1、第4章 解离平衡【4-1】指出下列碱的共轭酸：SO42-， S2-， H2PO4-，HSO4-，NH3；指出下列酸的共轭碱：NH4+，HCl， HClO4，HCN，H2O2。解：SO42-， S2-， H2PO4-，HSO4-， NH3的共轭酸分别是：HSO4-，HS-，H3PO4， H2SO4，NH4+；NH4+， HCl， HClO4，HCN， H2O2的共轭碱分别是：NH3，Cl-， ClO4-， CN-， HO2-。【4-2】氨基酸是重要的生物化学物质，最简单的为甘氨酸NH2CH2COOH。每个甘氨酸中有一个弱酸基 COOH和一个弱碱基 NH2，且Ka和Kb几乎相等。试用酸碱质子理论判
2、断在强酸性溶液中甘氨酸将变成哪种离子？在强碱性溶液中它将变成什么离子？在纯水溶液中将存在怎样的两性离子？解：在强酸性溶液中甘氨酸将变成H3N+-CH2COOH；在强碱性溶液中甘氨酸将变成NH2-CH2COO-；在纯水溶液中甘氨酸将以H3N+-CH2COO-的形式存在。【4-3】氨基酸遇水可发生如下反应：NaNH2(s)+H2O(l)=Na+(aq)+OH-(aq)+NH3(aq)。试比较氨基NH2-和OH-何者碱性较强？解：氨基碱性较强。氨基可以结合氢离子生成盐:-NH2+H+=-NH3+,显碱性。【4-4】0.010 mol/L HAc溶液的离解度为0.042，求HAc的离解常数和该溶液中的
3、H+。解：， H+ = 0.0100.042 = 4.210-4 (mol/L)【4-5】求算0.050 mol/L HClO溶液中的ClO-, H+及离解度。解：HClO = H+ + ClO-查附录三，得HClO的Ka = 2.9510-8, 并设达到平衡时，溶液中H+ = x mol/L, x = 3.810-5 (mol/L) = ClO-离解度【4-6】奶油腐败后的分解产物之一为丁酸(C3H7COOH)，有恶臭。今有一含0.20 mol丁酸的0.40 L溶液，pH为2.50，求丁酸的Kaq。解：C3H7COOH = C3H7COO- + H+【4-7】维生素C每片含抗坏血酸（H2C6
4、H6O6）500mg。现将一片维生素C溶于水并稀释至200mL，试求该溶液的 pH（抗坏血酸Ka1=7.910-5，Ka2=1.610-6）。解：抗坏血酸的Ka=6.4610-5c(抗坏血酸)=0.5/176/0.2=0.0142c(H+)=9.5810-4pH=-lg(9.5810-4)=3.02【4-8】对于下列溶液：0.1 mol/L HCl, 0.01 mol/L HCl, 0.1 mol/L HF, 0.01 mol/L HF, 问（1）哪一种具有最高的H+？（2）哪一种具有最低的H+？（3）哪一种具有最低的离解度？（4）哪两种具有相似的离解度？答：（1） 0.1 mol/L HCl
5、溶液具有最高的H+。（2）0.01 mol/L HF溶液具有最低的H+。（3）0.1 mol/L HF溶液具有最低的离解度。（4）0.1 mol/L HCl和0.01 mol/L HCl具有相似的离解度。【4-9】用0.1 mol/L NaOH溶液中和pH为2的HCl和HAc各20 mL，所消耗NaOH溶液体积是否相同？为什么？若用此NaOH溶液中和0.1 mol/L HCl和HAc各20 mL，所消耗的NaOH溶液体积是否相同？为什么？解：用0.1 mol/L NaOH溶液中和pH为2的HCl和HAc各20 mL，所消耗NaOH溶液体积不相同。因为盐酸是强酸，pH为2的HCl溶液其浓度为0.
6、01 mol/L；而醋酸为弱酸，pH为2的醋酸，其浓度约为5.5 mol/L，同样体积的醋酸会消耗掉较多的碱。用0.1 mol/L NaOH溶液中和0.1 mol/L HCl和HAc各20 mL，所消耗的NaOH溶液体积是相同。因为二者所含的酸的量是相同。【4-10】已知0.30 mol/L NaB溶液的pH为9.50，计算弱酸HB的Kaq。解：NaB = Na+ + B-, B- + H2O = HB + OH-，达到平衡时，pH = 9.5, H+ = 10-9.50, OH- = HB = 10-4.50。 B- = 0.30 HB = 0.30 10-4.50 0.31 (mol/L)
7、【4-11】已知0.10 mol/L HB溶液的pH=3.00。试计算0.10molL-1NaB溶液的pH。解：已知，且，B-的Kb=Kw/Ka=1.010-9pH=9.0【4-12】计算0.10 mol/L H2C2O4溶液的H+、HC2O4-和C2O42-。解：由附录三查得H2C2O4的由于草酸的二级酸离解常数比其一级酸离解常数小三个数量级，所以计算溶液的H+时可以忽略草酸的二级酸离解。， H+2 + 0.059H+ 5.910-3 = 0, H+ = 0.053 mol/LpH = 1.28mol/Lmol/L草酸溶液中，忽略水的离解，氢离子的总浓度应为草酸一级离解产生的氢离子和二级离解
8、产生的氢离子之和，从计算结果看，由于草酸氢根的浓度约为草酸根浓度的103倍，所以计算溶液的H+时忽略草酸的二级酸离解是合理的。【4-13】计算0.10 mol/L H2S溶液中的H+和S2-。解：由附录三查得H2S的由于硫氢酸的二级酸离解常数比其一级酸离解常数小三个数量级，所以计算溶液的H+时可以忽略硫氢酸的二级酸离解。， H+ = 1.010-4 mol/Lmol/L【4-14】按照质子论，HC2O4-既可作为酸又可作为碱，试求其Kaq和Kbq。解：查附录三，H2C2O4的，HC2O4-的Kaq = 6.410-5【4-15】按照酸性、中性、碱性，将下列盐分类：K2CO3CuCl2Na2SN
9、H4NO3Na3PO4KNO3NaHCO3NaH2PO4NH4CNNH4Ac答：碱性：K2CO3Na2SNa3PO4NaHCO3 NH4CN酸性：CuCl2NH4NO3NaH2PO4中性：KNO3NH4Ac【4-16】求下列盐溶液的pH值：（1）0.20 mol/L NaAc；（2）0.20 mol/L NH4Cl；（3）0.20 mol/L Na2CO3；（4）0.20 mol/L NH4Ac解：（1） , OH- = 1.110-5 mol/L, pH = 9.03（2）, H+ = 1.110-5 mol/L, pH = 4.97（3）, OH- = 6.010-3 mol/L, pH
10、= 11.78（4）查附录三，NH3的Kb = 1.7710-5, Ka = 5.6510-10，醋酸的Ka = 1.7610-5, pH = 7.00【4-17】一种NaAc溶液的pH = 8.52，求1.0 L此溶液中含有多少无水NaAc?解：H+ = 3.010-9 mol/L, OH- = 3.310-6 mol/L, 设NaAc的浓度为x mol/L, c = 0.019 mol/L, 0.01982 = 1.6 (g)【4-18】将0.20 mol/L的NaOH和0.20 mol的NH4NO3配成1.0 L混合溶液，求此时溶液的pH。解：OH- + NH4+ = NH3 + H2O
11、， 设：达到平衡时，有x mol NH4+转变为NH3。， 1.7710-5x = 0.040 0.40x + x2, x 0.20 mol，即在达到平衡时，几乎所有的NH4+都与NaOH反应生成了NH3，或者说平衡时的溶液可以看作是由0.20 mol/L的NaNO3和0.20 mol的NH3配成的1.0 L混合溶液：mol/L, pH = 11.27【4-19】在1.0 L 0.20 mol/L HAc溶液中，加多少固体NaAc才能使H+为6.510-5 mol/L?解：查附录三，得醋酸的Ka = 1.7610-5，并设需要加入x克NaAc。, 6.5x = 1.760.2082, x =
12、4.4 (g)【4-20】计算0.40 mol/L H2SO4溶液中各离子浓度。解：硫酸的第一级离解是强酸，第二级离解的平衡常数由附录三中查得为1.210-2。设：由HSO4-离解而得的H+浓度为x。， 0.012(0.40 x) = 0.40x + x2x2 + 0.412x 4.810-3 = 0, x = 0.0113达到平稳时，H+ = 0.41 mol/L, HSO4- = 0.39 mol/L, SO42- = 0.011 mol/L【4-21】欲配制250 mL的pH为5.00的缓冲溶液，问在125 mL 1.0 mol/L NaAc溶液中应加多少6.0 mol/L的HAc和多少
13、水？解：设需加入x mL 6.0 mol/L的HAc, 0.5 = 0.042x, x = 12 (mL)250 125 12 = 113 (mL)【4-22】欲配制pH为9.50的缓冲溶液，问需称取多少固体NH4Cl溶解在500 mL 0.20 mol/L NH3H2O中？解：设需称取x克NH4Cl, x = 3.0 (g)【4-23】今有三种酸(CH3)2AsO2H, ClCH2COOH, CH3COOH,它们的标准离解常数分别为6.410-7, 1.410-5, 1.7610-5。试问：（1）欲配制pH = 6.50缓冲溶液，用哪种酸最好？（2）需要多少克这种酸和多少克NaOH以配制1.
14、00 L缓冲溶液(其中酸和它的共轭碱总浓度为1.00 mol/L？解：（1）用(CH3)2AsO2H最好；（2）设需要x克NaOH(12.01 + 31.008)2 + 74.92 + 16.002 + 1.0081.00 = 138 (g), 3.2x = 256 6.4x, x = 26.7 (g)【4-24】若要将1.00L 1.00mol/L HAc溶液的pH升高1倍，应加入多少固体NaOH？解：1mol/L HAc pH=2.38，增加一倍为4.76HAc-NaAc的缓冲溶液pH=pKa+lg4.76=4.76+lg等于有0.5mol的HAc与0.5mol/L的NaOH反应生成0.5
15、mol的NaAc，0.5molNaOH质量为20克。【4-25】25时，在2.50L 0.105mol/L NaCO3溶液中通入300L压力为110kPa的CO2，求此溶液的pH。解：10.02。过程略。【4-26】某HB-B缓冲溶液，已知HB（pKa=5.30）的浓度为0.25mol/L。在100mL此缓冲溶液中加入0.20gNaOH后，pH变为5.60.求该缓冲溶液原来的pH。解：HB + NaOH = NaB + H2O原来：0.25 0.05 x0.2/40现在： 0.25-0.05x+0.05pH=pKa+lg解得x=0.35mol/L因此：pH=5.45【4-27】试计算将0.02
16、0mol HCl(g)通入1.00L下列溶液后的pH。（1）0.100mol/L CH3CH2COOH；（2）0.100mol/L CH3CH2COONa；（3）0.100mol/L CH3CH2COOH和0.100mol/L CH3CH2COONa的混合溶液。解：（1）1.70;（2）5.49;（3） 4.71【4-28】100 mL 0.20 mol/L HCl溶液和100 mL 0.50 mol/L NaAc溶液混合后，计算：（1）溶液的pH；（2）在混合溶液中加入10 mL 0.50 mol/L NaOH后，溶液的pH；（3）在混合溶液中加入10 mL 0.50 mol/L HCl后，
17、溶液的pH；解：（1）(0.500.100 0.200.100)/(0.100 + 0.100) = 0.15 mol/L0.200.100/(0.100 + 0.100) = 0.10 mol/Lmol/L, pH = 4.93（2） (0.010.5)/0.210 = 0.024 mol/L mol/L, pH = 5.12（3） mol/L, pH = 4.75【4-29】BaSO4在25C时的Kqsp = 1.310-10，试求BaSO4饱和溶液的质量浓度(g/L)。解：（g/L）【4-30】取0.1 mol/L BaCl2溶液5 mL，稀释到1000 mL，加入0.1 mol/L K
18、2SO4溶液0.5 mL，有无沉淀析出？解：0.1 5 (1000 + 0.5) = 510-4 (mol/L), 0.1 0.5 (1000 + 0.5) = 510-5Q = 510-4510-5 = 2.510-8 Ksp = 1.310-10，有沉淀析出。【4-31】在1.0 L AgBr饱和溶液中加入0.119 g KBr，有多少AgBr沉淀出来？解：在饱和溴化银溶液中，溴化银的溶解度加入0.119 g KBr后，溴化银的溶解度析出的溴化银：(8.810-7 7.710-16)(107.9 + 79.90) = 1.710-4 (g)【4-32】在100 mL 0.20 mol/L
19、AgNO3溶液中加入100 mL 0.20 mol/L HAc溶液。问(1) 是否有AgAc沉淀生成？(2) 若在上述溶液中再加入1.7 g NaAc，有何现象(忽略NaAc加入对溶液体积的影响)？(已知AgAc的为4.410-3)解：(1) HAc = H+ + Ac-, (mol/L)Ag+Ac- = 0.101.3310-3 = 1.3310-4 4.410-3, 会产生醋酸银沉淀。【4-33】将0.10 L 0.20 mol/L K2CrO4溶液加入到0.15 L 0.25 mol/L BaBr2溶液中，求混合液中K+，CrO42-，Ba2+和Br-的浓度。解：K+=0.16molL-
20、1, Br-=0.30molL-1, Ba2+=0.070molL-1,CrO42-=1.710-9 molL-1【4-34】假设Mg(OH)2在饱和溶液中完全解离，试计算：（1）Mg(OH)2在水中的溶解度(mol/L)；（2）Mg(OH)2饱和溶液中的Mg2+；（3）Mg(OH)2饱和溶液中的OH-；（4）Mg(OH)2在0.010 mol/L NaOH饱和溶液中的Mg2+；（5）Mg(OH)2在0.010 mol/L MgCl2中的溶解度(mol/L)。解：（1） （2） Mg2+ = 1.410-4 (mol/L)（3）OH- = 21.410-4 = 2.810-4 (mol/L)（
21、4）（5）【4-35】在0.10 mol/L FeCl2溶液中通H2S欲使Fe2+不生成FeS沉淀，溶液的pH最高为多少？已知在常温、常压下，H2S饱和溶液的浓度为0.10 mol/L。答：查附录五：查附录三：H2S的溶液中产生FeS沉淀的极限为：mol/L此时，有：，将已知的数据代入：mol/L, pH = 2.26溶液的pH最高为2.26。【4-36】某溶液中BaCl2和SrCl2的浓度各为0.010 mol/L，将Na2SO4溶液滴入时，何种离子先沉淀出来？当第二种离子开始沉淀时，第一种离子的浓度是多少？解：从附录五中查得：硫酸钡和硫酸锶都是AB型难溶物质，硫酸钡的活度积更小，所以硫酸钡
22、应该先析出。当硫酸锶开始析出沉淀时，【4-37】有一Mn2+和Fe3+的混合溶液，两者浓度均为0.10 mol/L，欲用控制酸度的方法使两者分离，试求应控制的pH范围(设离子沉淀完全的浓度1.010-5 mol/L)。解：由附录五查得：Fe3+离子沉淀完全的酸度：1.110-36 = OH-31.010-5, OH- = 4.810-11, pH = 3.68Mn2+离子开始沉淀的酸度：4.010-14 = OH-21.010-1, OH- = 6.310-7, pH = 7.80溶液的酸度奕控制在pH 3.68至7.80之间。【4-38】有0.10 mol/L BaSO4沉淀，每次用1.0
23、L饱和Na2CO3溶液(浓度为1.6 mol/L)处理，若使BaSO4沉淀中的SO4-全部转移到溶液中去，需要反复处理多少次？解：由附录五查得：设：每处理一次，有x mol BaSO4转变为BaCO3沉淀。, x = 0.021 (mol), 0.1 0.021 5需要反复处理5次才能使BaSO4沉淀中的SO4-全部转移到溶液中去。【4-39】计算下列反应的Kq，并讨论反应进行的方向。（1）2Ag+(aq) + H2S(aq) = Ag2S(s) + 2H+(aq)（2）2AgI(s) + S2-(aq) = Ag2S(s) + 2I-(aq)（3）PbS(s) + 2HAc(aq) = Pb
24、2+(aq) + 2Ac-(aq) + H2S(aq)解：（1） Ag2S(s) = 2Ag+(aq) + S2-(aq)H2S(aq) = 2H+(aq) + S2-(aq)（2）Ag2S(s) = 2Ag+(aq) + S2-(aq)AgI(s) = Ag+(aq) + I-(aq)（3）H2S(aq) = 2H+(aq) + S2-(aq)HAc(aq) = H+(aq) + Ac-(aq)PbS(s) = Pb2+(aq) + S2-(aq)【4-40】下列说法是否正确？说明理由。（1）凡是盐都是强电解质；（2）BaSO4, AgCl难溶于水，水溶液导电不显著，故为弱电解质；（3）氨水
25、冲稀一倍，溶液中OH-就减为原来的一半；（4）由公式可推得，溶液越稀，a就越大，即解离出来的离子浓度就越大。（5）溶度积大的沉淀都容易转化为溶度积小的沉淀。（6）两种难溶盐比较，较大者其溶解度也较大。答：（1）不正确。强电解质应在水溶液中能够百分之百的离解。但有些盐，如：HgCl2在水溶液中的离解度远达不到百分之百，所以不是强电解质。（2）不正确。溶解在水溶液中的BaSO4, AgCl可以百分之百地离解，所以它们是强电解质。只是由于它们的溶解度非常小，所以其水溶液的导电性不显著。（3）不正确。氨水在水溶液中产生碱离解平衡：NH3 + H2O = NH4+ + OH-。当氨水被稀释时，离解平衡将向氨离解度增加的方向移动，所以达到平衡时，溶液中的OH-将高于原平衡浓度的1/2。（4）不正确。溶液越稀，离解度a就越大，但溶液中相应离子的浓度是弱电解质的浓度c和离解度a的乘积，所以离子的浓度还是会随着c的降低而降低的。（5）不正确。对于不同类型的难溶盐而言，溶度积大的物质未必是溶解度大的物质，严格的讲，应该是溶解度大的物质易于转化溶解度小的物质。（6）不正确。对于相同类型的难溶盐，较大者其溶解度也较大。对于不同类型的难溶盐，不能直接用溶度积的大小来比较它们的溶解度。
