分析化学酸碱滴定法课后答案doc.docx
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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=1.75X10-5;
NH3(NH4+)Ka=5.7XW10;
HF(F)Ka=6.8XIO:
HCO「(CO「)Ka2=5.61X10-11
酸的强弱顺序:
H3PO4(H2PO4-)Kai=7.52X10-3;
HCN(CN「)Ka=6.2XW10
(CH2)6N((CH2)6NH+)Ka=1.4X10-9
H3PO4>HF>HAc>(CH2)6N4H+>HCN>NH4+>HCO3-碱的强弱顺序:
CO3->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:
(1)NH4CN[HCN]+[H3O+]=[NH3]+[OH]
(2)Na2CO3
⑶(NH4)2HPO4
(4)(NHQ3PO4
NH4H2PO4
2[H2CO3]+[HCOj]+[H3O+]=[OH]
2旧3PO4]+[H2PO4]+fH3O+]=[NH3]+[OH]+[PO4313[H3PO4]+2[H2PO4]+[HPO42]+[H3O+]=[NH3]+[OH][H3PO4]+[H3O+]=[NH3]+[HPO42]+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猊碱
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pHepKa=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:
(1)若用甲基橙为指示剂,终点pH@4,消耗2mol强酸,即2molNaOH与CO2反应生成1molNaCO3仍消耗2mol强酸,基本无影响;
(2)若用酚猷作指示剂,终点pH^9,生成NaHCO3,即2molNaOH与CO2反应生成1molNaCCh只消耗Imol强酸,有显著影响。
滴定弱酸时:
只能用酚猷作指示
剂,有显著影响。
由勺如=得:
用NaOH滴定HC1,Vmohf,喝】偏
高;用HC1滴定NaOH,VHcII,Ch°偏高。
6.标定HC1溶液浓度时,若采用
(1)部分风化的Na2B407-10H20;
(2)部分吸湿的Na2C03;⑶在110°C烘过的NeCO,,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NaOH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蚊酸(IIC00II)Ka=1.8X104
⑵硼酸(h3bo3)
(3)琥酸(H2C4H4O4)
⑷柠檬酸(H3C6H5O7)
⑸顺丁烯二酸
Kai=5.4X1010
Kai=6.9X105,Ka2=2.5X106
Ka>=7.2X104,Ka2=1.7X105,Ka3=4.1X10
Ka.=1.5X102,Ka2=8.5X107
解:
设Cb=Ca=0.10mol/L,Va=20.00ml
(1)甲酸(HCOOH)*=1.77X10"Ca-Ka>108,能被准确滴定计量点产物:
HCOO一元弱碱
/?
OH=-lg(1.68xlO-6)=6-lgl.68=5.77
pH=14.00-5.77=8.23选酚猷指示剂
(2)硼酸H3BO3Kal=5.8X10-10,Ka2=1.8X1013,Ka3=1.6X1014,
CaKai<108,CaKa2 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=6.4X10-5,Ka2=2.7X106 CaKai>10-8,CaKa2>10-8,Kai/Ka2<104 只有一个滴定突跃,两级离解的h+被同时滴定。 计量点产物: Na2C4H4O4二元弱碱 pOH=4.95pH=9.05 选酚猷指示剂 (4)柠檬酸(H3C6H5O7)Kai=8.7X10-4,Ka2=1.8X105,Ka3=4.0X106 CaKaI>IO'8,CaKa2>IO8,CaKa3>10'8,Kal/Ka2<104,Ka2/Ka3<104只有一个滴定突跃,三级离解的h+被同时滴定。 计量点产物: Na3C6H5O7三元弱碱 用最简式计算: (5)顺丁烯二酸Ka)=1.0X10-2,Ka2=5.5X107 CaKai>108,CaKa2210-8,Ka,/Ka2>104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 [h+]=•Ka)=Jl.Ox10-2x5.5x10"=0.742x1C^mol/L pH=4-lg0.742=4.13选甲基橙指示剂第二计量点: 产物Na? A二元弱碱 。 矿]=§.c=J1014x2dQ=2.46X10-5mol/L \Ka2bV5.5x10-73 pOH=5—lg2.46=4.61pH=9.39选酚猷指示 H.试设计测定下列混合物中各组分的方法原理、指示剂、操作步骤及计算公式答: 解: (1)HCI+H3PO4 13.混合碳酸盐有时采用等质量的两分试样进行分析,一份用酚猷作指示剂,另一份用甲基橙作指示剂。 如果Vp等于用酚猷作指示剂时的酸体积,Vm等于用甲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NazCO: ”Vp和Vm间的关系怎样 (2)如果混合物中NaHC03物质的量2倍于Na2C03,Vp和Vm间的关系怎样 答: (1)nNaOH 酚猷 NaCl.A 消耗HCl体积: V HNa2CO3 Vp NaHCO3 消耗HC1体积: V Vp=2V HNaOH 甲基橙 NaCl■A 消耗HCl体积: V HNa2CO3 Vm CO2+H2O 消耗HCl体积: 2V Vm=3V 「・nNaOH=nNa2CO3Vm=3/2Vp (2)nNa2CO3 酚猷NaHCO3 消耗HCl体积: V 2nNaHCO3 VpNaHCO3 消耗HCl体积: 0 Vp=V nNa2CO3 甲基橙*CO2+H2O 消耗HCl体积: 2V 2r>NaHCO3 Vp*CO2+H2O 消耗HCl体积: 2V Vm=4V ・'・llNa2CO3=2nNaHCO3Vm=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+H3O+接受质子: B4-H2O=BH+4-OH水可以接受质子,也可以给出质子,从质子论的角度看,水既是酸性杂质, 又是碱性杂质。 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醋酸、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? 若为非质了性溶剂,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: 乙酰、丙酮、甲基异丁基酮 非质子惰性溶剂: 二氧六环、苯 19.若对HC1O4^H2SO4>HCKHNO3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H3O+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、HC1O4进行区分滴定,应选用何种溶剂、滴定剂。 答: 选甲基异丁酮作溶剂,用四丁基氢氧化铉做滴定剂。 习题答案 1.己知琥珀酸(以H2A表示)的pKal=4.19,pKa2=5.57,计算在pH为4.88和5.00时,H2A>HA\a2.的60、研、52o若该酸的分析浓度为O.Olmol/L,求pH为 4.88时三种形式的平衡浓度。 解: pH=4.88 e[H+]2 o(}=.0: (]0-4.88)2 二———=o145 (10-4.88)2*i0—4.19x1(尸既+](广加x1(产, 5k-[H+] 1f)"91Q-4.88 ==0710 (10-488八1OFx10-4-88+。 -4.19、】。 -知- -[H+]2+w+]+5 10"9xl0*7 ==0145 (10—4.88)2*]Q-4.19x10-488+】()"9xj()-5.57-' 当pH=5.00时,以[H+]=1O5()omol/L代入上面的公式 3。 =0.109=0.70262=0.189 C=0.01mol/L,pH=4.88时: [H2A]=c6。 二0.01X0.145=1.45X10-3mol/L [HA]=C6.=0.01X0.710=7.lOXIOmol/L[A2-]=c52=1.45X103mol/L 2. 9.86换算成[H+],[H+]0.139mol/L, pH=4.43[H+l=3.72X105mol/LpOH=9.86[H+]=7.24X105mol/L[H+]=2.07X105mol/LpH=4.68 将pH6.37、4.43换算成[H+],pOH3.28、2.07X105mol/L,换算成pH. 解: pH=6.37[H+]=4.26X107mol/LpOH=3.28[H+]=1.91X10"mol/L[H+]=0.139mol/LpH=1.86 5.计算下列溶液的pH 解: (1)O.lOmol/LNaH2PO4 最简式: 间=化兀 pH=七匕+p、2)=: (2.12+7.21)=4.66 (2)0.05mol/LK2HPO4 最简式: pH=: (pJ+PJ)=: (7.21+12.66)=9.94 8.由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lOOmL水溶液,其pH为2.64,计算该弱酸的pK (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 解: ⑴C=x1000=L(Mxl(XX)=0.0852/w//L MV122.1x100 一元弱酸: [反+]=强耳 代入数据: 10一/=反凡><0.0852 9. 用NaOH溶液(0.200mol/L)滴定氯乙酸(0.200mol/L)至甲基橙变黄色 (pH=4.4)时,还有百分之几的氯乙酸未被滴定? 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 1—XpH=p X=2.56% A 4.4=2.82+ 10.计算用NaOH溶液(O.lOmol/L)滴定HCOOH溶液(0.lOmol/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V=20.00ml (1)化学计量点前0.1%时,溶液组成: HCOOH+HCOCT 19.98八、八rl0.02x0.10 pH=3.75+lg=6.75C=[HCOOHI= 0.02aL」20.00+19.98 ⑵化学计量点,溶液为HCOCT ⑶化学计量点后0.1%时,溶液组成: HCOO+NaOH(过量),溶液pH由过量NaOH决定: \pH~]=nEH"=5.00Xw5m)UL L」20.00+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HC1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 N%C()3 肌5;Chci・Vhci・MN"、 MEO3%=一蛭色X1OO%=上X100% s样 =()」006x23.()0x1()6。 no阴=997戚 2x1000x0.1230 12.取苯甲酸溶液25.00mL,用NaOH溶液(0.1000m()l/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 解: ①强碱滴定弱酸: (\oh-]-[h+]s 厂O苯甲酸 V七•甲 pOH=5.5SpH=8.42 ③C茉甲酸X25.00=20.70X0.1000+(20.70X0.1000X0.0099) C苯甲酸=0.0836mol/L 13.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41.20mLo在滴定过程中,当滴定剂加到8.24mL时,溶液的pH为4.30。 (1)计算HZ的相对分子质量; (2)计算HZ的K值; (3)计算化学计量点的pHo 解: (1)计算HZ的相对分子质量 (2)HZ的%值 当加入NaOH8.24ml时,溶液为缓冲液 pKa=4.90虬=1.26x10-5 14.滴定0.6300g某纯有机二元酸用去NaOH溶液(0.3030mol/L)38.OOmL,并又用了IIC1溶液(0.2250mol/L)4.00mL回滴定(此时有机酸完全被中和),计算有机酸的相对分子质量。 15.有工业硼砂1.000g,用HC1溶液(0.1000mol/L)24.50mL,滴定至甲基橙终点,分别求下列组分的质量分数。 (1)Na2B407.10H20 (2)Na2B407(3)B 解: iaqi27 -x0.1000x24.50x: —— •1OH,。 %=兰LQMx100%=46.72% 24721.000 i20137 -x0.1000x24.50x- %=2WLX100%=24.67% 2471.000 IAQ2x0.1000x24.50x— B%=xlOO%=5.29% 1.000 17.某弱酸HX(相对分子质量75.00)0.9000g溶解成溶液60.00mL,用NaOH溶液(0.1000mol/L)滴定。 当酸的一半被中和时pH=5.00,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=5.00 化学计量点时,生成共猊碱 pH=7+l/2pKa+l/21gCbCb=0.05020mol/L 0.05020k(60+)=0.lxVNaOn 18.在0.2815g含CaCCh及中性杂质的石灰石里加入HC1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0.975mLHC1,计算石灰石的纯度及CO? 的质量分数。 解: 滴定反应CaCO3+2HC1=CaCl2+H2CO3 O2+H2O flcaCOi-flcO2~5〃粉 _L「.V. CaCO,%=———―皿企x10() ms *[().1175x(20.00-5.60x0.975)]x 0.2815 X100%30.37% +[o.1175x(20.00-5.60xo.975)]x翌Q* CO.%=xl00% ~0.2815 =13.36% 20.有Na2C03溶液(0.1mol/L)20mL两份,用HC1溶液滴定,分别用甲基橙和酚猷为指示剂,则变色时所用盐酸的体积各为多少? 解: 甲基橙做指示剂的反应式: Na2CO3+2HC1=2NaCl+CO2+H2O 2(C*)*,cq2x0.1x20”. Us===20/7? / vHQcHCl0.2 酚猷做指示剂的反应式: Na2CO3+HC1=NaHCO3+NaCl J^Na2CO3~Yim 甲基橙变色消耗HCl20ml,酚猷变色消耗HCl10ml 21.取工业用N血CO,碱L000g溶于水,并稀释至100.00mL,取其中25.00mL,以酚猷为指示剂消耗HCl溶液(0.1015mol/L)24.76mL。 另取25.00mL以甲基橙为指示剂,消耗同样浓度的HC143.34mL,贝ij: (1)该工业碱中有哪几种碱? (2)计算各种碱的质量分数 解: 因为V2>览,V2<2V],说明该工业碱中有NaOH和N&CO3 24.有一含NaOH和阮2(: 。 3试样0.3720g,用HC1溶液(0.1500mol/L)40.00mL滴定至酚猷终点,则还需加多少毫升HC1滴定至甲基橙终点。 解: Vp=3/4VmVm=53.33mL 所以还需加HC153.33-40.00=13.33mL 25.粗胺盐1.000g加过量NaOH溶液,产生的氨经蒸馅吸收在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NH3的质量分数。 解: 由题意得 qo-4.OjQ-10.0 0.05-10-,°0+1O'375 27,以HC1溶液(0.1000mol/L)滴定NaOH溶液(0.1000mol/L)20.00mL, (1)用甲基橙为指示剂,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,分别计算它们的滴定终点误差,并指出用哪种指示剂比较合适。 解: 强酸滴定强碱宓%=―——JX10 ①终点pH=4.0 TE%=x100=2.0终点在计量点后 (0.0100(V2J ②终点pH=8.0 '1。 -8.0_1n-6.0、 TE%=x100=-0.02终点在计量点前 (0.010002J 用酚猷较合适 28.配制高氯酸冰醋酸溶液(0.05000mol/L)lOOOmL,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的乙酸酎多少毫升,才能完全除去其中的水分? 解: (CH3CO)2O+H2O=====2CH3COOH 按题意: 〃妇溯酸中水+〃"惊酸中水=竺虹(高氯酸相对密度1.75) 设应加醋酸Xml -4.2-x)X1.05X(1-0.998)+4.2x1.75x(1-0.70)_0.98x1.087x 18.02 102.09 解之得: 应加醋酸X=22.60(ml)
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