第七章 水溶液中的解离平衡  习题解答

1.写出下列物质的共轭酸。

S^2－、SO₄^2－、H₂PO₄^－、HSO₄^－、NH₃、NH₂OH、。

1.依次为：HS^－、HSO₄^－、H₃PO₄、H₂SO₄、NH₄⁺、NH₂OHH⁺、H⁺。

2.写出下列物质的共轭碱。

H₂S、HSO₄^－、H₂PO₄^－、H₂SO₄、NH₃、NH₂OH、。

2.依次为：HS^－、SO₄^2－、HPO₄^2－、HSO₄^－、NH₂^－、NH₂O^－、。

3.根据酸碱质子理论，按由强到弱的顺序排列下列各碱。

NO₂^－、SO₄^2－、HCOO^－、HSO₄^－、Ac^－、CO₃^2－、S^2－、ClO₄^－。

3.下列碱由强到弱的顺序：

S^2－  >  CO₃^2－  >  Ac^－  >  HCOO^－  >  NO₂^－  >  SO₄^2－  >  HSO₄^－  >  ClO₄^－

             

4.pH＝7.00的水溶液一定是中性水溶液吗？请说明原因。

4.不一定。K_w随温度的改变而改变，在常温下它的值为10^-14，此时的中性溶液pH为7.00

5.常温下水的离子积＝1.0×10^－14，是否意味着水的解离平衡常数＝1.0×10^－14？

5.不。=[H⁺][OH^-]，而=[H⁺][OH^-]/c(H₂O)；c(H₂O)=

6.判断下列过程溶液pH的变化(假设溶液体积不变)，说明原因。

(1)将NaNO₂加入到HNO₂溶液中；

(2)将NaNO₃加入到HNO₃溶液中；

(3)将NH₄Cl加入到氨水中；

(4)将NaCl加入到HAc溶液中；

6. (1)pH变大。同离子效应使HNO₂的解离度减小。

(2)pH稍变大。加入的盐使得氢离子活度变小。

(3)pH变小。同离子效应，使氨水的解离度减小。

(4)pH稍变小。盐效应。

7.写出下列溶液的质子条件式:

(1)  (2) NaHCO₃  (3) Na₂CO₃   (4) NH₄HCO₃   (5) NH₄H₂PO₄

7.(1)   选择和为参考水准：

得质子产物     参考水准     失质子产物

 

PBE：    

(2)    选择和为参考水准：

得质子产物     参考水准     失质子产物

 

PBE：    

(3)   选择和为参考水准：

得质子产物     参考水准     失质子产物

 

PBE：    

 (4)   选择、、为参考水准：

得质子产物     参考水准     失质子产物

 

PBE：    

(5)    选择、、为参考水准：

得质子产物     参考水准     失质子产物

 

PBE：    

8.已知0.010mol·L^－1H₂SO₄溶液的pH＝1.84，求HSO₄^－的解离常数。

8. H₂SO₄的第一级完全解离，由第一步解离出的氢离子浓度为0.010molL^－1

pH＝1.84时，该溶液的[H⁺]=0.0145 molL^－1

故由HSO₄^－H⁺+SO₄^－解离出的氢离子为0.0045 mol·L^－1

9.已知0.10mol·L^－1HCN溶液的解离度0.0063%，求溶液的pH和HCN的解离常数。

9.[H⁺]＝0.0063%×0.10＝6.3×10^-6(mol·L^－1)  pH=5.20

10.已知0.10 mol·L^－1 H₃BO₃溶液的pH＝5.11，试求的解离常数。

10.假设>10>105　则

由[H⁺]=　得　

结果证明假设成立，故=6.03×10^－10

11.在291K、101kPa时，硫化氢在水中的溶解度是2.61体积/1体积水。已知291K时，氢硫酸的解离常数为＝1.3×10^－7，＝7.1×10^－15。

(1)求饱和H₂S水溶液的物质的量浓度；

(2)求饱和H₂S水溶液中H⁺、HS^－、S^2－的浓度和pH；

(3)当用盐酸将饱和H₂S水溶液的pH调至2.00时，溶液中HS^－和S^2－的浓度又为多少？

11.(1)2.61LH₂S的物质的量为　

则有

(2)设[H⁺]=x mol·L^-1  [HS^－]= x mol·L^-1  [H₂S]= 0.11mol·L^-1 

 得　x =1.2×10^－4mol·L^-1

即[H⁺]=[HS^－]= 1.2×10^－4mol·L^-1pH=3.92

(3) 得[HS^－]=1.4×10^-6mol·L^-1

同理可得

12.将10gP₂O₅溶于热水生成磷酸，再将溶液稀释至1.00L，求溶液中各组分的浓度。已知298K时，H₃PO₄的解离常数为＝7.6×10^－3，＝6.3×10^－8，＝4.4×10^－13。

12.

磷酸二级、三级解离相对一级可以忽略不计

由于>10   <105　故有方程[H⁺]²+K_a1[H⁺]－cK_a1=0

解得　[H⁺]=[H₂PO₄^－]=0.029 mol·L^-1  pH=1.54

[H₃PO₄]=0.14-0.029=0.11mol·L^-1

[HPO₄^2-]=

[PO₄^3-]=

13.欲用H₂C₂O₄和NaOH配制pH＝4.19的缓冲溶液，问需0.100mol·L^－1H₂C₂O₄溶液0.100 mol·L^－1NaOH溶液的体积比。已知298K时，H₂C₂O₄的解离常数为＝5.9×10^－2，＝6.4×10^－5。

13.pH=p　即有[C₂O₄^2-]=[ HC₂O₄^-]　由于二溶液浓度相等，故有　

14.1.0 L0.20 mol·L^－1盐酸和1.0 L0.40 mol·L^－1的醋酸钠溶液混合，试计算

(1)溶液的pH；

(2)向混合溶液中加入10 mL 0.50 mol·L^－1的NaOH溶液后的pH；

(3)向混合溶液中加入10 mL 0.50 mol·L^－1的HCl溶液后的pH；

(4)混合溶液稀释1倍后溶液的pH。

14.(1)[HAc]=  [Ac^－]=

则

(2)加入NaOH后

[HAc]=，[Ac^－]=

pH=4.74－lg(0.097/0.102)=4.76

(3)加入HCl后

[HAc]=，

pH=4.74+lg(0.097/0.102)=4.72

(4)缓冲溶液适当倍数的稀释对其pH无影响，pH=4.74

15.计算298K时，下列溶液的pH。

(1)0.20mol·L^－1氨水和0.20 mol·L^－1盐酸等体积混合；

(2)0.20mol·L^－1硫酸和0.40 mol·L^－1硫酸钠溶液等体积混合；

(3)0.20mol·L^－1磷酸和0.20 mol·L^－1磷酸钠溶液等体积混合；

(4)0.20mol·L^－1草酸和0.40 mol·L^－1草酸钾溶液等体积混合。

15.(1)盐酸与氨水1:1生成0.10mol·L^-1NH₄Cl

>10>105 故有 [H⁺]=  pH=5.13

(2)发生H₂SO₄+ Na₂SO₄=2NaHSO₄

[HSO₄^－]=，[SO₄^2－]=

      

   解得[H⁺]=0.016 mol·L^-1   pH=1.80

(3)H₃PO₄+ Na₃PO₄=NaH₂PO₄+ Na₂HPO₄  则　[H₂PO₄^－]=[HPO₄^2－]pH=pK_a2=7.20

(4)H₂C₂O₄+ K₂C₂O₄=2KHC₂O₄

[HC₂O₄^－]=，[C₂O₄^2－]=

pH=4.19+lg(0.10/0.20)=3.89

16.通过计算说明当两种溶液等体积混合时，下列哪组溶液可以用作缓冲溶液？

(1)0.200mol·L^－1NaOH0.100 mol·L^－1 H₂SO₄；

(2)0.100mol·L^－1HCl0.200mol·L^－1NaAc；

(3)0.100mol·L^－1NaOH0.200mol·L^－1 HNO₂；

(4)0.200mol·L^－1HCl0.100mol·L^－1 NaNO₂；

(5)0.200mol·L^－1NH₄Cl0.200 mol·L^－1NaOH；

16.(1)反应产物为Na₂SO₄，故不能构成缓冲溶液

(2)[NaAc]=   [HAc]=

此溶液为缓冲溶液

(3)[NaNO₂]=   [H NO₂]=

此溶液为缓冲溶液

(4)[HNO₂]=   [HCl]=

此溶液不是缓冲溶液

(5)[NH₃]=

不是缓冲溶液

17.在20 mL 0.30mol·L^－1NaHCO₃溶液中加入0.20 mol·L^－1 Na₂CO₃溶液后，溶液的pH变为10.00。求加入Na₂CO₃溶液的体积。已知298K时，H₂CO₃的解离常数为＝4.2×10^－7，＝5.6×10^－11。

17.由pH=pK_a－lg　得10.00=10.25－lgV=16.9mL

 

18.写出下列各溶解平衡的表达式。

(1)Hg₂C₂O₄(s)Hg₂²⁺(aq) +C₂O₄^2－(aq)

(2)Ag₂SO₄(s)2Ag⁺ (aq)+SO₄^2－(aq)

(3)Ca₃(PO₄)₂(s)3Ca²⁺(aq) +2PO₄^3－(aq)

(4)Fe(OH)₃(s)Fe³⁺(aq)+3OH^－(aq)

(5)CaHPO₄(s)Ca²⁺(aq) +H⁺(aq)+PO₄^3－(aq)

18.(1) =[ Hg₂²⁺][C₂O₄^2－]

(2)=[Ag⁺]²[ SO₄^2－]

(3)=[Ca²⁺]³[PO₄^3－]²

(4)=[Fe³⁺][OH^－]³

(5)=[Ca²⁺][ H⁺][ PO₄^3－]

19.根据粗略估计，按[Ag⁺]逐渐增大的次序排列下列饱和溶液。

Ag₂SO₄(＝1.4×10^－5)       AgCl(＝1.8×10^－10)

Ag₂CrO₄(＝2.0×10^－12)     AgI(＝9.3×10^－17)

Ag₂S(＝2×10^－49)          AgNO₃。

19.     Ag₂S    <   AgI      <    AgCl    <   Ag₂CrO₄   <   Ag₂SO₄  <  AgNO₃

           

20.解释下列事实。

(1)AgCl在纯水中的溶解度比在盐酸中的溶解度大；

(2)BaSO₄在硝酸中的溶解度比在纯水中的溶解度大；

(3)Ag₃PO₄在磷酸中的溶解度比在纯水中的大；

(4)PbS在盐酸中的溶解度比在纯水中的大；

(5)Ag₂S易溶于硝酸但难溶于硫酸；

(6)HgS难溶于硝酸但易溶于王水。

20.(1)盐酸解离的Cl^-对AgC沉淀溶解平衡产生同离子效应使AgCl溶解度减小。

(2)在硝酸中存在酸效应()及盐效应，故在硝酸中溶解度大。

(3)生成可溶的AgH₂PO₄

(4)在盐酸中存在酸效应S^2－HS^－H₂S　向右移动，从而使得PbS的溶解度变大。

(5)HNO₃与H₂SO₄均具有酸性，可使(4)中的两个平衡式右移，对Ag₂S而言，它的很小，单一的酸效应对其溶解度影响不明显，而HNO₃同时具有氧化性，可将S^2－氧化为S，使得Ag₂S完全溶解。

(6)王水除具有HNO₃溶解平衡的影响(见(5))之外，Hg²⁺可与Cl^－形成稳定的[HgCl]₄^2－配离子。

21.回答下列两个问题：

(1)“沉淀完全”的含义是什么？沉淀完全是否意味着溶液中该离子的浓度为零？

(2)两种离子完全分离的含义是什么？

21.(1)当某离子的浓度低于1.0×10^-5 mol·L^-1时，认为该离子已沉淀完全；因此沉淀完全并不意味着离子浓度为0。

(2)如果一种离子已经沉淀完全，而另一种离子还未沉淀，称两种离子完全分离。

22.根据下列给定条件求溶度积常数。

(1)FeC₂O₄·2H₂O在1 L水中能溶解0.10g；

(2)Ni(OH)₂在pH＝9.00的溶液中的溶解度为1.6×10^－6 mol·L^－1。

22.(1) 则

(2)[OH^－]=10^－5mol·L^-1[Ni²⁺]=1.6×10^－6 mol·L^-1   K_sp=1.6×10^－6×(10^－5)²=1.6×10^－16

23.向浓度为0.10 mol·L^－1的MnSO₄溶液中逐滴加入Na₂S溶液，通过计算说明MnS和Mn(OH)₂何者先沉淀？已知(MnS)＝2.0×10^－10，(Mn(OH)₂)＝1.9×10^－13。

23.设MnS先沉淀出来

则此时[S^2－]=

mol·L^－1

Q=[Mn²⁺] [OH^－]²=0.10×(5.3×10^－5)²=2.8×10^－10>K_sp^θ(Mn(OH)₂)

故假设不成立，Mn(OH)₂先析出。

24.试求Mg(OH)₂在1.0 L1.0 mol·L^－1 NH₄Cl溶液中的溶解度。已知(NH₃)＝1.8×10^－5，[Mg(OH)₂]＝1.8×10^－11。

24.解法一：

设溶解度为 s mol·L^－1，则[Mg²⁺]= s mol·L^－1，故[OH^－]=

在溶液中 

　解得s=0.178 mol·L^－1

解法二：   

                          

          解得 s=0.178mol·L^－1

25.向含有Cd²⁺和Fe²⁺浓度均为0.020 mol·L^－1的溶液中通入H₂S达饱和，欲使两种离子完全分离，则溶液的pH应控制在什么范围？已知：(CdS)＝8×10^－27，(FeS)＝6×10^－18，常温常压下，饱和H₂S溶液的浓度为0.10 mol·L^－1，H₂S的解离常数为＝1.3×10^－7，＝7.1×10^－15。

25.在H₂S饱和溶液中：

Cd²⁺完全沉淀： [S^2－]=mol·L^－1

[H⁺]mol·L^－1pH0.47

FeS不生成沉淀：[S^2－]mol·L^－1

[H⁺]>mol·L^－1pH<3.26

故pH的选择范围为：0.47pH<3.26

26.通过计算说明分别用Na₂CO₃溶液和Na₂S溶液处理AgI沉淀，能否实现沉淀的转化？已知(Ag₂CO₃)＝8.1×10^－12，(AgI)＝9.3×10^－17，(Ag₂S)＝2×10^－49。

26. CO₃^2－+2AgIAg₂CO₃+2I^－

K₁=

从平衡常数可以看出只能有微量的AgI转化为Ag₂CO₃

S^2－+2AgIAg₂S+2I^－

K₂=

从平衡常数可以看出AgI可以转化为Ag₂S

27.在1L 0.10 mol·L^－1ZnSO₄溶液中含有0.010mol的Fe²⁺杂质，加入过氧化氢将Fe²⁺氧化为Fe³⁺后，调节溶液pH使Fe³⁺生成Fe(OH)₃沉淀而除去，问如何控制溶液的pH？已知[Zn(OH)₂]＝1.2×10^－17，[Fe(OH)₃]＝4×10^－38。

27.Zn(OH)₂不沉淀：

[OH^－]mol·L^－1  pOH>7.96  pH<6.04

当Fe³⁺完全沉淀时，[Fe³⁺]=10^-5mol·L^－1

[OH^－]=mol·L^－1   pOH10.80   pH3.20

pH应控制在：

28.常温下，欲在1L醋酸溶液中溶解0.10 mol MnS，则醋酸的初始浓度至少为多少mol·L^－1？已知[MnS]＝2×10^－10，HAc的解离常数＝1.8×10^－5，H₂S的解离常数为＝1.3×10^－7，＝7.1×10^－15。

28. 设需醋酸的起始浓度为x。

 

            0      0   0

   -0.20     0.10  0.10  0.20

     0.10   0.10 0.20

    解得x=0.20mol·L^－1

29.在0.1L浓度为0.20mol·L^－1的MnCl₂溶液中，加入0.1L含有NH₄Cl的氨水溶液(0.10mol·L^－1 )，若不使Mn(OH)₂沉淀，则氨水中含NH₄Cl多少克？

29.解法一：设需要加入x g。

加入溶液后[Mn²⁺]==0.10 mol·L^－1

[OH^－]< mol·L^－1

在溶液中

  

解法二：设混合液中NH₄Cl的浓度为x。

   

          0.10    0.050

          解得x = 0.653mol·L^－1

m(NH₄Cl)=0.653×0.2×53.49=7.0g

30.下列说法中哪些不正确？说明理由。

(1)某一配离子的值越小，该配离子的稳定性越差。

(2)某一配离子的值越小，该配离子的稳定性越差。

(3)对于不同类型的配离子，值大者，配离子越稳定。

(4)配合剂浓度越大，生成的配离子的配位数越大。

30. (1)正确。

(2)不正确。K_d值越小，说明该配离子越难离解，亦即稳定性越好。

(3)不正确。对不同类型配离子，稳定性不能按K_f值大小比较。

(4)不一定。当配位剂浓度大小已经满足形成体的特征配位数后，配位物浓度即使再增大，对形成配离子的配位数已无大影响。

31.向含有[Ag(NH₃)₂]⁺的溶液中分别加入下列物质：(1)稀HNO₃ (2)NH_3·H₂O  (3)Na₂S溶液。试问下列平衡的移动方向。               [Ag(NH₃)₂]⁺ Ag⁺ + 2 NH₃

31.(1)平衡向右移动。(2)平衡向左移动。(3)平衡向右移动。

32.AgI在下列相同浓度的溶液中，溶解度最大的是哪一个？KCN  Na₂S₂O₃  KSCN NH_3·H₂O

32.AgI若在上述相同的配合剂中溶解，生成的配离子分别为[Ag(CN)₂]^-、[Ag(S₂O₃)₂]^3-、[Ag(SCN)₂]^- 、[Ag(NH₃)₂]⁺,它们的K_f值分别为1.3×10²¹、2.88×10¹³、3.72×10⁷、1.12×10⁷,由此可得出AgI在KCN溶液中溶解度最大。大小顺序为KCN > Na₂S₂O₃> KSCN > NH_3·H₂O 。

33.10mL0.10 mol.L^-1CuSO₄溶液与10mL6.0 mol.L^-1 NH₃·H₂O混合达平衡，计算溶液中Cu²⁺, NH₃·H₂O,[Cu(NH₃)₄]²⁺的浓度各是多少？若向此混合溶液中加入0.010 molNaOH固体,问是否有Cu(OH)₂沉淀生成?

33.混合后未反应前：c(Cu²⁺)=0.050 mol.L^-1,   c(NH₃)=3.0mol.L^-1,

         Cu²⁺  +  4 NH₃·H₂O [Cu(NH₃)₄]²⁺  +  4 H₂O

平衡浓度/( mol.L^-1)    x    3.0-4×0.050+4x       0.050-x

x很小，故3.0-4×0.050+4x≈2.8,  0.050-x≈0.050。

     x=3.9×10^-17

即c(Cu²⁺)=3.9×10^-17mol.L^-1, c([Cu(NH₃)₄]²⁺)≈0.050mol.L^-1, c(NH₃·H₂O)≈2.8 mol.L^-1

若在此溶液中加入0.010 molNaOH(s)，即c(OH^-)=(0.010/0.020) mol.L^-1 =0.50mol.L^-1

J==9.8×10^-18>，故有Cu(OH)₂沉淀产生。

34.在50.0 mL 0.10 mol^.L^-1AgNO3溶液中加入密度为0.932g·mL-1 含NH3 18.2%的氨水30.0mL后，用水稀释至100.0mL。

(1)求算溶液中Ag+、[Ag(NH3)2]+和NH3的浓度；

(2)向此溶液中加入0.0010mol固体KCl，有无AgCl沉淀析出? 如欲阻止AgCl沉淀生成，在原来AgNO3和NH3水的混合溶液中，NH3的最低浓度应是多少?

(3)如加入同样量的固体KBr，有无AgBr沉淀生成? 如欲阻止AgBr沉淀生成，在原来AgNO3和NH3水的混合溶液中，NH3的最低浓度应是多少? 根据(2)、(3)的计算结果，可得出什么结论?

34.(1)设平衡时Ag+的物质的量浓度为

                       

   0.050       2.99                   0

 -(0.050-x)   -2(0.050-x)             (0.050-x)

    x    2.99-2(0.050-x)2.89    0.050-x0.050

(2)

∴无AgCl沉淀生成。

设不生成AgCl沉淀需NH3的最低浓度是

                

   (2×0.050)      0.050    

(3)同样方法求得  有AgBr沉淀生成。

不生成AgBr沉淀需NH3的物质的量浓度最低9.5

结论：相同条件下，相同量的卤化银固体溶解在氨水中，溶度积常数小的所需氨水大。

35.欲使0.10mol的AgBr固体完全溶解在1.0L的Na₂S₂O₃溶液中，Na₂S₂O₃的最初浓度应为多少？

35.设Na₂S₂O₃的最初浓度应为x。

 

    x           0          0

       0.10       0.10

  

36.计算下列反应的平衡常数，并判断反应进行的方向。

(1) [HgCl₄]^2- + 4I^-[HgI₄]^2- + 4Cl^-

(2) [Cu(CN)₂]^- + 2 NH₃·H₂O[Cu(NH₃)₂]⁺ + 2CN^-+2 H₂O

(3) [Fe(NCS)₂]⁺ + 6F^-[FeF₆]^3- + 2SCN^-

解：(1)  很大，故反应向右进行。

(2)  很小，故该反应向左进行。

(3)  很大，故该反应向右进行。