[CO3]= Ka2=5.61×10

?11?mol?L

?1

? 9-9 将15gP2O5溶于热水,稀释至750mL,设P2O5全部转化为H3PO4,计算溶液的[H]、

[H2PO4]、[HPO4]和[PO4]。

解： n(P2O5)=0.106 mol 所以 c(H3PO4)= Ka1=7.11×10

?3?2?3?2?0.106?1=0.282 mol?L

0.75?13

Ka2=6.23×10

??8 Ka3=4.5×10

Ka1>> Ka2 所以[H]以一级电离为主。

c?<500 所以[H]=Ka1?2?Ka1?Ka?4Ka1c122??=0.0412mol?L

?1

二级电离 H2PO4≒HPO4+H

0.0412-x x 0.0412+x Ka2=

x(0.0412?x)?8=6.23×10

0.0412?x?8 X值很小 所以x=6.23×10

2?

3?? 三级电离 HPO4 ≒ PO4+ H 6.23×10

?8-y y 0.0412+y

Ka3=

y(0.0412?y)?13

=4.5×10 ?86.23?100.0412y?13?19

=4.5×10 解得 y=6.8×10 ?86.23?10?1 Y值很小，所以Ka3=

?综上所述 [H]=0.0412mol?L

? [HPO2104]=6.23×

?1 [H2PO?4]=0.0412mol?L

?1?1

?1?8mol?L

?[ PO3104]=6.8×

?19

mol?L

9-10 某弱酸HA,0.015mol?L

?时电离度为0.80%，浓度为0.10mol?L

?1时电离度多大？

KacKa[H?]解：?〈5% 所以[H]=Kac ?===

ccc

? Ka=?2c=(0.80%)2×0.015=9.6×10?7? 9.6?10?7=0.31% ? ?=

0.1'9-11 计算0.100mol?L

?1?2?Na2CO3溶液的pH和CO3以及HCO3碱式电离的电离度。

Kw1.0?10?14?4解：Kb1===1.78×10 ?11Ka25.61?10Kw1.0?10?14?8 Kb2===2.2×10 ?7Ka14.45?102? Kb1>> Kb2 所以CO3二级水解很小，可由一级水解平衡求[OH]

??2? CO3+ H2O ≒ HCO3+ OH

? 0.1-x x x

x2?4?1 Kb1==1.78×10 解得 x=0.0043mol?L

0.1?x0.00431.0?10?14??22? 所以 pH＝－lg[H]=-lg=11.63 ?(CO3)==4.3×10

0.10.0043 对于二级水解 HCO3+H2O ≒ H2CO3+ OH 4.3×10

?3??-y y 4.3×10

?3+y

y(4.3?10?3?y)?8 Kb2==2.2×10 ?34.3?10?y Kb2很小，因而y很小 y≈2.2×10

?8mol?L

?1