1、电解质溶液习题答案第五章 电解质溶液1. 写出下列分子或离子的共轭碱：H2O、H3O+、H2CO3、HCO- 3、NH+ 4、NH+ 3CH2COO-、H2S、HS-。写出下列分子或离子的共轭酸：H2O、NH3、HPO2- 4、NH- 2、Al(H2O)5OH2+、CO2- 3、NH+ 3CH2COO-。答：(1) 酸H2OH3O+H2CO3HCO3-NH4+NH3+CH2COO-H2SHS-共轭碱OH-H2OHCO3-CO32-NH3NH2CH2COO-HS-S2-(2)碱H2ONH3HPO42-NH2-Al(H2O) 5OH 2+CO32-NH3+CHCOO-共轭酸H3O+NH4+H2PO
2、4-NH3Al(H2O) 6 3+HCO3-NH3+CH2COOH2. 在溶液导电性试验中，若分别用HAc和NH3H2O作电解质溶液，灯泡亮度很差，而两溶液混合则灯泡亮度增强，其原因是什么？答：HAc和NH3H2O为弱电解质溶液，解离程度很小；混合后反应形成NH4Ac为强电解质，完全解离，导电性增强。3. 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 PO3- 4浓度的3倍？(2) NaHCO3和NaH2PO4均为两性物质，为什么前者的水溶液呈弱碱性而后者的水溶液呈弱酸性？答：(1) 若c(H3PO4)=O.10molL-1，则溶液中各
3、离子浓度由大到小为：离子 H+ H2PO4- HPO42- OH- PO43- 浓度/molL-1 2.410-2 2.410-2 6.210-8 4.210-13 5.710-19其中H+浓度并不是PO43-浓度的3倍。(2) 当溶液的cKa220Kw，且c20K a1NaHCO3：pH= (pKa1 + pKa2)= (6.37+10.25)=8.31 碱性NaH2PO4： pH= (pKa1 + pKa2) = (2.12+7.21)=4.66 酸性4.下列化学组合中，哪些可用来配制缓冲溶液？(1) HCl + NH3H2O (2) HCl + Tris (三(羟甲基)甲胺) (3) H
4、Cl + NaOH(4) Na2HPO4 + Na3PO4 (5) H3PO4 + NaOH (6) NaCl + NaAc答：(1) (2) (4) (5)5.解释下列现象：(1) CaC2O4溶于盐酸而不溶于乙酸。(2) 将H2S通入ZnSO4溶液中，ZnS沉淀不完全。但如在ZnSO4溶液中先加入NaAc，再通入H2S，则ZnS沉淀相当完全。(3) BaSO4不溶于盐酸，而BaCO3却可溶于盐酸。答：(1) CaC2O4 Ca2+ C2O42- HCl = Cl- + H+ H2C2O4 平衡右移(2) Zn2+ S2- ZnS 在ZnSO4溶液中先加入NaAc，再通入H2S，此时溶液中的
5、Ac-可夺取H2S中的H+离子，使H2S的解离增大，提高溶液中S2-的浓度，使ZnS完全沉淀出来。(3) BaCO3 + H+ Ba2+ + H2CO3 H2O + CO2 平衡右移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AgCl的溶解度稍有增加；（4）氨水，由于NH3与Ag+形
6、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.叠氮钠（NaN3）加入水中可起杀菌作用。计算0.010 moldm-3NaN3溶液的各种物种的浓度。已知叠氮酸（HN3）的K a=1.910-5。解 设溶液中OH-= x moldm-3 (aq) + H2O(l) HN3(aq) + OH-(aq)初始浓度/(molL-1) 0.010平衡浓度/(molL-1) 0.010-x x xx = 2.310-6 (moldm-3)c(OH-) = c(HN3) =2.310-6 moldm-3c() = c(Na+ = 0.010 moldm-3c(H3O+) = Kw/ c(O
7、H-) = 1.0010-14/(2.310-6) = 4.310-9 moldm-38.某一元弱酸溶液的浓度为1.0moldm-3，其pH值为2.77。求此弱酸的解离平衡常数和解离度。 解 据题意可知c(H+ = 1.7010-3 moldm-3 HA + H2O A- + H3O+ 平衡时(moldm-3) 1.0 -1.7010-3 1.7010-3 1.7010-39.奶油腐败后的分解产物之一为丁酸（C3H7COOH），有恶臭。今有一含有0.2mol丁酸的0.40dm3溶液，其pH值为2.50，求丁酸的解离平衡常数。 解 丁酸为一元弱酸，据题意该溶液中 H+ = 3.1610-3 mo
8、ldm-3 HA + H2O A- + H3O+ 平衡时(moldm-3) 0.5-3.1610-3 3.1610-3 3.1610-310.若使1.0dm3浓度为8moldm-3氨水的解离度增大2倍，需加水多少dm3？解 根据稀释定律， 浓度为0.1moldm-3氨水的解离度为 当解离度增大2倍时，设溶液的浓度为x moldm-3 则 解得x = 2(moldm-3)故需要加水0.3 dm311.计算下列溶液的pH值：(1) 0.010moldm-3HCl和0.10moldm-3NaOH等体积混合；(2) 0.010moldm-3 NH4Cl溶液；(3) 1.010-4moldm-3NaCN
9、溶液；(4) 0.1moldm-3溶液H2C2O4溶液；(5) 0.10moldm-3的H3PO4溶液。解 (1) 因为NaOH过量，酸碱反应后，溶液为0.018moldm-3NaOH 则溶液的pH=14-lg0.018=12(2) NH4Cl溶液按照一元弱酸处理：查表Kb,NH3 = 1.7610-5则Ka,NH4+= Kw/Kb= 5.6810-10因为c/K a,NH4+ 500, 故可用最简式计算(moldm-3) 所以，pH=5.62 (3) NaCN溶液按照一元弱碱处理：查表Ka,HCN =6.210-10则Kb,CN -= Kw/Ka= 1.6110-5因为c/ Kb,CN -
10、100，即H2C2O4二级电离出的氢离子浓度很小，可以忽略不计，所以可按一元弱酸处理。又因为c/K a1 100，Ka2 / Ka3 = 6.110-8/4.810-13100，即H3PO4二、三级电离出的氢离子浓度很小，可以忽略不计，所以可按一元弱酸处理。又因为c/K a1 500, 故可用最简式计算 解得 x = 0.0263(moldm-3) 故 PH=1.5812.在H2S饱和溶液中加入HCl使溶液的pH=2.0，计算溶液中c(S2-)。解 H2S饱和溶液中，c(H2S) = 0.1moldm-3H2S + H2O = HS- + H3O+ Ka1 = 1.310-7 0.1 1.01
11、0-2 解得x = 1.310-6 (moldm-3)HS- + H2O = S2- + H3O+ Ka2 = 7.110-15 1.310-6 y 1.010-2 解得 y = 9.210-19 (moldm-3) 即溶液中c(S2-)为9.210-19 moldm-313.在1.0dm3的0.10moldm-3氨水溶液中，应加入多少克NH4Cl固体才能使溶液的pH等于9.00（忽略固体的加入对溶液体积的影响）？解 NH3 + H2O = NH4+ + OH- Kb = 1.7610-5 0.10moldm-3 x moldm-3 1.010-5 moldm-3 解得 x = 0.176 (
12、moldm-3) 则所需NH4Cl固体为：0.1761.053.5 = 9.4(g)14.向100cm3某缓冲溶液中加入200mg NaOH固体，所得缓冲溶液的pH为5.60。已知原缓冲溶液共轭酸HB的pK a=5.30，c(HB)= 0.25moldm-3，求原缓冲溶液的pH值。解 HB = H+ + B- 原缓冲液(moldm-3) 0.25 x c(B-)加入NaOH后(moldm-3) 0.25-0.05 10-5.6 c(B-)+0.05根据 加入NaOH后， 解得c(B-) = 0.35 (moldm-3)加入NaOH前，所以加入NaOH前后溶液的pH基本无变化。15.用0.025
13、moldm-3的H2C8H4O4（邻苯二甲酸）溶液和0.10 moldm-3的NaOH溶液，配制pH为5.60的缓冲溶液100cm3，求所需H2C8H4O4溶液和NaOH溶液的体积比。解 缓冲系为, 查表，pKa2=5.432。设需H2C8H4O4溶液V1 mL，需NaOH溶液的总体积为V2 mL，依题意第一步反应需NaOH溶液的体积亦为V1 mL。对于较复杂的平衡体系，可用列表法找出平衡时各物质的量。(1) H2C8H4O4(aq) + NaOH(aq) (aq) + H2O(l)起始量mmol + 0.025V1 +0.025V1变化量mmol -0.025 V1 -0.025V1 +0.
14、025V1平衡量mmol 0 0 +0.025V1(2) (aq) + NaOH(aq) (aq) + H2O(l)起始量mmol +0.025V1 +(0.10V2-0.025V1)变化量mmol -(0.10V2-0.025V1) -(0.10V2-0.025V1) +(0.10V2-0.025V1)平衡量mmol 0.025V1- (0.10V2-0.025V1) 0 (0.10V2-0.025V1) = (0.050V1-0.10V2) pH = pKa2 + lg= 5.432 + lg= 5.60解得 16.取100g NaAc3H2O，加入13 cm3 6.0 moldm-3HA
15、c溶液，然后用水稀释至100dm3，此溶液的pH是多少？若向此溶液中通入0.10mol HCl气体（忽略溶液体积变化），求溶液的pH变化多少？ 解 查表可知Ka,HAc = 1.7610-5，pK a,HAc = 4.75; Mr(NaAc3H2O)=136 所加入NaAc为0.735mol；加入NaAc后, 该体系为缓冲溶液，则通入0.10mol HCl气体后 pH = 0.4217.已知298K时Fe(OH)3的K sp= 2.64 10-39，求Fe(OH)3的溶解度。解 设Fe(OH)3的溶解度为sFe(OH)3 = Fe 3+ + 3OH- s 3s则 K sp =s(3s)3 =
16、2.64 10-39 解得 s = 4.6 10-14(moldm-3)18.计算下列难溶电解质的溶度积：(1) CaF2在纯水中的溶解度为1.4610-10 moldm-3；(2) PbI2在纯水中的溶解度为1.3510-3 moldm-3；(3) PbCl2在0.130 moldm-3的Pb(NO3)2溶液中的溶解度是5.710-3 moldm-3。解 (1) CaF2 = Ca2+ + 2F- s 2sK sp = s(2s)2 = 4s3 = 4(1.46 10-10)3 = 1.25 10-29(2) PbI2 = Pb2+ + 2I- s 2sK sp = s(2s)2 = 4s3
17、 = 4(1.35 10-3)3 = 9.84 10-9(3) PbCl2 = Pb2+ 2Cl- s 2sK sp = （s+0.13）(2s)2 s+0.130.1319.若向Mg2+浓度为1.010-4 moldm-3溶液中加入固体NaOH，使OH-浓度为2.010-4 moldm-3，是否有Mg(OH)2 沉淀生成？解 查表可知Mg(OH)2 K sp = 5.6110-12 因为溶液中c(Mg2+) c(OH-)2 = 1.010-4(2.010-4)2 = 4.010-12 K sp,Mn(OH)2= 2.0610-13 所以有Mn(OH)2 沉淀生成。 (2)先加入0.49 g固
18、体 (NH4)2SO4，再加入5 cm3 0.15 moldm-3氨水后溶液中OH-浓度设为yNH3 + H2O = NH4+ + OH- Kb = 1.7610-5 y 解得 y = 2.710-6(moldm-3) 则 c(Mn2+) c(OH-)2 = = 7.2910-15 K sp,Mn(OH)2 所以没有Mn(OH)2 沉淀生成。21.将0.010mol的CuS溶于10.0dm3盐酸中，计算盐酸所需的浓度。从计算结果说明盐酸能否溶解CuS？解 查表K sp,CuS = 6.310-36 Ka1,H2S = 1.310-7, Ka2,H2S = 7.110-15设盐酸所需的浓度为x
19、moldm-3若使CuS溶解，即c(Cu2+) = c(S2-) =0.0010 moldm-3，而S2-与HCl反应转化为H2S： CuS + 2HCl = CuCl2 + H2S t=0 x t= x-0.002 0.001 0.001 解得 x = 1.2104 (moldm-3) 盐酸的这一浓度是无法达到的，故盐酸无法使CuS溶解。22.往Cd(NO3)溶液中通入H2S时可以生成CdS沉淀。要使溶液中所剩Cd2+浓度不超过2.010-6moldm-3，问溶液允许的最大酸度是多少？解 据题意 (moldm-3)解得 H+) = 0.15 (moldm-3)23.已知溶液中NaCl和K2C
20、rO4浓度分别为0.010moldm-3和0.0010moldm-3，向该溶液中滴加AgNO3溶液（忽略体积变化），问：(1) 哪一种沉淀先生成？(2) 当第二种离子刚开始沉淀时，溶液中的第一种离子浓度为多少？（忽略溶液体积的变化）(3) 两种负离子可否完全分离？解 (1) AgCl开始沉淀时 c(Ag+)AgClKsp (AgCl)/ c(Cl-)(1.7710-10/0.01)moldm-31.7710-8moldm-3Ag2CrO4开始沉淀时c(Ag+)Ag2CrO4Ksp(Ag2CrO4)/c(CrO42-)1/2(1.1210-12/0.001)1/2moldm-3 3.3510-6
21、moldm-3沉淀Cl-所需c(Ag+)较小，AgCl沉淀先生成。(2) 当c(Ag+)1.010-5moldm-3时，Ag2CrO4开始沉淀，此时溶液中剩余的Cl- 浓度为：c(Cl-)Ksp (AgCl)/ c(Ag+)1.7710-10/(1.010-5) (moldm-3)1.7710-5moldm-3(3) 由于Ag2CrO4开始沉淀时，Cl- 浓度为1.7710-5moldm-3，基本沉淀完全，所以两种负离子可以完全分离。24.某溶液中含有Pb2+和Ba2+金属离子，其浓度都是0.010moldm-3。若向此溶液滴加溶液，问哪种金属离子先沉淀？这两种离子有无分离的可能？解 Pb2+
22、离子开始沉淀时 c(CrO42-) PbCrO4Ksp (PbCrO4)/ c(Pb2+)(1.810-14/0.010)moldm-31.810-12moldm-3Ba2+离子开始沉淀时c(CrO42-) BaCrO4Ksp (BaCrO4)/ c(Ba2+)(1.1710-10/0.010)moldm-31.1710-8moldm-3沉淀Pb2+离子所需较小，Pb2+离子先沉淀。当Pb2+离子沉淀完全，即c(Pb2+)1.010-5moldm-3时，此时溶液中剩余的c(CrO42-) 浓度为：c(CrO42-) PbCrO4Ksp (PbCrO4)/ c(Pb2+)(1.810-14/1.
23、010-5)moldm-31.810-9moldm-3此时，c(Ba2+)c(CrO42-) BaCrO40.0101.810-91.810-11 Ksp (BaCrO4)Ba2+离子尚未沉淀，故两种离子可以分开。25.计算300cm3的1.5 moldm-3 Na2CO3溶液？解 Ksp(BaSO4)=1.0810-10，Ksp(BaCO3)=2.5810-9BaSO4(s) + CO32- = BaCO3(s) + SO42-转化前 x 0.31.5mol 0转化后 0 (0.31.5-x)mol x mol x molK = Ksp(BaSO4)/Ksp(BaCO3) = 1.0810-
24、10/2.5810-9 = 0.0419只要c(CO32-)比c(SO42-) 大24倍以上经过多次转化，就可以将BaSO4变成BaCO3 解得：x = 0.18（mol）故可以使0.18233 = 42(克) BaSO4固体转化为BaCO326.一种混合溶液中含有3.010-2 moldm-3 Pb2+和2.010-2 moldm-3 Cr3+，若向其中逐滴加入浓NaOH溶液（忽略溶液体积的变化），Pb2+与Cr3+均有可能形成氢氧化物沉淀。问：(1) 哪种离子先沉淀？ (2) 若要分离这两种离子，溶液的pH应控制在什么范围？ 解 (1) 混合液中开始析出Pb(OH)2、Cr(OH)3所需的c(OH-) 最低浓度分别为： 因为c(OH-) Pb(OH)2 c(OH-) Cr(OH)3，所以Pb(OH)2先沉淀。(2) 当Pb2+ 沉淀完全时，c(Pb2+) = 1.010-5moldm-3，此时c(H+) = Kw/ c(OH-) 1 10-14/ 3.78 10-72.64 10-8(moldm-3)即pH=7.4当Cr(OH)3开始沉淀时，c(OH-)=6.810-7 moldm-3，pOH=6.2，pH=7.8因此只要将pH值控制在7.47.8之间，可以将Pb2+与Cr3+分离开来。
