無機化學(上冊)第5章習題答案+20111119

1、第5章 溶液與電離平衡習題答案原子量取四位有效數字，計算過程采用“四舍六入五成雙”取舍，熱力學數據除題目給出外均引用自書后附錄以及蘭氏手冊。1. 實驗室某些常用的試劑百分濃度及密度分別是：（1）濃鹽酸：含HCl 37.0%，密度1.19 g×cm-3；加至3位有效數字（2）濃硫酸：含H2SO4 98.0%，密度1.98 g×cm-3；（3）濃硝酸：含HNO3 70.0%，密度1.42 g×cm-3；（4）濃氨水：含NH3 28.0%，密度0.900 g×cm-3。試分別計算它們的物質的量濃度。解：（1） （2）19.8 mol·dm-3（3）1

2、5.8 mol·dm-3（4）14.8 mol·dm-32. 是非題（1） 0.10 mol.dm-3 HAc溶液中c(H+) 1.3´10-3 mol.dm-3，故0.050 mol.dm-3 HAc溶液中c(H+) 0.65´10-3 mol.dm-3；（2）向濃度均為0.10 mol.dm-3的NH3× H2O- NH4Cl的緩沖溶液中，加入HCl使c(HCl) = 0.099 mol.dm-3，則由于溶液的緩沖作用，pH不變；（3）Na2CO3溶液中通入適量CO2氣體，便可得到一種緩沖溶液；（4）多元弱酸鹽的水解（如Na3PO4），以第

3、一步水解為主；（5）將濃度均為0.10 mol.dm-3的HAc和NaAc混合溶液沖稀至濃度均為0.05 mol.dm-3，則由于HAc電離度增大，混合溶液的酸度降低；（6）在一定的溫度下，改變溶液的pH，水的離子積不變；（7）弱電解質的電離度隨弱電解質濃度降低而增大；（8）NH4Ac為一元弱酸堿鹽，水解程度很大，故其水溶液的酸堿性很大。解：（1）錯誤，因為乙酸不是強酸，在稀釋過程中電離平衡會向右移動，氫離子濃度應略高于0.65X10-3mol/dm-3。（2）錯誤，緩沖溶液只能在一定程度下減弱外來酸堿對pH的影響，本題中HCl已使（NH4+）/（NH3·H2O）明顯上升，所以pH會

4、有變化。（3） 正確，通入適量的CO2可以形成（HCO3-CO32-）緩沖體系。（4） 正確，因為第一步水解產生的OH-會強烈地抑制第二步的水解。（5） 錯誤，因為在稀釋過程中Ac-的水解程度也會增大，c(HAc)和c(Ac-)同等程度變小，據公式，因為，所以溶液的酸度不變。（6） 正確，水的離子積是只與溫度有關，在一定溫度下是常數。（7） 正確，。（8） 錯誤，反應NH4+ + Ac-NH3 + HAc的平衡常數經計算，= 3.09´10-5，反應傾向很小，其溶液pH = 7.0，顯現中性。3. 簡要解釋：（1）北方冬天吃梨前，先將冰梨放入涼水中浸泡一段時間，發(fā)現冰梨表面結了一層薄

5、冰，而梨里已經解凍了。這是什么道理？（2）為什么海水不易結冰，浮在水面上的冰山含鹽比海水里多還是少？解：（1）凍梨的溫度低于涼水，水在凍梨表面凝固成冰，放熱，使凍梨里面解凍，并且凍梨中含有糖分等使凍梨里面的凝固點下降低于冰點，所以出現以上現象。（2）因為海水是電解質溶液，所以熔點低于純凈的水。浮在水面上的冰山含鹽比海水更少，因為海水的熔點低，不能在水的凝固點時結冰，故浮在海面上的冰山中含鹽極少。4. 已知下列物質的pH，計算它們的H+濃度：（題目的pH只有1位有效數字！見教材第94頁末的注）（1）牛奶pH = 6.5；（2）檸檬汁pH = 2.3；（3）葡萄酒pH = 3.3；（4）某人體胃液

6、pH = 1.4；（5）人體血液 pH = 7.4。解：（1）3.16´10-7 mol.dm-3 （2）5.01´10-3 mol.dm-3 （3）5.01´10-4 mol.dm-3 （4）3.98 4´10-2 mol.dm-3 （5）3.98 4´10-8 mol.dm-35. 回答下列問題：（1）為什么Al2S3在水溶液中不能存在？（2）配制SnCl2和FeCl3溶液，為什么不能用蒸餾水而用稀鹽酸配制？（3）為什么硫酸鋁和Na2CO3溶液混合立即產生CO2氣體？ 解：（1）因為溶于水產生的Al3+與S2-是弱堿金屬離子和弱酸根離子，且

7、生成Al(OH)3和H2S會離開體系，強烈促進兩者的水解至完全，使Al2S3無法在水中存在。（這同時說明Al2S3在水中有一定溶解度，因為同為硫化物的極難溶的CuS可以在水溶液中生成。） （2）這兩種鹽都會強烈水解，分別生成白色的Sn(OH)Cl和紅色的Fe(OH)3，同時發(fā)煙放出HCl氣體。在鹽酸中配制酸性環(huán)境可以抑制其水解。 （3）鋁離子與碳酸根相互強烈地促進水解，馬上產生二氧化碳氣體。6. 公式是否說明酸溶液濃度越小，電離出的離子濃度越大？解：不是，該公式只能說明電離度與酸溶液濃度有關，酸溶液起始濃度變小，若平衡不發(fā)生移動，已解離的酸濃度變小同樣的數值，但電離度增大，平衡右移，解離的酸會

8、增多，但是平衡的移動無法完全抵消濃度的變化，所以實際上酸溶液起始濃度越小，解離出的離子濃度越小。7. 舉例說明什么是拉平效應，什么是區(qū)分效應解：在水溶液中，高氯酸、鹽酸、硝酸和硫酸的稀溶液都是強酸，無法區(qū)分其酸性強弱，這是因為水的堿性相對較強，上述強酸的質子全部轉移給H2O生成H3O+，如HClO4 + H2O = H3O+ + ClO4-H2SO4 + H2O = H3O+ + HSO4-在水中最強的酸是H3O+，更強的酸都被拉平到H3O+的水平，這種現象稱為拉平效應（leveling effect）。只有比H3O+更弱的酸，如HAc、NH4+等，與H2O存在著不同程度的質子轉移作用，Ka不

9、同，才有強弱之分，這就是區(qū)分效應（differentiating effect）。在堿性比水弱的冰醋酸中，只有HClO4比H2Ac+強，而H2SO4、HCl和HNO3的理解程度就有差別，可以分辨出強弱。8. 在26.6 g氯仿中溶解0.402 g萘（C10H8），沸點比純溶劑高0.455 K，求氯仿沸點上升常數kb。解：，根據，得 kf =9. 等重的葡萄糖及甘油分別溶于100 g水中，所得溶液的凝固點、沸點、滲透壓是否相同，為什么？解：不相同。難揮發(fā)非電解質溶液的凝固點、沸點、滲透壓的計算均與溶質的質量摩爾濃度m有關，等質量的葡萄糖與甘油，其物質的量并不相等，所以引起的溶液依數性性質變化不相

10、同。10. 10 kg水中溶解多少甲醇，才能保證水在-10 不結冰？解：，11. 101 mg的胰島素溶于10.0 cm3水中，實驗測定該溶液在25 時滲透壓為4.34 kPa，試求：（1）胰島素分子量；（2）該溶液的蒸氣壓下降量p（298 K時飽和水蒸氣壓為3.17 kPa）。解：（1）忽略溶解后溶液體積的變化，根據，求得M = 5.77´103 g·mol-1胰島素相對分子質量為5.77´103。（2）根據拉烏爾定律，12. 解釋以下事實：（1）海水魚不能生活在淡水中；（2）醫(yī)院給病人輸液時，要仔細調節(jié)輸液的濃度；（3）用鹽腌制菜干時，會出水；（4）真空鑄造冶

11、煉金屬時，“砂眼”會較常壓下少。解：（1）海水魚生活在電解質濃度較高的海水中，其細胞質中電解質濃度高，滲透壓大，如果在滲透壓低的淡水中養(yǎng)殖，會因為細胞吸水漲破而死亡。 （2）調節(jié)輸液濃度的目的在于使其溶液滲透壓與血液中紅細胞的滲透壓一致。若輸進液體濃度過大，則紅細胞內水分子將外滲，引起干癟；若濃度過稀，紅細胞將會漲破，均會導致病人生命危險。 （3）鹽在蔬菜細胞膜外形成高濃度的鹽溶液，滲透壓遠遠高于細胞膜內，導致細胞失水，于是有“出水”現象。 （4）砂眼即氣體或雜質在鑄件內部或表面形成的小孔。根據亨利定律（Henry's Law），即氣體在液體中的溶解度與該氣體在液面上方的平衡分壓分壓成

12、正比。真空時熔融金屬液面上方氣體分壓為零，所以氣體會從熔體中逸出，使砂眼數目下降。13. 實驗測定，煙草中尼古丁由C、H、N元素組成，其原子數目比為C:H:N = 5:7:1 , 為了確定尼古丁的分子式，將496 mg尼古丁溶于10.0 g水中，在101.3 kPa下測出其沸點為100.17 ，試根據實驗寫出尼古丁的分子式。解：101.3 kPa下純水的沸點為100 ，則有M = 148.8，約為摩爾質量的2倍。所以，尼古丁的分子式為。14. 醫(yī)院給病人輸液上用葡萄糖液 ，其冰點降低值為0.543 ，試求此葡萄糖溶液的百分濃度及人體血液的滲透壓（葡萄糖的摩爾質量為180 g·mol-

13、1，水的kf為1.88 oC·kg·mol-1）。解：根據，求得，即每1000 g的水中含有葡萄糖，則葡萄糖溶液質量分數為 因為注射用葡萄糖溶液與血液是等滲溶液，根據，忽略溶解中溶液體積的變化，設人體溫度為，有得。15. 試根據酸堿的質子理論，寫出下列分子式離子的共軛酸或共軛堿的化學式：SO42-，S2-，PO43-，NH3，CN-，ClO-，OH-，H2PO3-，H2PO4-，NH4+，H2CO3，Zn(H2O)62+解：SO42-的共軛酸；S2-的共軛酸；PO43-的共軛酸；NH3的共軛酸，NH3的共軛堿；CN-的共軛酸；ClO-的共軛酸、OH-的共軛酸，OH-的共軛堿

14、；H2PO3-的共軛酸，H2PO3-的共軛堿；H2PO4-的共軛酸，H2PO4-的共軛堿；NH4+的共軛堿；H2CO3的共軛堿；Zn(H2O)62+的共軛堿。16. 已知0.010 mol.dm-3 HAc溶液的解離度為4.2%，試求HAc的解離常數，并計算溶液中c(H+)，pH及0.10 mol×dm-3 HAc的電離度。解： HAc H+ + Ac-初始相對濃度 0.010 0 0平衡時相對濃度 0.010 - c c cc(H+) = c = 0.010 mol.dm-3 ´ 0.042 = 4.2´10-4 mol.dm-3pH = -lgc(H+)/ =

15、 3.38當初始濃度c(HAc) = 0.10 mol×dm-3，代入上式，得 = 1.33%17. 在25 ，1×105 Pa壓力下，CO2飽和水溶液中的CO2濃度為0.034 mol.dm-3，試求算溶液中c(H+)、pH及c(CO32-)。（附錄3，）解：CO2 + H2OH+ + HCO3 = 4.45 ´10-7HCO3- H+ + CO32- = 4.69 ´10-11因為 >> ，所以求算氫離子濃度時可視作一元弱酸；酸根濃度近似等于第二級離解常數，c(CO32-) = 4.69 ´10-11 mol·dm-3

16、。設c(H+) = c(HCO3) = x mol·dm-3 得 解得 x = 1.2×10-4 則 = 3.92所以，c(H+) = 1.2×10-4 mol·dm-3，pH = 3.92，c(CO32-) = 4.69 ´10-11 mol·dm-3。18. 試根據酸堿質子理論判斷NaH2PO4與NaHSO4能否反應？反應的產物是什么？試用熱力學數據驗證你的判斷。解：能反應，產物是與。 ，< 0 kJ·mol-1，所以反應自發(fā)向右進行。19. 試計算0.10 mol×dm-3 H2SO4的溶液中，各物種的

17、濃度及溶液的pH（HSO4-的 1.2×10-2)。解：硫酸第一步電離完全，第二步電離不完全。即相當于起始時與濃度均為0.10 mol·dm-3的溶液。設電離了x mol·dm-3的。得 始 0.10 0 0.10平衡 0.10 - x x 0.10 + x 解得x = 0.012且則 = 0.088 mol·dm-3，= 0.012 mol·dm-3，= 8.93 ´ 10-14 mol·dm-3，= 0.112 mol·dm-3，pH = 0.95.20. 在298 K下，用pH計測定某有機酸HA的1.00&#

18、215;10-3 mol×dm-3溶液的pH為3.92，求算該有機酸的解離常數。解：pH = 3.92, 得，則。21. 試求0.10 mol×dm-3 HCN溶液的值及該溶液的pH（已知該溶液的離解度為0.0063%）。解：由電離度，得= c =。忽略水的電離，得 始 0.10 0 0平衡 0.10-0.10 0.10 0.10因為，所以忽略水的電離是合理的。= 5.2022. 0.10 mol×dm-3 HAc溶液50 ml和0.10 mol×dm-3 NaOH溶液25 ml混合后，溶液的c(H+)有什么變化？解：0.10 mol×dm-3

19、 HAc溶液中，c(H+) = 1.32´10-3 mol×dm-3，溶液混合后HAc與NaAc的分析濃度均為0.033，得所以混合后下降了。23. 計算298 K下飽和CO2水溶液（0.040 mol×dm-3）中各種離子濃度。解：同第17題，僅把CO2飽和水溶液中的CO2濃度由0.034 mol.dm-3改為0.040 mol.dm-3。得：c(H+) = 1.3×10-4 mol·dm-3，c(HCO3) = 1.3×10-4 mol·dm-3，c(CO32-) = 4.69 ´10-11 mol·

20、dm-3。查得各物質在298 K下的吉布斯自由能，然后根據CO2 + H2OH+ + HCO3 = 4.45 ´10-7HCO3- H+ + CO32- = 4.69 ´10-11分析：同第17題。解：設c（H+）= c（HCO3）=x mol/L 得 解得 x = 1.32X10-4 則pH=3.9且 所以，為，c（H+）為 1.32X10-4mol/L，pH等于3.9， c（HCO3）為1.32X10-4mol/L，c（CO32-）為4.63 ´1011mol/L。24. 在1×105 Pa下，20 時，H2S在水中溶解度是每體積水溶解2.61體積H

21、2S。（1）求飽和H2S水溶液中的H2S摩爾濃度；（2）計算飽和H2S水溶液中的c(H+), c(HS-)和c(S2-)；（3）若調節(jié)pH 2.00時，c(S2-)為多少；（4）計算0.10 mol×dm-3 Na2S中c(S2-)和pH。解：（1）298 K，1 dm3的水溶解2.61 dm3 H2S，則H2S物質的量為忽略溶解中體積的變化，則H2S水溶液中的H2S物質的量濃度為c(H2S) = 0.11 mol·dm-3。 （2）因為>>，所以求算氫離子濃度時可視作一元弱酸；酸根濃度近似等于第二級離解常數；且因為，所以忽略水的電離。 始 0.11 0 0平衡

22、 0.11-x x x，求得x = 1.08´10-4所以 （3）pH = 2.00， 始 0.11 0 0.010平衡 0.11-y y 0.010+y，解得y = 1.18´10-6 始 1.18´10-6 0 0.010平衡 1.18´10-6-z z 0.010+z，解得z = 1.49´10-17即（可見同離子效應的影響） （4）硫離子第一步堿式解離常數 = 0.0794，第二步堿式解離常數為 = 9.34´10-8，>>，所以計算硫離子及氫離子濃度時可以忽略第二步堿式解離水解。 始 0.10 0 0平衡 0.1

23、0-g g g ，求得g = 0.058則氫離子濃度為，pH = 12.8硫離子濃度為25. 請計算0.200 mol×dm-3 Na2CO3水溶液中的c(CO32-)及溶液的pH。（附錄3，）使用酸堿質子理論概念解：>>，所以計算碳酸根及氫離子濃度時可以忽略CO32-的第二步水解堿式解離。 始 0.200 0 0平衡 0.200-x x x ，求得x = 3.26´10-2c(OH-) = 3.26´10-2 mol×dm-3，則氫離子相對濃度為= 12.513. (3位有效數字)26. 20 cm3 0.30 mol×dm-3 HAc與20 cm3 0.15 mol×dm-3 HCN相混合，試求溶液中c(H3O+)、c(Ac-)、c(CN-)各為多少？解：查附錄3：，.根據質子守恒，有c(H+) = c(Ac) + c(CN) + c(OH)；因為是在酸性溶液中，所以略去OH一項，得 = 1.62´10-3 mol×dm-3 平衡 0.15-x 1.62´10-3 x，x = 1.60´10-3c(Ac-) = 1.60´10-3 mol×dm-3同理：平衡 0.075-y 1.62´10-3 y，y =