分析化学第五版_第四章_酸碱滴定法课后答案.doc

. .第四章 酸碱滴定法思考题1. 从质子理论来看下面各物质对分别是什么？ 哪个是最强酸？哪个是最强碱？试按强弱顺序把他们排列起来答：HAcAc-Ka=1.75×10-5；H3PO4H2PO4-Ka1=7.52×10-3；NH3NH4+Ka=5.7×10-10；H-Ka=6.2×10-10HFF-Ka=6.8×10-4；CH26NCH26NH+Ka=1.4×10-9HCO3-CO3-Ka2=5.61×10-11酸的强弱顺序：H3PO4> HF > HAc> (CH2)6N4H+>H> NH4+> HCO3- 碱的强弱顺序： CO3->NH3>->CH26N4>Ac->F->H2PO4-2. 写出以下物质在水溶液中的质子条件式答：(1)NH4 H + H3O+ = NH3 + OH-(2)Na2CO32H2CO3 + HCO3- + H3O+ = OH-(3)(NH4)2HPO4 2H3PO4 + H2PO4- + H3O+= NH3 + OH-+PO43-(4) (NH4)3PO4 3H3PO4 + 2H2PO4- +HPO42-+H3O+ = NH3 + OH-(5) NH4H2PO4 H3PO4 + H3O+ = NH3 + HPO42- +2PO43-+OH-3. 欲配制pH为3的缓冲溶液，应选以下何种酸及其共轭碱二氯乙酸1.30二氯乙酸2.86 甲酸3.74 乙酸4.76 苯酚9.95答：选二氯乙酸缓冲溶液pHpKa=2.865. NaOH标准溶液吸收了空气中的CO2,当用于滴定1强酸；2弱酸时，对滴定的准确度各有何影响？答：滴定强酸时：(1) 假设用甲基橙为指示剂，终点pH4，消耗2mol强酸，即2molNaOH与CO2反响生成1molNaCO3仍消耗2mol强酸，根本无影响 ； 2假设用酚酞作指示剂，终点pH9，生成NaHCO3，即2molNaOH与CO2反响生成1molNaCO3只消耗1mol强酸，有显著影响。滴定弱酸时：只能用酚酞作指示剂，有显著影响。由得：用NaOH滴定HCl，VNaOH，cHcl偏高；用HCl滴定NaOH，VHcl，cHcl偏高。6. 标定HCl溶液浓度时，假设采用1局部风化的Na2B4O7·10H2O;(2)局部吸湿的Na2CO3;(3)在110烘过的Na2CO3，那么标定所得的浓度偏低、偏高还是准确？为什么？ 答：1偏低 2偏高 3不影响7. 以下各酸，哪些能用NaOH溶液直接滴定？哪些不能？如能直接滴定，应采用什么指示剂？蚁酸HCOOH Ka = 1.8×10-4硼酸H3BO3 Ka1 = 5.4×10-10琥珀酸H2C4H4O4 Ka1 = 6.9×10-5 , Ka2 = 2.5×10-6柠檬酸H3C6H5O7 Ka1 = 7.2×10-4 , Ka2 = 1.7×10-5, Ka3 = 4.1×10-7顺丁烯二酸 Ka1 = 1.5×10-2 , Ka2 = 8.5×10-7 解：设Cb=Ca=0.10 mol/L，Va=20.00 ml (1) 甲酸HCOOH Ka = 1.77×10-4 Ca ·Ka > 10-8，能被准确滴定 计量点产物：HCOO 一元弱碱 选酚酞指示剂 (2) 硼酸H3BO3 Ka1 = 5.8×10-10，Ka2 = 1.8×10-13，Ka3= 1.6×10-14，Ca Ka1< 10-8，Ca Ka2< 10-8，Ca Ka3< 10-8无滴定突跃，指示剂在终点无明显颜色变化，不能用NaOH准确滴定。 (3) 琥珀酸H2C4H4O4Ka1 = 6.4×10-5，Ka2 = 2.7×10-6 Ca Ka1 > 10-8，Ca Ka2 > 10-8，Ka1 / Ka2 < 104只有一个滴定突跃，两级离解的H+被同时滴定。计量点产物：Na2C4H4O4 二元弱碱选酚酞指示剂 (4) 柠檬酸H3C6H5O7Ka1 = 8.7×10-4，Ka2 = 1.8×10-5，Ka3= 4.0×10-6 Ca Ka1 > 10-8，Ca Ka2 > 10-8，Ca Ka3> 10-8，Ka1 / Ka2 < 104，Ka2 / Ka3 < 104 只有一个滴定突跃，三级离解的H+被同时滴定。 计量点产物：Na3C6H5O7 三元弱碱 用最简式计算： (5) 顺丁烯二酸 Ka1 = 1.0×10-2，Ka2 = 5.5×10-7 Ca Ka1 > 10-8，Ca Ka2 10-8，Ka1 / Ka2 > 104 可准确分步滴定，有两个滴定突跃。 第一计量点：产物NaHA 两性物质 第二计量点：产物Na2A 二元弱碱11. 试设计测定以下混合物中各组分的方法原理、指示剂、操作步骤及计算公式答:解：1HCl + H3PO4V1V2甲基橙终点酚酞终点NaClNaH2PO4滴定NaOHNaClNa2HPO4HClH3PO4NaOH滴定甲基橙终点V1酚酞终点V213. 混合碳酸盐有时采用等质量的两分试样进展分析，一份用酚酞作指示剂，另一份用甲基橙作指示剂。如果Vp等于用酚酞作指示剂时的酸体积，Vm等于用甲基橙作指示剂时的酸体积，试答复以下问题：1设混合物含有等物质量的NaOH和Na2CO3，Vp和Vm间的关系怎样2如果混合物中NaHCO3物质的量2倍于Na2CO3，Vp和Vm间的关系怎样答：1nNaOH 酚酞 NaCl 消耗HCl体积：V nNa2CO3 Vp NaHCO3 消耗HCl 体积：V Vp = 2V nNaOH甲基橙 NaCl 消耗HCl体积：V nNa2CO3 Vm CO2+H2O 消耗HCl体积：2V Vm = 3V nNaOH = nNa2CO3 Vm = 3/2Vp2nNa2CO3 酚酞 NaHCO3消耗HCl体积：V 2nNaHCO3 Vp NaHCO3 消耗HCl 体积：0 Vp = V nNa2CO3 甲基橙 CO2+H2O 消耗HCl体积：2V2nNaHCO3 Vp CO2+H2O 消耗HCl体积：2V Vm = 4V nNa2CO3 = 2nNaHCO3 Vm = 4Vp15. 试用酸碱质子理论解释水分对非水溶液滴定酸或碱的影响。答: 失去质子 ：SH + H2O = S- + H3O+ 承受质子：B + H2O = BH+ + OH-水可以承受质子，也可以给出质子，从质子论的角度看，水既是酸性杂质，又是碱性杂质。在非水滴定中，无论滴定的物质是酸还是碱，水均消耗标准溶液。16. 在以下何种溶剂中冰醋酸、苯甲酸、盐酸及高氯酸的酸碱强度都一样？ 1纯水 2浓硫酸 3液氨 4甲基异丁酮答：在液氨中一样。18. 指出以下溶剂中何为质子性溶剂？何为非质子性溶剂？假设为质子性溶剂，是酸性溶剂还是碱性溶剂？假设为非质子性溶剂，是偶极亲质子溶剂还是惰性溶剂？ 答：质子性酸性溶剂：冰醋酸质子性碱性溶剂：乙二胺、丁胺质子性两性溶剂：水、异丁醇非质子偶极亲质子性溶剂：乙醚、丙酮、甲基异丁基酮非质子惰性溶剂：二氧六环、苯19. 假设对HClO4、H2SO4、HCl、HNO3的混合水溶液能否进展区分滴定？为什么？在何种溶剂中能进展区分滴定？答：水中不可以区分滴定，均为强酸，都被均化到H3O+水平；在甲基异丁基酮中即可区分滴定。20. 假设要对苯酚、HAc、水杨酸、HCl、HClO4进展区分滴定，应选用何种溶剂、滴定剂。答：选甲基异丁酮作溶剂，用四丁基氢氧化铵做滴定剂。习题答案1. 琥珀酸以H2A表示的pKa1=4.19, pKa2=5.57,计算在pH为4.88和5.00时，H2A、HA-、A2-的0、1、2。假设该酸的分析浓度为0.01mol/L,求pH为4.88时三种形式的平衡浓度。解：pH=4.88当pH=5.00时，以H+=10-5.00 mol/L代入上面的公式C=0.01mol/L，pH=4.88时： H2A= c0=0.01×0.145=1.45×10-3mol/LHA-=C1=0.01×0.710=7.10×10-3mol/LA2-=c2=1.45×10-3mol/L2. 将pH6.37、4.43换算成H+，pOH3.28、9.86换算成H+，H+0.139 mol/L，2.07×10-5 mol/L，换算成pH .解：pH=6.37 H+ = 4.26×10-7mol/L pH=4.43 H+ = 3.72×10-5mol/LpOH=3.28 H+ = 1.91×10-11mol/LpOH=9.86 H+ = 7.24×10-5mol/LH+ = 0.139mol/L pH=1.86H+ = 2.07×10-5mol/L pH=4.685. 计算以下溶液的pH解：10.10mol/L NaH2PO4 最简式：20.05mol/L K2HPO4 最简式：8.由以下数据近似地计算弱酸或弱碱的理解常数1某一元弱酸的相对分子量为122.1，称取1.04g，配成100mL水溶液，其pH为2.64，计算该弱酸的pKa2某一元弱碱的共轭酸水溶液，浓度为0.10mol/L，其pH为3.48，计算该弱碱的Kb解： 一元弱酸： 代入数据： 一元弱酸代入数据9. 用NaOH溶液0.200mol/L滴定氯乙酸0.200mol/L至甲基橙变黄色pH=4.4时，还有百分之几的氯乙酸未被滴定？解：溶液为氯乙酸和氯乙酸钠缓冲溶液，设未被中和的氯乙酸为X X=2.56%10. 计算用NaOH溶液0.10mol/L滴定HCOOH溶液0.10mol/L到化学计量点前0.1%、化学计量点及化学计量点后0.1%时溶液的pH，应选择何种指示剂。解：设HCOOH液的体积Va=20.00ml 化学计量点前0.1%时，溶液组成：HCOOH+HCOO 缓冲液： 化学计量点，溶液为HCOO一元弱碱： 化学计量点后0.1%时，溶液组成：HCOO+NaOH过量，溶液pH由过量NaOH决定：滴定突跃X围pH6.759.70，选酚酞做指示剂11. 假设用HCl溶液0.02mol/L滴定KOH溶液0.02mol/L20.00mL，试计算化学计量点前0.1%、化学计量点和化学计量点后0.1%时溶液的pH。可以采用何种指示剂。解：2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2O + CO2n HCl = 2n Na2CO312. 取苯甲酸溶液25.00mL，用NaOH溶液0.1000mol/L滴定，误选甲基红为指示剂，当滴定剂加到20.70mL时到达终点，溶液的pH为6.20。1计算滴定终点误差；2计算计量点的pH；3计算苯甲酸溶液的原始浓度解： 强碱滴定弱酸： TE为负值，终点在计量点之前。计量点生成物是苯甲酸钠，为一元弱碱 C苯甲酸×25.00 = 20.70×0.1000 + (20.70×0.1000×0.0099) C苯甲酸 = 0.0836 mol/L13. 取某一元弱酸HZ纯品1.250g，溶成50mL水溶液。用NaOH溶液0.090 mol/L滴定至化学计量点，消耗41.20mL。在滴定过程中，当滴定剂加到8.24mL时，溶液的pH为4.30。1计算HZ的相对分子质量；2计算HZ的Ka值；3计算化学计量点的pH。解：1 计算HZ的相对分子质量2 HZ的Ka值当参加NaOH 8.24ml时，溶液为缓冲液 代入数据 = 4.90 14. 滴定0.6300g某纯有机二元酸用去NaOH溶液0.3030mol/L38.00mL，并又用了HCl溶液0.2250 mol/L4.00 mL回滴定此时有机酸完全被中和，计算有机酸的相对分子质量。解：15. 有工业硼砂1.000g，用HCl溶液0.1000 mol/L24.50 mL，滴定至甲基橙终点，分别求以下组分的质量分数。1Na2B4O7.10H2O (2) Na2B4O7 (3)B解：17. 某弱酸HX相对分子质量75.000.9000g溶解成溶液60.00 mL，用NaOH溶液0.1000 mol/L滴定。当酸的一半被中和时pH=5.00，在计量点时pH=8.85，计算试样中HX的质量分数。解：当酸被中和一半时，Ka = H+, pKa = pH = 5.00化学计量点时，生成共轭碱pH = 7 + 1/2pKa + 1/2lgCbCb=0.05020 mol/L18. 在0.2815g含CaCO3及中性杂质的石灰石里参加HCl溶液0.1175 mol/L20.00 mL，滴定过量的酸用去5.60mL NaOH溶液,1 mL NaOH溶液相当于0.975 mL HCl，计算石灰石的纯度及CO2的质量分数。解：滴定反响 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 +H2CO3CO2+H2O20. 有Na2CO3溶液0.1 mol/L20 mL两份，用HCl溶液滴定，分别用甲基橙和酚酞为指示剂，那么变色时所用盐酸的体积各为多少？解：甲基橙做指示剂的反响式：Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 +H2O 酚酞做指示剂的反响式：Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl 甲基橙变色消耗HCl 20 ml，酚酞变色消耗HCl 10 ml21. 取工业用Na2CO3碱1.000g溶于水，并稀释至100.00 mL，取其中25.00 mL，以酚酞为指示剂消耗HCl溶液0.1015 mol/L24.76 mL。另取25.00 mL以甲基橙为指示剂，消耗同样浓度的HCl43.34 mL，那么：1该工业碱中有哪几种碱？2计算各种碱的质量分数解：因为 V2 > V1 , V2 < 2V1 ,说明该工业碱中有NaOH和Na2CO324. 有一含NaOH和Na2CO3试样0.3720g，用HCl溶液0.1500 mol/L40.00 mL滴定至酚酞终点，那么还需加多少毫升HCl滴定至甲基橙终点。解：Vp=3/4Vm Vm=53.33mL 所以还需加HCl 53.33 - 40.00 = 13.33 mL25. 粗胺盐1.000g加过量NaOH溶液，产生的氨经蒸馏吸收在50.00 mL、0.5000 mol/L的酸中，过量的酸用NaOH溶液0.5000 mol/L回滴，用去1.56 mL，计算试样中NH3的质量分数。解：由题意得26. 用NaOH溶液0.1000 mol/L滴定HCOOH溶液0.1000 mol/L时，1用中性红为指示剂，滴定到pH=7.0为终点；2用百里酚酞为指示剂，滴定到pH=10.0为终点，分别计算它们的滴定终点误差。解：pH=7.0时，pH=10.0时，27. 以HCl溶液0.1000 mol/L滴定NaOH溶液0.1000 mol/L20.00 mL，1用甲基橙为指示剂，滴定到pH=4.0为终点；2用酚酞为指示剂，滴定到pH=8.0为终点，分别计算它们的滴定终点误差，并指出用哪种指示剂比拟适宜。解：强酸滴定强碱 终点pH=4.0 终点在计量点后终点pH=8.0 终点在计量点前 用酚酞较适宜28. 配制高氯酸冰醋酸溶液0.05000mol/L1000mL，需用70%HClO44.2mL,所用的冰醋酸含量为99.8%、相对密度1.05，那么应加含量为98%、相对密度1.087的乙酸酐多少毫升，才能完全除去其中的水分？解：(CH3CO)2O + H2O = 2CH3COOH 按题意： 高氯酸相对密度1.75 设应加醋酸Xml 即 解之得：应加醋酸 X = 22.60 (ml). .word.