分析化学第五版第四章酸碱滴定法课后答案.docx
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分析化学第五版第四章酸碱滴定法课后答案
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:
HAC(Ac)Ka=1.75×IO'5;H3PO4(H2PO4")KaI=7.52X10心;
NH3(NH4+)Ka=5.7×10,°;HCN(CZ)Ka=6.2×10,°
HF(F)Ka=6.8×10-4:
(CH2)6N((CH2)cNH+)Ka=1.4XlO9
HCO3-(CO3)Ka2=5.6IXlo-H
酸的强弱顺序:
H3PO4>HF>HAo(CH2)6N4H+>HCN>NH4+>HCOf
碱的强弱顺序:
COf>NH3>CN->(CH2)6N4>Ac>F>H2PO4-
2.写出下列物质在水溶液中的质子条件式
答:
(I)NH4CN
(2)Na2CO3
[HCN]+[H3O+]=[NH3]+[OH]
2[H2CO3]+[HCO3]+[H3O+]=[OHT
⑶(NH4)2HPO42[H3PO4]+[H2PO4]+[H3O+]=[NH3]+[OH]+[PO431
(4)(NHAPO4
(5)NH4H2PO4
3[H3PO4]+2[H2PO4]+[HPO42]+[H3O+]=[NH3]+[OH][H3PO4]+[H3O+]=[NH3]+[HPO42I+2[PO43]+[OH]
3.欲配制PH为3的缓冲溶液,应选下列何种酸及其共辄碱
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pH~pKa=2.86)
5.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:
⑴若用中基橙为指示剂,终点pH≈4,消耗2mol强酸,即2molNaOH与CO2反应生成ImoINaCO3仍消耗2mol强酸,基本无影响;
(2)若用酚酥作指示剂,终点pH≈9,生成NaHCO3,即2molNaOH与Co2反应生成ImolNaCOs只消耗ImOl强酸,有显著影响。
滴定弱酸时:
只能用酚酥作指示
剂,有显著影响。
由Cllel=得:
用NaOH滴定He1,VNaOHt,CHCl偏
VHd
高;用HeI滴定NaoH,VHClI,CHCl偏高。
6.标定HCI溶液浓度时,若釆用
(1)部分风化的Na2B4O7∙IOH2O;⑵部分吸湿的Na2CO3;⑶在IlooC烘过的Na2CO3,则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.下列各酸,哪些能用NdoH溶液直接滴定?
哪些不能?
如能直接滴定,应采用什么指示剂?
⑴蚁酸(HCOOH)Ka二1.8×W,
解:
设Cb=Ca=O.10mol∕L,Va=20.00Inl
(1)甲酸(HCOOH)Ka=1.77×IO-4
Ca∙Ka>IO8,能被准确滴定
计量点产物:
HCOO一元弱碱
POH=-Ig(1.68X1Or)=6_Ig1.68=5.77
PH=14.00-5.77=8.23选酚猷指示剂
(2)硼酸H3BO3Kai=5.8×IO10,Ka2=1.8×10"13,Ka3=1.6×10^1∖
CaKai 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(H2C4H4O4)Kai=6.4×10-5,Ka2=2.7XW6 CaKal>IO'8,CaKa2>lθSKal/Ka2 计量点产物: Na2c4H404二元弱碱 选酚肽指示剂 (4)柠檬酸(H3C6H5O7)Kai=8.7XlO-4,Ka2=1.8×W5,KaM=4.0X1OfCaKal>IO8,CaKa2>10%CaKa3>IO'8,Kal/Ka2<104,Ka2∕Ka3 计量点产物: Na3c()H507三元弱碱 用最简式计算: ∖θH~]=^KbrCb=怪∙Cb=J""rX匝=2.50xl(Γ5 L」V⅛∣⅛YKfI3bV4.0XIO-74 POH=4.60PH=9.40选酚猷指示剂 (5)顺丁烯二酸Kal=1.0×102,Ka2=5.5XlO"7CaKal>IO8,CaKa2≈108,Kal∕Ka2>IO4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 [λ∕+]=JKm・KC=√1.O×W2×5.5×1O-7=0.742×W4InolIL ∕√7=4-lg0.742=4.13选甲基橙指示剂 第二计量点: 产物Na2A二元弱碱 OH~]=Cb=JK)M7X巴L2.46X10%//厶 」”心bY5.5X10"3 POH=5-lg2.46=4.61PH=9.39选酚駄指示剂 11. 试设计测定下列混合物中各组分的方法原理、指示剂、操作步骤及讣算公式答: 解: (1)HCl+H3PO4 13•混合碳酸盐有时采用等质量的两分试样进行分析,一份用酚歆作指示剂,另一份用HJ基橙作指示剂。 如果VP等于用酚猷作指示剂时的酸体积,Vn)等于用屮基橙作指示剂时的酸体积,试回答下列问题: (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VnI间的关系怎样 答: (1)∩NaOH 酚St. NaCl 消耗HCI体积: V ∏Na2CO3 VP NaHCO3 消耗HeI体积: V Vp=2V ∏NaOH 屮基橙r NaCl 消耗HCI体积: V ∏Na2CO3 Vm' CO2+H2O 消耗HCI体积: 2V Vm=3V ∏NaOH=∏Na2CO3Vm=3/2VP (2)∩Na2CO3 2∏NaHCO3 酚猷NaHCO3 VPNaHCO3 消耗HCl体积: V 消耗HCl体积: 0 VP=V ∏Na2CO3 屮基橙.CO2+H2O 消耗HCl体积: 2V 2∩NaHCO3 VP■CO2+H2O 消耗HCI体积: 2V Vm=4V ∙'∙∩Na2CO3=2∏NaHCO3Vm=4VP 15.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+HsO+接受质子: B+H2O=BH++OH-水可以接受质子,也可以给出质子,从质子论的角度看,水既是酸性朵质, 文档从网络中收集,已重新整理排版.word版本可编借•欢迎下载支持.乂是碱性杂质。 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.在下列何种溶剂中冰酷酸、苯甲酸、盐酸及高氯酸的酸碱强度都相同? (1)纯水 (2)浓硫酸(3)液氨(4)甲基异丁酮 答: 在液氨中相同。 18.指出下列溶剂中何为质子性溶剂? 何为非质子性溶剂? 若为质子性溶剂,是酸性溶剂还是碱性溶剂? 若为非质子性溶剂,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: 乙瞇、丙酮、屮基异丁基酮 非质子惰性溶剂: 二氧六环、苯 19.若对HC1O4>H2SO4.HCLHNCh的混合水溶液能否进行区分滴定? 为什么? 在何种溶剂中能进行区分滴定? 答: 水中不可以区分滴定,均为强酸,都被均化到HsO+水平;在甲基异丁基酮中即可区分滴定。 20.若要对苯酚、HAc、水杨酸、HC1、HClO4进行区分滴定,应选用何种溶剂、滴定剂。 答: 选屮基异丁酮作溶剂,用四丁基氢氧化钱做滴定剂。 习题答案 1.已知琥珀酸(以H2A表示)的PKal=4.19,pKa2=5.57,i∣∙算在PH为4.88和5.00时,H2A>HA、A? -的6。 、61、δ2θ若该酸的分析浓度为0.01mol∕L,求PH为 4.88时三种形式的平衡浓度。 解: pH=4.88 J=―=(Ior=Ol45 IO-ll9XlO-488 0[H+]2[H+]+kakay(10"488)2+10"4j9×10"488+10"419×1O^557 J=: =: : =0710 ■% 1WF+心[才]+心人(IO-4HS)2+10-4.19χ10-4.SS+jQ-419XIO-5.57 1()7∣9χ1Q-5.57 Λ===0145 ^[H+]2+kaι[H+]+kaιkch(IO-488)2+10-419×10-488+10-4,9×lO-557 当pH=5.∞时,以[H÷]=IO-500mol∕L代入上面的公式 C=0.01mol∕L,PH=4.88时: [H2A]二Cδo=O.01X0.145=1.45X10'3mol∕L [HAT=Cδx=0.01X0.710=7.10×W⅛ol∕L[A2T=Cδ2=1.45×10'mol∕L 2. 9・86换算成[H+],[H+]0.139mol∕L, pH=4.43[H+]=3.72×10"⅛ol∕L pOH=9.86[H+]=7.24×10-⅛ol∕L [H+]=2.07×10'5mol∕LpH=4.68 将pH6・37、4.43换算成[H+],PoH3.28、 2.07×W5mol∕L,换量成PH. 解: pH=6.37[H+]=4.26×10-τmol∕L pOH=3.28[H+]=1.91×10"nmol∕L [H+]=0.139mol∕LpH=1.86 5.计算下列溶液的PH 解: (1)0」OmOl∕LNaH2PO4 最简式: [h+]=(12 PH=*(PKm+吨2)=*(2.12+7.21)=4.66 (2)0.05mol∕LK2HPO4 最简式: [h+]=Jk°2K“3 PH=X叭2+"Kj=](7.21+12.66)=9.94 &山下列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IOOmL水溶液,其PH为2.64,V(M该弱酸的PKa (2)某一元弱碱的共辄酸水溶液,浓度为0.10mol∕L,其PH为3.48,计算该弱碱的Kb 解: ⑴C=XIOOO=104XIo(X)=0.0852∕πoML MV122.1x100 一元弱酸: [H+]=y∣KaCa 代入数据: l(Γ264=J∕ςx0.0852 6o^264f Ka=j-=6.16×10^5PKa=4.21 “0.0852λ ⑵一元弱酸[h+]=λ字C代入数据 VKb IO-=^×0.10 Io^XO_W=91χl0. b(IO^)2 9.用NaOH溶液(0.20OnIOI/L)滴定氯乙酸(0.200mol∕L)至屮基橙变黄色(pH=4.4)时,还有百分之儿的氯乙酸未被滴定? 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 PH=PKa+Ig二^ XX=2.56% 1—Y 4.4=2.82+Ig-^- 10.计算用NaOH溶液(0.10Inol/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二20.OOml ⑴化学计量点前0.1%时,溶液组成: HCOOH+HCOO^^ 缓冲液: PH=PKa+∖g%~Cb=[HCOO-]=998x0.10 λCahJ20.∞+19.98 PH=3.75÷12≡=6.75CI=[HCOOH]=心」。 J0.0220.00+19.98 (2)化学计量点,溶液为HCoer 一元弱碱: ∖θH~}=! —-c,=22∆×2d2=i.68×10^∕7^//Δ 」”K“bY10-3∙752 POH=5.78PH=14.0O-5.78=&22 (3)化学计量点后0.1%时,溶液组成: HCOcr+NaOH(过量), 溶液PH由过量NaoH决定: OH~]=OMym=5.00×l0~5HWllL J20.00+20.02 POH=4.30PH=14.00-4.30=9.70 滴定突跃范围PH6.75〜9.70,选酚猷;做指示剂 11.若用HCl溶液(0.02mol∕L)滴定KOH溶液(0.02mol∕L)20.OOmL,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PHO可以采用何种指示剂。 解: 2HC1+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2 nHCl=2nNa2CO3 ∙%7∙MMnCoJ X100%=X100% S样 ×100%=99.70% 0.1006×23.00×106.0 2×1000×0.1230 12.取苯甲酸溶液25.00mL,用NaOH溶液(0.IOOOmO1/L)滴定,误选甲基红为指示剂,当滴定剂加到20.70mL时达到终点,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 13. ③C苯甲酸×25.∞=20.70Xdl(X)0+(20.70X0.1Ooo×0.0099) C茶甲酸=0.0836mol/L 14.取某一元弱酸(HZ)纯品1.250g,溶成50mL水溶液。 用NaoH溶液(0.090mol∕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4.30o (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 Q=[zη= 0.900x8.24 50+8.24 mol/L —[HZ]=°≡°x⑷∙2O724)泅“ 50+8.24 8,24 41.20-8.24 PKa=4.90Xrn=I.26×IO'5 14•滴定0.6300g某纯有机二元酸用去NaoH溶液(0.303OnlOI/L)38.OOmL,并乂用了HCI溶液(0.2250mol∕L)4.00mL回滴定(此时有机酸完全被中和),讣算有机酸的相对分子质量。 解: 0.6300=(38.00x0.3030-4.00x0.2250)x2Lxl M=Il&713.有工业硼砂1.OOOg,用HCI溶液(0.1∞0mol∕L)24.50mL,滴定至甲基橙终点,分别求下列组分的质量分数。 (1)Na2B1O7.IOHzO (2)Na2B1O7(3)B 解: 1381.37 —X0.1000×24.50× NgBQWHQ%=丄^≡LXlO0%=46.72% -4,-1.000 1x0.1000x24.50x^1 NgBjor%-2 1.0001000×1≡=^∙≡ 1AQ 2×0.1000×24.50×- Iooo 1.000 17.某弱酸HX(相对分子质量75.00)0.9OOOg溶解成溶液60.OOmL,用NaoH溶液(0」000mol∕L)滴定。 当酸的一半被中和时pH=5.∞,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.∞ 化学计量点时,生成共辘碱 pH=7+1/2PKa+1/2IgCbCb=0.05020mol/L 0.05020×(60+匕)=0.1XVNaOH ‘75 0.1×60.28X HX%=巴匹X100%=50.23% 0.922 18.在0.2815g含CaCO3及中性杂质的石灰石里加入HCl溶液(0.1175mol/L) 20.00mL,滴定过量的酸用去5.60mLNaOH溶液,1mLNaOH溶液相当于0.975mLHCl,计算石灰石的纯度及C0: 的质量分数。 解: 滴定反应CaCO3+2HC1=CaCl2+H2CO3 L>CO2+H2O ⅛[θ.H75×(20.00-5.60×0.975)]× =^≡-X100% 0.2815 =30.37% l[θ.H75×(20.00-5.60X0.975)]× COI%=X100% -0.2815 =13.36% 20.有险CoS溶液(0.1mol∕L)20InL两份,用HCI溶液滴定,分别用甲基橙和酚酥为指示剂,则变色时所用盐酸的体积各为多少? 解: HJ基橙做指示剂的反应式: Na2CO3+2HC1=2NaCl+CO2+H2O 酚酥做指示齐IJ的反应式: Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl HNa2CO3~ItHa 屮基橙变色消耗HCl20mb酚猷变色消耗HCllOml 21.取工业用Na2CO3碱1.000g溶于水,并稀释至100.00mL,取其中25.00mL,以酚酥为指示剂消耗HCI溶液(0・1015mol∕L)24.76InLO5j取25.00mL以屮基橙为指示剂,消耗同样浓度的HC143.34mL,贝9: (1)该工业碱中有哪儿种碱? (2)计算各种碱的质量分数 解: 因为V2>VI,V2<2V"说明该工业碱中有NaoH和Na2CO3 (43,34-24.76)x0,1050×≡ 24.有一含NaOH和Na2CO3试样0.3720g,用HCI溶液(0.1500mol∕L)40.00InL滴定至酚酥终点,则还需加多少毫升HCI滴定至甲基橙终点。 解: Vp=3∕4VmVm=53.33mL 所以还需加HCI53.33・40.00=13.33InL 25.粗胺盐1.OOOg加过量NJOH溶液,产生的氨经蒸镭吸收在50.00mL、0.5000mol/L的酸中,过量的酸用NaOH溶液(0.5000mol∕L)回滴,用去1.56mL,计算试样中X⅛的质量分数。 解: 由题意得 27.以HCI溶液(0.1000mol∕L)滴定NJOH洛液(0.1000mol∕L)20.00mL, (1)用屮基橙为指示剂,滴定到pH=4.0为终点; (2)用酚猷为指示剂,滴定到pH=8.0为终点,分别讣算它们的滴定终点误差,并指出用哪种指示剂比较合适。 ①终点pH=4.0 ②终点PH二8.0 终点在汁量点前 TE%=[-~~~1°-XIOO=-0.02 0.01000/2丿 用酚酥较合适 28.配制高氯酸冰醋酸溶液(0.05000mol∕L)IOOOmL,需用70%HC1044.2mL,所用 的冰醋酸含量为99.8%.相对密度1.05,则应加含量为98%、相对密度1.087的乙酸酊•多少毫升,才能完全除去其中的水分? 解: (CH3CO)2O+H2O====2CH3COOH 按题意: 〃伽伽水+叫似站水=如_(高氯酸相对密度1.75) ^HIOM酸时 设应加酷酸Xml 即(IoOo-4.2-x)X1.05X(1-0.998)+4.2x1.75X(I-0.70)_0.98X1.087X'18^02一102.09 解之得: 应加醋酸X=22.60(InI) (2)HZ的Ka值 当加入NJoH8.24ml时,溶液为缓冲液
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