1、 1 章后习题解答 TOP 习题 1. 分别用浓度和活度 计算 0.0050 molL-1KNO3溶液在 25 的渗透压，设 =0.92。 解 用浓度计算： =icRT=20.0050 molL-18.314 Jmol -1K -1298 K 1JL1kPa =25 kPa 用活度计算： =icRT=20.0050 molL-10.928.314 Jmol -1K -1298 K 1JL1kPa =23 kPa 2. 指出下列各酸的共轭碱： H2O、 H3O+、 H2CO3、 3HCO 、 4NH 、 3NH CH2COO-、 H2S、 HS-。 酸 H2O H3O+ H2CO3 3HCO4N
2、H 3NH CH2COO- H2S HS- 共轭碱 OH- H2O 3HCO23CO NH3 NH2CH2COO- HS- S2- 3. 指出下列各碱的共轭酸： H2O、 NH3、 24HPO 、 2NH 、 Al(H2O)5OH2+、 23CO 、 3NH CH2COO-。 碱 H2O NH3 24HPO 2NH Al(H2O)5OH2+ 23CO 3NH CH2COO- 共轭酸 H3O+ 4NH 42POH NH3 Al(H2O)63+ 3HCO 3NH CH2COOH 4. 说明 (1)H3PO4 溶液中存在着哪几种离子 ?请按各种离子浓度的大小排出顺序。其中 H3O+浓度是否为 34P
3、O 浓度的 3 倍？ (2)NaHCO3 和 NaH2PO4 均为两性物质，但前者的水溶液呈弱碱性而后者的水溶液呈弱酸性，为什么 ? 答 (1) 在 H3PO4 溶液中存在下列质子转移平衡： H3PO4 (aq) + H2O(l) 42POH (aq) + H3O+(aq) 42POH (aq) + H2O(l) 24HPO (aq) + H3O+(aq) 24HPO (aq) + H2O(l) 34PO (aq) + H3O+(aq) H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq) 由于 Ka1Ka2Ka3， 各离子浓度由大到小为 ： H3O+ 42POH 24HPO
4、OH- 34PO 。 其中 H3O+浓度并不是 34PO 浓度的 3 倍。 (2) NaHCO3 在水溶液中存在下列质子转移平衡 ： 2 3HCO (aq) + H2O(l) 23CO (aq)+ H3O+(aq) Ka( 3HCO )=Ka2(H2CO3)=4.710-11 3HCO (aq) + H2O(l) H2CO3(aq) + OH-(aq) Kb( 3HCO )=Kw/Ka1(H2CO3)=1.010-14/(4.510-7)=2.210-8 由于 Kb( 3HCO )Ka( 3HCO )， 3HCO 结合质子的能力大于其给出质子的能力，因此 NaHCO3 水溶液呈弱碱性。 NaH
5、2PO4 在水溶液中存在下列质子转移平衡： 42POH (aq) + H2O(l) 24HPO (aq)+ H3O+(aq) Ka( 42POH )=Ka2(H3PO4)=6.110-8 42POH (aq) + H2O(l) H3PO4(aq) + OH-(aq) Kb( 42POH )=Kw/Ka1(H3PO4)=1.010-14/(6.910-3)=1.410-12 由于 Ka( 42POH )Kb( 42POH )， H2PO4-给出质子的能力大于其接受质子的能力 ， 因此 NaHCO3 水溶液呈弱酸性。 5. 解释 BaSO4 在生理盐水中的溶解度大于在纯水中的，而 AgCl 的溶解
6、度在生理盐水中却小于在纯水中的。 答 生理盐水中含有 Na+离子和 Cl-离子对 BaSO4 起到盐效应作用使溶解度增大，但 Cl-离子对 AgCl却起到同离子效应作用而使溶解度降低。 6. 在含有固体 AgCl 的饱和溶液中，加入下列物质，对 AgCl 的溶解度有什么影响？并解释之。 (1) 盐酸 (2) AgNO3 (3) KNO3 (4) 氨 水 答 （ 1）盐酸和（ 2） AgNO3，由于同离子效应，将使 AgCl 的溶解度降低；但若加入 HCl 浓度较大的话， Ag+与 Cl-可以生成配合物 AgCl2-，此时 AgCl 的溶解度反而会增大。（ 3） KNO3 则由于盐效应，将使 A
7、gCl 的溶解度稍有增加；（ 4）氨水，由于 NH3 与 Ag+形成了配离子将使游离的 Ag 明显地减少，AgCl 的溶解度大大地增加。 7. 计算 0.10 molL-1 H2S 溶液中 H3O+、 HS-及 S2-。已知 Ka1=8.910-8， Ka2=1.210-13。 解 H2S(aq) + H2O(l) HS-(aq) + H3O+(aq) 初始浓度 /(molL-1) 0.10 3 平衡浓度 /(molL-1) 0.10-x0.10 x x 8231 109.8SH H SOH aK 82 109.80.10x 10.0109.8 8 x molL-1=9.410-5 molL-
8、1 HS-H3O+ 9.410-5 molL-1 HS-(aq) + H2O(l) S2-(aq) + H3O+(aq) HS SOH232 aK=1.210-13 由于 HS-H3O+， 因此 S2- Ka2, 即 S2-=1.210-13 molL-1 8. 解痛药吗啡 (C17H19NO3)是一种弱碱，主要由未成熟的罂粟籽提取得到，其 Kb=7.910-7。试计算0.015 molL-1 吗啡 水溶液的 pH 值。 解 c/Kb=0.015/7.910-7500，且 cKb20Kw OH-= 17b Lm o l0 1 5.0109.7 ck =1.110-4 molL-1, pOH=3
9、.96, pH=10.04 9. 水杨酸（邻羟基苯甲酸， C7H6O3）是二元酸， Ka1=1.0610-3， Ka2=3.610-14，它是一种消毒防腐剂，有时可用作止痛药而代替阿司匹林，但它有较强的酸性，能引起胃出血。计算 0.065 molL-1 的 C7H6O3溶液的 pH 值及平衡时各物种的浓度。 解 Ka2 很小，可忽略第二级 H3O+的解离。但 c/Ka12.94 时，将有超过 99的 Fe3+沉淀。而在生理条件（ 37 ， pH=7.40）下，仅有2.010-20 molL-1 的 Fe3+离子游离存在于血液中，说明血液中的 Fe3+是以结合态形式（如形成铁蛋白）稳定存在。 2
10、2. 计算下列溶液的 pH 值： (1) 0.10 molL-1HCl 溶液与 0.10 molL-1 NH3H2O 等体积混合 ； (2) 0.10 molL-1 HAc 溶液与 0.10 molL-1 NH3H2O 等体积混合 ； (3) 0.10 molL-1HCl 溶液与 0.10 molL-1Na2CO3 溶液等体积混合。 解 （ 1）由于 n(HCl)=n(NH3)，生成 0.10 molL-1/2=0.050 molL-1 的 NH4Cl，溶液的 H3O+= 050.0108.1 100.1)( N H 5144a cKmolL-1=5.310-6 molL-1 pH=5.28
11、（ 2）由于 n(HAc)=n(NH3)，生成 0.10 molL-1/2= 0.050 molL-1 的 NH4Ac， H3O+ = 18155144a Lm o l 108.9Lm o l 1075.1108.1 100.1)HAc()( N H aKKpH=7.01 （ 3）由于 n(HCl)=n(Na2CO3)，生成 0.10 molL-1/2= 0.050 molL-1 的 NaHCO3， H3O+= 19111732a232a1 Lm o l 106.4Lm o l 107.4105.4)CO(H)CO(H KK pH=8.34 23. 计算下列溶液的 pH 值： (1) 0.20
12、 molL-1H3PO4 溶液与 0.20 molL-1 Na3PO4 等体积混合 ； (2) 0.20 molL-1Na2CO3 溶液与 0.10 molL-1HCl 溶液等体积混合。 解 （ 1） H3PO4(aq) + Na3PO4(aq) = NaH2PO4(aq) + Na2HPO4(aq) 初始时： V0.20 molL-1 V0.20 molL-1 反应后： V0.20 molL-1 V0.20 molL-1 溶液中 Na2HPO4 =NaH2PO4 = (V/2V)0.20 molL-1= 0.10 molL-1 Ka2 =POH HPOOH 42 243 ， H3O+ = 6
13、.110-8 molL-1， pH=7.21 （ 2） HCl(aq) + Na2CO3(aq) = NaHCO3(aq) 初始时 ： V0.10 molL-1 V0.20 molL-1 反应后 ： V0.10 molL-1 V0.10 molL-1 溶液中 Na2CO3= NaHCO3 =(V/2V)0.10 molL-1= 0.050 molL-1 9 Ka2 =HCO COOH 3 233 ， H3O+ = 4.710-11 molL-1， pH=10.32 24. PbI2 和 PbSO4 的 Ksp 非常接近，两者饱和溶液中的 Pb2+是否也非常接近，通过计算说明。Ksp(PbI2)
14、=9.810-9， Ksp(PbSO4)=2.5310-8 解 PbI2 = Pb2+ + 2I- Ksp(PbI2) = Pb2+I-2=S(2S)2=4S3 S=Pb2+ = 3 93sp /4109.8/4 KmolL-1= 1.310-3 molL-1 PbSO4 = Pb2+ + SO42- Ksp(PbSO4) = Pb2+SO42-= S2 S=Pb2+ = 8sp 1053.2 KmolL-1=1.5910-4 molL-1 25. 假设溶于水中的 Mn(OH)2 完全解离，试计算： (1) Mn(OH)2 在水中的溶解度 (molL-1)； (2) Mn(OH) 2饱和溶液中
15、的 Mn2+和 OH-； (3) Mn(OH)2 在 0.10 molL-1 NaOH溶液中的溶解度 假如 Mn(OH)2 在 NaOH溶液中不发生其它变化 ； (4) Mn(OH) 2在 0.20 molL-1MnCl2 溶液中的溶解度。 解 Mn(OH)2(s) = Mn2+(aq) + 2OH-(aq) Mn2+OH-2=Ksp (1) S(2S)2=Ksp, S= 3 133 sp41006.24 KmolL-1= 3.7210-5 molL-1 (2) Mn2+ = S =3 .7210-5 molL-1， OH- =2S = 7.4410-5 molL-1 (3) OH-= 0.1
16、0 molL-1 S=Mn2+ =2132sp (0 .1 0 )102 .0 6O H KmolL-1=2.110-11 molL-1 (4) Mn2+ = 0.20 molL-1 S=0 .2 04 102 .0 64 M n132sp K molL-1 =5.110-7 molL-1 26. 在 100.0 mL 的 0.20 molL-1 MnCl2 溶液中 ， 加入含有 NH4Cl 的 0.10 molL-1 NH3H 2O 溶液 100.0 mL， 为了不使 Mn(OH)2 沉淀形成 ， 需含 NH4Cl 多少克 ? 解 溶液中 ， Mn2+=0.20 molL-1100.0 mL
17、/(100.0 mL+100.0mL)= 0.10 molL-1 NH3=0.10 molL-1100.0 mL/(100.0 mL+100.0 mL)= 0.050 molL-1 由 Ksp=Mn2+OH-2，得 OH- = 10.0/1006.2/ M n 132sp K molL-1=1.410-6 molL-1 10 由NH OHNH 34b K， 得 64.0Lm o l104.1 108.1050.0OH NHNH 16 5b34 KmolL-1 m(NH4Cl) =0.64 molL-10.200 L53.5 gmol-1=6.8 g 27. 在 1.0 L 0.10 molL-
18、1 H3PO4 溶液中 ， 加入 6.0 g NaOH 固体 ， 完全溶解后 ， 设溶液体积不变 ， 求(1) 溶液的 pH 值； (2) 37 时溶液的渗透压 ； (3) 在溶液中加入 18 g 葡萄糖 ， 其溶液的渗透浓度为多少 ？是否与血液等渗 (300 mmolL-1)？ M(NaOH)=40.0， M(C6H12O6)=180.2 解 (1) 反应前 ， 溶液中 n(H3PO4)=0.10 molL-11.0 L=0.10 mol, n(NaOH)=6.0 g/(40 gmol-1)=0.15 mol, n(NaOH)-n(H3PO4)=0.15 mol-0.10 mol=0.05
19、mol 反应 H3PO4(aq) + NaOH(aq) = NaH2PO4(aq) + H2O(l) 初始时 /mol 0.10 0.15 平衡时 /mol 0.15-0.10 =0.05 0.10 继续反应 NaH2PO4(aq) + NaOH(aq) = Na2HPO4(aq) + H2O(l) 初始时 /mol 0.10 0.05 平衡时 /mol 0.10-0.05 =0.05 0.05 所以平衡时 Na2HPO4=NaH2PO4 = 0.050 molL-1 由 Ka2 =POH HPOOH 42 243 ， 得 H3O+= 6.110-8 molL-1， pH=7.21 (2) =icRT =c(HPO42-)+c(H2PO4-)+c(Na+)RT =(0.050+0.050+30.050) molL-18.314 Jmol-1K -1(273+37) K 1JL1kPa =644 kPa (3) 溶液的渗透浓度为 18 gL-1/(180 g mol-1) + (0.050+0.050+30.050) molL-1=0.35 molL-1， 与血液相比，为高渗溶液。
