解离平衡

第第 4 4 章章 解离平衡解离平衡 【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NaNH2sH2OlNaaqOH-aqNH3aq。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-NH2H-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[H]。 0.0100.0422 1.8105，[H] 0.0100.042 4.210-4 mol/L解K a  0.0101 0.042 【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 2.9510-8, 并设达到平衡时，溶液中[H] x mol/L [H][ClO-]x2 K a  ,x 3.810-5 mol/L [ClO-] [HClO]0.050 x 3.8105 离解度  7.6104 0.076 0.050 【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 Ka。 解C3H7COOH C3H7COO- H K a  102.502 0.20 0.40 102.50  2.0105 【4-7】 维生素 C 每片含抗坏血酸 （H2C6H6O6） 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 Kθa17.910-5，Kθa21.610-6） 。 解抗坏血酸的 Ka6.4610-5 c抗坏血酸0.5/176/0.20.0142 cHKac抗坏血酸6.461050.01429.5810-4 pH-lg9.5810-43.02 【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 0.01 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 Ka。 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 [H][B]109.500.31 K a  3.1106 4.50[HB]10  【4-11】已知 0.10 mol/L HB溶液的 pH3.00。试计算 0.10molL-1NaB 溶液的 pH。 解∵已知K ac  20Kw ，且 c  500 K a1 [H]2106 1.0105 ∴[H ] cK a ，Ka c0.1  ∵B-的 KbKw/Ka1.010-9 c B0.10molL -1c BKb  20K w c B K b 500 ∴[OH]cK b 1.0105molL1 [H]1.0109molL1 pH9.0 【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K a1 5.9102, K a2 6.4105 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。 5.9102 [H]2 ，[H]2 0.059[H] – 5.910-3 0,[H] 0.053 mol/L  0.10 [H ] pH 1.28 [HC 2O4 ] 0.10[H]K a1 [H ] [H ]K a1  K a1 K a2 2  0.051mol/L [C 2O ]  2 4 0.10 K a1 K a2 [H ] [H ]K a1  K a1 K a2 2  5.4105mol/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