基础化学第三版习题解答

基础化学第三版习题解答

基础化学（第3版） 思考题和练习题解析

第一章 绪 论

1. 为什么说化学和医学的关系密切，医学专业学生必须学好化学？ 答：（略）

2. “1 mol 硫酸的质量是98.0g ”，对吗？

答：错误！未指明基本单元，正确说法是1 mol H 2SO 4的质量是98.0g 或1 mol [(1/2) (H 2SO 4)]的质量是49.0g 。

3. 0.4 mol H 2SO 4溶解于水，配成500 m L 溶液，其浓度表示正确的是 A. c (H 2SO 4) = 0.8 mol ·L -1

B. c [2

1(H 2SO 4)] = 0.8 mol ·L -1

C. c [

2

1

(H 2SO 4) ]= 0.4 mol ·L -1 D. 硫酸的浓度为0.8 mol ·L -1 答；正确的是A 。根据定义，1L 溶液中含有0.8 mol H 2SO 4，c (H 2SO 4) = 0.8 mol ·L -1

。 4. 下列说法正确的是

A. “1 mol O ”可以说成“1 mol 原子O ”

B. 1摩尔碳C 原子等于12g

C. 1 L 溶液中含有H 2SO 4 98 g ，该溶液的摩尔浓度是1 mol ·L -1

D. 基本单元不仅可以是构成物质的任何自然存在的粒子或粒子的组合，也可以是想象的或根据需要假设的种种粒子或其分割与组合

答：正确的是D 。

A 应说成“1 mol 氧原子”；

B 应为“1摩尔碳

C 原子的质量等于12g ”； C 不应该使用“摩尔浓度”，此术语已被废除。

5. 求0.100kg (2

1Ca 2+

)的物质的量。 解：M (2

1Ca 2+) =（40.08 / 2）= 20.04 (g · mol -1

)， n (

21Ca 2+) = [ m / M (2

1Ca 2+) ] = (0.100×103

)/20.04 = 4.99 (mol) 6. 每100m L 血浆含K +

为20mg ，计算K +

的物质的量浓度，单位用mmol ·L -1

表示。 解：M （K +

）= 39.10 g · mol -1

，

n （K +）= [ m / M (K +) ] = 20 / 39.10 = 0.51 (mmol)

c （K +）= [n （K +）/V ] = 0.51 mmol / 0.100L = 5.1 mmol ·L -1 。

7. 计算下列常用试剂的物质的量浓度

(1) 浓硝酸，含HNO 3的质量分数为0.700，密度为1.42g · mL -1

(2) 浓氨水，含NH 3的质量分数为0.280，密度为0.900 g · mL -1 解：(1) ）

（13L mol 8.1500.163.010.7001.421000)HNO (-?==c (2) ）

（13L mol 8.1400

.103.17280

.0900.01000)NH (-?==

c 8. 某患者需补充Na +

5.0×10-2

mol ，应补充NaCl 的质量是多少？若用生理盐水 [ρ(NaCl) = 9.0 g ·L -1

] 补充，应需生理盐水的体积是多少？ 解：m = 5.0×10-2

×58.5 = 2.9 (g)

设补充生理盐水x L ，则 x · 9.0 = 2.9

x = 0.32 L

9. 实验室现有剩余的0.100 mol ·L -1

H 2SO 4 500 mL 和0.050 0 mol ·L -1

H 2SO 4 300 mL ，如何利用上述溶液加入一定体积的ωB = 0.960的H 2SO 4（相对密度d = 1.84 kg ·L -1

）配制成

1 000 mL 浓度为0.250 mol ·L -1

的H 2SO 4溶液？

解：500 mL 0.100 mol · L -1H 2SO 4中，

n (H 2SO 4) = c 1V 1 = 500×0.100 = 50.0 (mmol) 300 mL 0.050 0mol · L -1H 2SO 4中，

n (H 2SO 4) = c 2V 2 = 300×0.050 0 = 15.0 (mmol) ω= 0.960 H 2SO 4的浓度为

）

（13L mol 0.1800

.10.98960.084.11000-?==c ， 这里M r （H 2SO 4）=98.0 g ·mol -1

设取该酸体积为V 3 mL ，则有

（50.0+15.0+18.0V 3）= 1000 ×0.250 V 3 = 10.3 (m L)

10. 溶液中KI 与KMnO 4反应，假如最终有0.508g I 2析出，以(KI+5

1

KMnO 4)为基本单元，

所消耗的反应物的物质的量是多少？

解：5KI + KMnO 4 + 4H 2SO 4 = MnSO 4 + 3K 2SO 4 +

2

5

I 2 + 4H 2O

KI +

51KMnO 4 + 54H 2SO 4 = 51MnSO 4 +53K 2SO 4 + 21 I 2 + 5

4H 2O n [KI+

51KMnO 4] ]= n [21

I 2 ]= 9

.1261000508.0? = 4.00 (mmol) 11. 用质量摩尔浓度来表示溶液的组成标度有何优点？

答：质量摩尔浓度不会因为温度的变化而变化，在物理化学应用较多.

12. 100 g 浓硫酸中含纯H 2SO 4 95 g ，将此100 g 浓硫酸加入400 g 水中，混合后溶液的密度为1.13 kg ·L -1

，计算此溶液的质量摩尔浓度、物质的量浓度和摩尔分数。

解: ）（1-3

B kg m ol 4.210)5400(98/95?=?+=

-b ）（13

B L mol 2.21.13/1050098/95--?=?=c 041.0)

18 / 405()98 / 95(98

/95)SO H (42=+=

x

13. What is the mole fraction of the solute in a 1.00 mol ·kg -1

aqueous solution? 解: 018.018

1000

11

B =+=

x 14. A solution contains 20.0 g acetic acid ,CH 3COOH, in 250 g water . What is the concentration of the solution expressed as (1) mole fraction of CH 3COOH and H 2O (2) molality?

解：(1) 023.018

2506020/60

20)COOH CH (3

=+=

x

x (H 2O) = 1 – 0.023 = 0.977 (2 ) ）

（1B kg mol 33.1250

.000.600

.20-?==b

第二章 稀溶液的依数性

1. 一杯白糖水和一杯等量的纯水同时放置，哪个蒸发得快？为什么？

答：纯水蒸发得快。在相同温度下，糖水溶液的蒸气压低于纯水，即纯水易于挥发，所以蒸发得快。

2. 冬天，室外水池结冰时，腌菜缸里的水为什么不结冰？

答：腌菜缸里是盐的水溶液，溶液的凝固点比纯水低，冬天室外水池结冰时温度为0℃，

此时的温度还不到溶液的凝固点，所以腌菜缸里的水不结冰。

3. 0.01mol ·kg -1

葡萄糖(C 6H 12O 6)、盐(NaCl)及蔗糖（C 12H 22O 11）水溶液的沸点相同吗？ 答：C 6H 12O 6 、C 12H 22O 11都为非电解质，同为0.01mol ·kg -1

溶液的沸点比100℃高，且沸点相同。但是NaCl 是强电解质，1mol NaCl 近似产生1mol 的Na +

和1mol 的Cl -，总的质量摩尔浓度变为0.02 mol ·kg -1

，它的沸点升高是那两份溶液的2倍，沸点最高。

4. 在20℃时水的饱和蒸气压为2.34 kPa ，若于100g 水中溶有10.0 g 蔗糖（C 12H 22O 11 ，相对分子质量M r = 342），求此溶液的蒸气压。

解；先求溶液中溶剂的摩尔分数：

995.0mol g 342g

0.10mol 18.02g g 100mol 18.02g g

1001

-1-1-A =?+

=x

根据拉乌尔定律可求出溶液的蒸气压

2.33kPa 0.995kPa 34.2A =?==*x p p

5. 甲溶液由1.68 g 蔗糖（C 12H 22O 11 ，M r =342）和20.00 g 水组成，乙溶液由2.45 g M r = 690的某非电解质和20.00 g 水组成。

(1) 在相同温度下，哪个溶液的蒸气压高？

(2) 将两份溶液放入同一个恒温密闭的容器中，经过足够长时间，两份溶液浓度会不会发生变化，为什么？

(3) 当达到系统蒸气压平衡时，转移的水的质量是多少？ 答：(1) 先比较两份溶液中的水的摩尔分数

甲溶液 996.0mol 342g g

68.1mol 18.02g g 0.20mol 18.02g g

0.201

-1-1-A =?+

=x

乙溶液 997.0mol 690g g

45.2mol 18.02g g 0.20mol 18.02g g

0.201

-1

-1

-A =?+??=x

乙溶液溶剂的摩尔分数大，所以乙溶液的蒸气压大。

(2) 在同一个恒温密闭的钟罩里，乙溶液的蒸气压大，乙溶液的水会向甲溶液转移，甲溶液变稀，乙溶液变浓，直到二者蒸气压相等，两溶液的浓度不再变化。

(3) 设当达到系统蒸气压平衡时，从乙溶液转移到甲溶液的水的质量为y g ，平衡时

两溶液中水的摩尔分数相等

1

-1-1

-1-1-1-mol 690g g

45.2mol 18.02g g )0.20(mol 18.02g g

)0.20(mol 342g g 68.1mol 18.02g g )0.20(mol 18.02g g

)0.20(?+

-?-=

+?+?+y y y y

y = 3.22 g

6. 现有碳的质量分数ω（C ）= 0.944的某种难挥发碳氢化合物2.00 g 。在20 ℃ 时将它溶解在100 g 苯中，使苯的蒸气压从9.953 8 kPa 降低到9.867 2 kPa ，试求此碳氢化合物的化学式。

解：根据拉乌尔定律有p = p *

x A ，设该碳氢化合物的摩尔质量为M B g ·mol -1

,

1

-B 1

-1

-mol g g

00.2mol 78g 100g mol 78g 100g

8kPa 9.953kPa 2867.9?+

=M M B = 178 g ·mol -1，ω（C ）= 0.944，设碳原子（C ）数为x 个，氢原子（H ）数为y

个，

x = 178×0.944÷12 = 14，y = 178×（1-0.944）÷1.00 = 9.97≈10

此碳氢化合物的化学式为C 14H 10。

7. 将2.80 g 难挥发性物质溶于100 g 水中，该溶液在101.3 kPa 下，沸点为100.51℃ 。求该溶质的相对分子质量及此溶液的凝固点。(K b = 0.512 K ·kg ·mol -1

，K f = 1.86K ·kg ·mol -1

)

解：A

B B

b B b b m M m K b K T ?=?=?

)mol g (1.28

0.10.5180

.2512.01-A b B b B ?=??=??

=

m T m K M

)kg mol (1996.0512

.051

.01b

b

B -?==

=

K T b

K)(85

.19961.086.1B f f =?=?=?b K T T f = -1.85℃

8. 烟草有害成分尼古丁的实验式是C 5H 7N ，今将538 mg 尼古丁溶于10.0 g 水，所得溶液在101.3 kPa 下的沸点是100.17 ℃。求尼古丁的分子式。（水的K b = 0.512 K ·kg ·mol -1

）

解：A

B B

b B b b m M m K b K T ?

=?=?

)mol g (162

0.01000.17538

.0512.01-A b B b

B ?=??=?=m T m K M

C 5H 7N 的相对式量为81，所以尼古丁的分子式为C 10H 14N 2 。

9. 溶解3.24 g 硫于40.0 g 苯中，苯的凝固点降低1.61 ℃。问此溶液中硫分子是由几个硫原子组成的？（K f = 5.10 K ·kg ·mol -1

）

解：A

B B

f B f f m M m K b K T ?=?=?

)mol g (6.256

0.041.6124

.310.51-A f B f

B ?=??=??

=m T m K M 硫原子（S ）的摩尔质量是32.07g ·mol -1

， 组成硫分子S 原子个数为256.6÷32.07 = 8

10. 今有两种溶液，一为1.50 g 尿素（M r = 60.05）溶于200 g 水中，另一为42.8 g 某非电解质溶于1 000 g 水中，这两种溶液在同一温度下结冰，试求该非电解质的相对分子质量。

解：两份非电解质的溶液在同一温度下结冰，说明两溶液的质量摩尔浓度相同。设某非电解质的摩尔质量为M B g ·mol -1

，有

kg

1g

8.42kg

2.0mol 60.05g g

50.1B 1-?=

M

M B =342.7 g ·mol -1

该非电解质的相对分子质量为342.7。

11. 试比较下列0.1 mol ·L -1

溶液的凝固点的高低（苯的凝固点为 5.5 ℃，K f = 5.10K ·kg ·mol -1

，水的凝固点为0.0 ℃，K f = 1.86 K ·kg ·mol -1

）

A. 蔗糖C 12H 22O 11水溶液

B. 葡萄糖C 6H 12O 6的水溶液

C. 萘C 10H 8的苯溶液

D. 氯化钠NaCl 水溶液

解：讨论凝固点时要考虑以下几个问题：①溶质是电解质还是非电解质，非电解质以分子在溶液中存在，电解质在溶液中解离，以离子存在，产生较大的依数性。②溶剂是水还是其他什么物质，不同的溶剂有不同的凝固点和不同的摩尔凝固点降低常数。③溶质的浓度（或质量摩尔浓度），浓度越大，凝固点降低越多。

A 、

B 中 2种非电解质溶液的浓度都为0.1 mol ·L -1

，所以凝固点都为-0.186℃。 D 溶液为电解质，近似凝固点为-0.372℃。 纯苯的凝固点是5.5 ℃，C 溶液的凝固点降低是

ΔT f = 5.10 K ·kg ·mol -1

×0.10 mol ·L -1

≈5.10 K ·kg ·mol -1

×0.10 mol ·kg -1

= 0.51 K

T f = 5.5℃-0.51℃ = 4.99 ℃

所以，这4种溶液的凝固点从高到低的顺序为C ＞A = B ＞D 12. 试比较相同温度下以下溶液渗透压的大小 A. c (C 6H 12O 6)= 0.2 mol ·L

-1

B. c [(1/2)Na 2CO 3]= 0.2 mol ·L -1

C. c [(1/3)Na 3PO 4]= 0.2 mol ·L -1

D. c (NaCl)= 0.2 mol ·L -1

解：B 溶液的离子总浓度为0.3 mol ·L -1

，C 溶液的离子总浓度为0.27 mol ·L -1

，D 溶液的离子总浓度为0.4 mol ·L -1

。在相同温度下，总浓度越大渗透压越大，所以4种溶液渗透压由大到小的顺序是 D

＞B ＞C ＞A

13. 有一氯化钠(NaCl)溶液，测得凝固点为 -0.26 ℃，下列说法哪个正确，为什么？ A. 此溶液的渗透浓度为 140 mmol ·L -1

B. 此溶液的渗透浓度为 280 mmol ·L -1

C. 此溶液的渗透浓度为 70 mmol ·L -1

D. 此溶液的渗透浓度为7 153 mmol ·L -1 答：正确说法是A 。

1

1

-b b B kg mol 140.0mol kg K 86.1K 26.0-?=??=?=

K T b c os ≈140 mmol ·L -1

注意利用凝固点降低法来求其渗透浓度时，凝固点的降低是由溶液的总的粒子浓度（即渗透浓度）决定的。

14. 100 mL 水溶液中含有2.00 g 白蛋白，25 ℃ 时此溶液的渗透压力为0.717 kPa 求白蛋白的相对分子质量。

解：RT V

M m cRT Π?=

=B B

， )(106.91298314.80.100

0.7170

.214B B -??==

=

mol g RT V

Πm M

15. 测得泪水的凝固点为 -0.52 ℃，求泪水的渗透浓度及 37 ℃时的渗透压。

解：ΔT f = K b b B ，)kg mol (280.01.86

52

.01-b

f

B ?==

=K T b c os ≈280 mmol ·L -1

Π = b B RT ≈cRT = 0.280×8.314×310 = 722 （kPa ）

16. 实验测得4.94g 化学式为K 3Fe(CN)6的物质溶解在100g 水中所得溶液的凝固点为-1.12℃，M （K 3Fe(CN)6）= 329g ·mol -1

，写出K 3Fe(CN)6在水中的解离方程式。 解：按题目所给数据计算基本单元为K 3Fe(CN)6的质量摩尔浓度

)kg mol (150.0100

.032994

.41-A

B B B1?=?=

=

m M m b

根据凝固点降低的数据求出该物质在溶液中的质量摩尔浓度 )kg mol (602.01.86

12

.11-f

f

B2?==

=

K T b 这两者不一致，是因为K 3Fe(CN)6为电解质，在溶液中发生解离，

40.150

602

.0B1B2≈=b b 1mol K 3Fe(CN)6产生4 mol 离子，所以解离方程为 K 3Fe(CN)6 → 3K +

+ [Fe(CN)6]3-

17. Which aqueous solution has the higher osmotic pressure at a given temperature, 10% glucose (C 6H 12O 6), or 10% sucrose(C 12H 22O 11) ? (Both are molecular compounds.)

解：两者都是非电解质，但C 6H 12O 6的摩尔质量小，所以质量相同时，C 6H 12O

6的浓度大，在同样温度下渗透压大。

18. The vapor pressure of water at 20℃ is 2.338 kPa. If the solute in a solution made from 10.0 g of NaCl in 1.00 kg of water is 100% dissociated, what is the vapor pressure of the solution at 20℃?

解：9939.00.3455.4949.55258.44

.1018.02100018.02

1000

A =+=?+=

x p = p *

x A =2.338 ×0.9939 = 2.32 4 kPa

19. Dextran （右旋糖酐）is a polymeric carbohydrate produced by certain bacteria. It is used as a blood plasma substitute. An aqueous solution contains 0.582g of dextran in 106 mL of solution at 21℃.It has an osmotic pressure of 1.47mmHg. What is the average molecular weight of the dextran.

解：RT V

Πm M ?=

B

B )m ol g (106.85294314.80.106

101.31.47760

582.01-4??==

20. Urea （尿素）, (NH 2)2CO ，has been used to melt ice from sidewalk because the use of salt is harmful to plants. If the saturated aqueous solution contains 44% urea by mass. What is the freezing point?( The answer will be approximate, because the equation in the text applies accurately only to dilute solution).

解：ΔT f = 1.86 ×[(44÷60 ) ÷0.056 ]=24.4( K), T f = -24.4℃

21. The osmotic pressure of blood at 37℃ is 780 kPa, A solution that is given intravenously(由静脉内) must have the same osmotic pressure as the blood. What should be the molarity （物质的量浓度） of a glucose solution to give an osmotic pressure of 780 kPa at 37℃. 解：RT b ΠB = )L mol (30.0310

8.314780

1-B ?=?=

=RT

Π

b

第三章 电解质溶液

1. 强电解质与弱电解质的解离度有何不同？

答：强电解质的解离度与弱电解质的解离度意义不同，后者反映电解质解离的百分数，而前者表示溶液中离子间相互牵制作用的大小，因此强电解质的解离度被称为表观解离度。

2. 测得质量摩尔浓度b 为0.10 mol ·Kg -1

的某电解质HB 水溶液凝固点为0.19℃， 求

该电解质的解离度。

解：HB 在水溶液中存在解离平衡，设其解离度为α，则

HB + H 2O

H 3O + + B -

初始时b / mol ·Kg -1

0.10 0 0 平衡时b / mol ·Kg -1

0.10-0.10α 0.10α 0.10α 达到解离平衡后，溶液中所含分子和离子的总浓度为

0.10 - 0.10α + 0.10α + 0.10α = 0.10 + 0.10α (mol ·Kg -1

)

根据ΔT f = K f b B

0.19 = 1.86×(0.10+0.10α)

α = 0.022 = 2.2%

3. 指出下列各酸的共轭碱

H 2O 、H 3PO 4、HCO 3-、NH 4+

、H 2S 、H PO 42-、NH 3+

- CH 2 - COO -、H 3O +

答：OH -、H 2PO 4-、CO 32-、NH 3、HS -、PO 43-、NH 2-CH 2-COO -、2O

4. 指出下列各碱的共轭酸

H 2O 、NH 3、H 2PO 4-、［Al(H 2O)5OH ］2+

H

、S 2-、NH 3+

- CH 2 - COO -

答：H 3O +

、NH 4+

、H 3PO 4、[Al(H 2O)6]3+

、H S -、NH 3+

-CH 2-COOH

5. H 3PO 4溶液中存在着哪几种离子?其中H 3O +

浓度是否为PO 43-浓度的3倍? 已知 H 3PO 4

的K a1 = 6.92×10-3

，K a2 = 6.23×10-8

，K a3 = 4.79×10-13

答：H 3PO 4不是强酸，给出质子分三步进行。

H 3PO 4 + H 2O

H 2PO 4- + H 3O +

3433421a 1092.6]

PO H []

O H ][PO H [-+-

==K

H 2PO 4-

+ H 2O

HPO 42- + H 3O +

8

423242

a 1023.6]

PO H []O H ][HPO [--

+-

==K HPO 42-

+H 2O

PO 43-+H 3O +

13243343a 1079.4]

HPO []O H ][PO [--

+-

==K 因此溶液中存在[H 3O +

]、[H 2PO 4- ]、[HPO 42-]、[PO 43-]和[OH -]。其中H 3O +

的浓度并不是PO 43-

浓度的3倍。

6. 决定酸的强度的因素是

A ．解离度

B ．浓度

C ．解离平衡常数

D ．浓度与解离平衡常数的乘积 答：选C

7. HAc 在下列哪一种溶液中解离度最大

A ．0.1 mol ·L -1

NaCl B ．0.1 mol ·L -1

HCl C ．0.1 mol ·L -1

NaAc D ．纯水 答：选A

8. 以下叙述正确的是

A. 凡是多元弱酸溶液中，其酸根的浓度都等于其最后一级的酸常数。

B. NaAc 溶液与HCl 溶液起反应，反应达平衡时，平衡常数等于醋酸的酸常数的倒数。

C. H 2CO 3溶液中加入NaHCO 3后产生同离子效应，往NaHCO 3溶液中加入Na 2CO 3不会产生同离子效应。

D. 中和体积和pH 均相同的盐酸溶液和醋酸溶液，所需的NaOH 的物质的量相同。

答：选B

9. 试述在氨水中分别加入下列各物质，对氨水的解离常数、解离度及溶液的pH 有何影响？(假设氨水温度维持不变)

(1) NH 4Cl (2) H 2O (3) NaOH 答：

在氨水中所加物质

解离常数 解离度 pH NH 4Cl 固体

不变 降低 降低 H 2O 不变 增大 降低 NaOH 固体 不变 降低 增大 NaCl 固体

不变

略为增大

略为增大

10. 乳酸HC 3H 5O 3是糖酵解的最终产物，剧烈运动时，肌肉组织会积累一些乳酸，在体内积蓄过量会引起机体疲劳和酸中毒。已知乳酸的K a = 1.4×10-4

，试计算浓度为1.0×10-3

mol ·L -1

的乳酸溶液的[H 3O +

]和pH 。

解：K a ·c a = 1.4×10-4

×1.0×10-3

= 1.4×10-7

＞20K w = 2.00×10-13

，

c a ／K a = (1.0×10-3)／(1.4×10-4) = 7.1＜500，故只能用近似式进行计算 2

4]O H [a

a 2

a a 3c K K K ++-=

+

2

101.0101.44)10(1.4101.4-3-42-4-4+?+?-=

= 3.1×10-4 (mol ·L -1

) pH= -lg ［H 3O +

］= -lg(3.1×10-4

) = 3.51

11. 叠氮钠(NaN 3)加入水中可起杀菌作用。计算0.010 mol ·L -1

NaN 3溶液的pH 。已知叠氮酸(HN 3)的K a = 1.9×10-5

。

解：105

14

a w

b 103.510

9.1100.1---?=??==K K K K b c b ＞20K w ，c b ／K b ＞500，

)L (mol 1030.2010.0103.5]OH [-1610b 1b ??=??==---c K

pOH =5.64， pH =14- pOH =8.36

12. 将50.0 mL 0.10 mol ·L -1

H 3PO 4与50.0 mL 0.20 mol ·L -1

NaOH 相混合，求混合后溶液的pH 。

解：H 3PO 4是个多元酸，有多个H +与NaOH 中和，混合后c (H 3PO 4)=0.050 mol ·L -1

c (NaOH)=0.10 mol ·L -1，c (NaOH)是 c (H 3PO 4)的二倍，正好将H 3PO 4反应为HPO 4-

H 3PO 4 + 2NaOH

Na 2HPO 4 + 2H 2O

生成的c (Na 2HPO 4)= 0.05 mol ·L -1

， Na 2HPO 4为两性物质，其pH 计算公式为 pH=2

1(p K a2+p K a3) = 2

1（7.21+12.32）= 9.76

13. 现有0.20 mol ·L -1

HCl 溶液，问

(1) 如要调整该溶液至pH = 4.0，应该加入HAc 还是NaAc?

(2) 如果加入等体积的2.0 mol ·L -1

NaAc 溶液，则混合溶液的pH 是多少? (3) 如果加入等体积的2.0 mol ·L -1 NaOH 溶液，则混合溶液的pH 又是多少? 解：(1) 应加入碱性的NaAc 。

(2) 生成0.9 mol ·L -1

NaAc 和0.10 mol ·L -1

HAc,

)L (mol 109.190

.010

.01076.1]Ac []HAc []O H [1-65a 3??=??==---

+

K pH = 5.70 (3) NaOH 过量

[OH -]= 0.90 mol ·L -1

， pOH = 0.046 , pH = 13.95

14. 计算下列溶液的pH

(1) 0.10 mol ·L -1

HCl 溶液与0.10 mol ·L -1

NH 3·H 2O 等体积混合； (2) 0.10 mol ·L -1

HCl 溶液与0.10mol ·L -1

Na 2CO 3溶液等体积混合； (3) 0.10 mol ·L -1

NaOH 溶液与0.10 mol ·L -1

NaHCO 3溶液等体积混合。

解：(1)反应后，产物为NH 4Cl ，c (NH 4Cl) = 0.050 mol ·L -1

，NH 4+

的K a = 5.62×10-10

K a c a ＞20K w ，c a ／K a ＞500，

28

.5pH )L (mol 103.5 050.01062.5)NH (]O H [-1

6104a 3=??=??=?=--++c K

(2) 反应后，产物为NaHCO 3， c (HCO 3-) = 0.050 mol ·L -1

34.8)p p (2

1

pH 2a 1a =+=

K K (3) 反应后，产物是NaCO 3，c (NaCO 3)＝0.050 mol ·L -1

4

11

142a w 1b 1014.210

68.4100.1---?=??==K K K K b2=K w / K a1=1.00×10-14/(4.47×10-7)= 2.24×10-8

因 K b1／K b2＞102

，作一元弱碱；K b1c(NaCO 3)＞20K w ，c(NaCO 3)／K b1＞500，用最简式计算

)L (mol 1027.3050.01014.2]OH [-134b 1b ??=??==---c K

pH =11.51

15. HCO 3-

和H 2PO 4-

均为两性物质，为什么前者的水溶液呈弱碱性而后者的水溶液呈弱酸性?

答：两性物质的酸常数比碱常数大，则显酸性；酸常数比碱常数小，则显碱性。 HCO 3-：作为酸 K a2 = 4.68×10-11

。

作为碱K b2 =1.0×10-14

/ K a1=1.0×10-14

/ 4.47×10-7

= 2.2×10-8

，K b2 ＞K a2 ，所以溶液显弱碱性。

pH =2

1(p K a1 + p K a2) = 2

1(6.35+10.33) = 8.34＞7 (碱性)

H 2PO 4-：作为酸K a2 = 6.23×10-8

。

作为碱K b3 = 1.0×10-14

/ K a1=1.0×10-14

/ 6.92×10-3

= 1.4×10-12

，K a2 ＞K b3 ，所以溶液显弱碱性。

pH =2

1(p K a1+p K a2) = 2

1(2.16+7.21) = 4.68＜7 (酸性)

16. 喹啉(C 20H 24 O 2N 2，Mr=324.4)是一种重要的主要来源于金鸡纳树皮的生物碱，具有抗疟疾的作用。已知1.00 L 水中能溶解喹啉0.53 g ，计算该饱和喹啉溶液的pH 。喹啉的p K b1=5.48, p K b2=9.87。

解：喹啉的浓度为c = 0.53/(1.00×324.4) = 1.63×10-3

(mol ·L -1

) p K b1=5.48, K b1=3.31×10-6

p K b2=9.87, K b2=1.35×10-10

K b1/K b2 =3.31×10-6/(1.35×10-10 ) = 2.45×104＞102，可作一元弱碱处理； K b1c b = 3.31×10-6×1.63×10-3 = 5.40×10-9＞ 20K w ，可忽略水的质子自递反应产生

的OH －

；

c b / K b1 = 1.63×10-3/ (3.31×10-6) = 492≈500，可用最简式。

［OH -］=436b 1b 1035.71063.11031.3---?==c K (mol ·L -1

)

pOH=3.13 pH=14.00-3.13=10.87

17. 取0.10 mol ·L -1

HB 溶液50.00 mL ，与0.10 mol ·L -1

KOH 溶液20.00 mL 混合，将混合溶液加水稀释至100.0 mL ，测得其pH 为5.25，试求此弱酸(HB)的酸常数。

解：

6

2

2

6-3a 1-625.531-2-1-21073.310

0.3100.2106.5]HB [][B ]O H [)L (mol 106.510]O H [)L (mol 100.20

.10000.2010.0][B

)L (mol 100.30

.10000

.2010.000.5010.0]HB [----+--+--?===??==??=?=??=?-?=

K 18. 0.20 mol ·L -1

三甲胺[(CH 3) 3N] 溶液250.0 ml 加水至500.0 ml ，求稀释后溶液的pH 。(CH 3) 3N 的K b =8.1×10-5

。

解：稀释后(CH 3) 3N 的浓度为

c b = 0.20×250 / 500 = 0.10 (mol ·L -1)

因K b c b ＞20K w ，c b / K b ＞ 500，故用式 [OH －

] = b b c K ?计算

[OH -] = b b c K ? = 10.0101.85??-= 2.80×10-3

(mol ·L -1

已知

)

[H 3O +] = K w / [OH - ] = 1.0×10-14 / (2.8×10-3) =3.6×10-12

(mol ·L -1

)

pH = - lg [H +

] = -lg (3.6×10-12

) =11.44

19. 计算0.100 mol ·L -1 H 2S 溶液的［H 3O +］、[H 2S]、［HS －］、［S 2-］和[OH -

]。已知K a1=8.91×10-8

，K a2=1.12×10-12

。

解：先检查是否符合简化处理条件

K a1/K a2 = 8.91×10-8/(1.12×10-12) =1.96×104＞102，可作一元弱酸处理； K

a1c a = 8.91×10-8×0.10 = 8.91×10-9 ＞ 20K w ，可忽略水产生的H 3O +； c a / K a1 = 0.100/ (8.91×10-8) = 1.12×106＞500，可用最简式。

a 1a 3]O H [c K =+100.010.918-8??= = 9.44×10-5

(mol ·L -1

)

由于第二步质子传递反应程度很小，所以[H 2S] ≈0.100 mol ·L -1

， ［HS －

］≈［H 3O +

］= 9.44×10-5

mol ·L -1

多元弱酸第二步质子传递平衡反应程度很小，所得的共轭碱的浓度近似等于K a2， 故H 2S 水溶液中，［S 2-］= K a2 (H 2S)= 1.12×10

-12

mol ·L -1

［OH -］= K w /［H 3O +］=1.00×10-14/( 9.44 ×10-5) = 1.06×10-10(mol ·L -1

)

20. 在H 2CO 3 和HCl 混合溶液中，已知H 3O +

浓度为0.10 mol ·L -1

， H 2 CO 3的浓度0.020 mol ·L -1

，求该溶液的CO 32-浓度。

解： H 2CO 3为二元弱酸，其第一步质子传递反应和质子传递平衡常数为 H 2CO 3 + H 2O

H 3O +

+ HCO 3－

]

CO H []

HCO ][O H [32331a -

+=K = 4.47×10-7

第二步的反应为

HCO 3-

+ H 2O

H 3O + + CO 32-

]

HCO []

CO ][O H [3233a2-

-

+=K =4.68×10-11 K a1K a2=]

CO H []CO []O H [32232

3-+=0.020]CO [0.10232-

=2.09×10-17

［CO 32-］= 4.18×10

-17

mol ·L -1

21. At the temperature of the human body, 37℃, the value of K w is 2.4×10-14

. Which the follow is right?

A. [H +

] = [OH -] =10-7

mol ·L -1

B. [H +

] = [OH -] = 1.55×10-7

mol ·L -1

C. pH + pOH = 14

D. [H +

]＜[OH -] =10-7

mol ·L -1

Answer B

22. All of the following are acid-base conjugate pairs EXCEPT A. HNO 2—NO 2-

B. H 3O +

—OH - C. HS -—S 2-

D. CH 3NH 3+

—CH 3NH 2 Answer B

23. Phenol, C 6H 5OH, is a weak acid contained in some sore-throat madications. A 0.10 mol ·L -1

solution of phenol has a pH of 5.43. What is the proton transfer equilibrium constant of phenol? What is the degree of ionization of phenol in this solution?

Solution C 6H 5OH + H 2O

H 3O + + C 6H 5O

-

[H 3O +

] = [C 6H 5O -] = 10

-5.43

=3.71×10-6

(mol ·L -1)

[C 6H 5OH] = 0.10 - 3.71×10-6

≈ 0.10 (mol ·L -1

)

102

65 6-5 63a 1038.110

.0)1071.3(]OH H C []O H [C ]O H [--+?=?==K

α= [H 3O +]/ c a =3.71×10-6/ 0.10 =3.71×10-5

24. Morphine, C 17H 19NO 3, is a base, and the K b of morphine is 7.9×10-7

. What is the pH of 0.010 mol ·L -1

morphine solution?

Solution K b ·c b = 7.9×10-7

×0.100＞ 20K w ， c b ／K b =0.015／(7.9×10-7

) ＞500， 010.0109.7]OH [7??=?=--b b c K = 8.89×10-5

(mol ·L -1

) pOH=4.05 pH=14.00-4.05=9.95

25. It ’s known that the p K a of HA is 4.20, calculate the [H 3O +

], pH and [A -] of the following solutions:

(1) a solution consisted of 0.10 mol ·L -1

of HA and 0.20 mol ·L -1 of NaA; (2) a solution consisted of 0.10 mol ·L -1

of HA and 0.20 mol ·L -1

of HCl. Solution

(1) HA + H 2O

H 3O + + A

-

Starting / mol ·L -1

0.10 0 0.20

Equilibrium / mol ·L -1

0.10-[H 3O +

]≈0.10

［H 3O +

］ 0.20+[H 3O +

]≈0.20

［H 3O +

］[A -]/[HA]= K a K a =10

-4.20

= 6.31×10-5

［H 3O +

］=K a ·[HA]／[A -]=(6.31×10-5

×0.10／0.20) mol ·L

-1

=3.16×10-5 mol ·L -1

pH =4.50 [A -] = 0.20 mol ·L -1

（2） HA + H 2O

H 3O + + A

-

Starting / mol ·L -1

0.10 0.20 0 Equilibrium / mol ·L -1

0.10-[ A -]≈0.10

[A -

]+0.20≈0.20 [A -]

［H 3O +

］[A -] / [HA]= K a

[A -] =K a ·[HA] / [H 3O +

] = 6.31×10-5

×0.10/0.20 =3.16×10-5

(mol ·L -1

) [H 3O +

] = 0.20 mol ·L -1

pH =0.70

第四章 缓冲溶液

1. 什么是缓冲溶液? 什么是缓冲容量? 决定缓冲溶液pH 和缓冲容量的主要因素各有哪些?

答：能够抵抗外来的少量强酸或强碱或稍加稀释，而保持pH 基本不变的溶液称为缓冲溶液。

缓冲容量是缓冲能力大小的量度，定义为：单位体积的缓冲溶液pH 改变1时（?pH=1），所需加入的一元强酸或强碱的物质的量。

决定缓冲溶液pH 的主要因素是p K a 和缓冲比。 决定缓冲容量的主要因素是总浓度和缓冲比。

2. 试以KH 2PO 4-Na 2HPO 4缓冲溶液为例，说明为何加少量的强酸或强碱时其溶液的pH 值基本保持不变。

答：KH 2PO 4-Na 2HPO 4缓冲溶液由浓度较大的H 2PO 4-和HPO 42-

组成，有同离子效应，溶液处于质子传递平衡中

H 2PO 4- + H 2O HPO 42-+H 3O +

Na 2 HPO 42-+2Na +

其中HPO 42-是抗酸成分，当加入少量强酸时，HPO 42-与H 3O +

结合成H 2PO 4-而使平衡左移，[HPO 42-]略为减少，[H 2PO 4-]略有增加，溶液的H 3O +

浓度无显著的增加。H 2PO 4-

是抗碱成分，当加入少量强碱时，OH -与溶液的H 3O +

生成H 2O ，平衡右移，H 2PO 4-进一步解离，提供更多的H 3O +

。达到新的平衡时，[H 2PO 4-]略为减少，[HPO 42-]略有增加，溶液的H 3O +

浓度无显著的减少。

3. 已知下列弱酸p K a ，试求与NaOH 配制的缓冲溶液的缓冲范围。

（1）硼酸(H 3BO 3)的p K a =9.27； （2）丙酸(CH 3CH 2COOH)的p K a =4.87； （3）磷酸二氢钠(NaH 2PO 4)的p K a =7.21； （4）甲酸(HCOOH)p K a =3.75。 答：缓冲溶液的缓冲范围为pH=p K a ±1，据此算出各缓冲系的缓冲范围。

（1）pH=8.27~10.27；（2）pH=3.87~5.87；（3）pH=6.21~8.21；（4）pH=2.75~4.75。 4. 0.20 mol ·L -1

NH 3 和 0.10 mol ·L -1

NH 4Cl 组成的缓冲溶液的pH 为多少? 已知p K b

= 4.75。

解： p K a =14.00-p K b =14.00-4.75=9.25

3a 4[NH ]pH p lg

[NH ]

K +=+

pH=9.25 + lg

0.20

0.10

=9.55

5. 计算下列NH 3和NH 4Cl 组成的不同pH 的缓冲溶液的[NH 3]/[NH 4+

]缓冲比。已知p K b = 4.75。（1）pH = 9.00；（1）pH = 8.80；（3）pH = 10.00；（4）pH = 9.60。

解：p K a =14.00-p K b =14.00 - 4.7=9.25。缓冲比的计算可利用Henderson-Hasselbalch 方程式

3a 4[NH ]pH p lg

[NH ]

K +=+

（1）pH = 9.00；[NH 3]/[NH 4+

] = 0.56；（2）pH = 8.80；[NH 3]/[NH 4+

] = 0.35； （3）pH = 10.00；[NH 3]/[NH 4+

] = 5.6；（4）pH = 9.60；[NH 3]/[NH 4+

] = 2.2。 6. 一个由 0.25 mol ·L -1

KHCO 3 和 0.32 mol ·L -1

K 2CO 3组成的缓冲溶液，H 2CO 3是二元酸，K a1= 4.47?10-7

；K a2= 4.68?10-11

。

（1）哪一个K a 对于这个缓冲溶液是更重要? （2）这个缓冲溶液的pH 为多少?

解：组成缓冲溶液的缓冲对为KHCO 3 和 K 2CO 3，其中共轭酸为HCO 3-；共轭碱为CO 32-。 （1）计算缓冲溶液pH 的Henderson-Hasselbalch 方程式：

pH ＝p K a +lg (A )

(HA)

n n -

式中K a 为共轭酸的酸常数，所以K a2 = 4.68?10-11

对于这个缓冲溶液更重要。

（2） pH ＝p K a2(H 2CO 3) + lg 233[CO ][HCO ]

-

-

pH= -lg(4.7?10-11

) + lg 0.32 0.25

= 10.44 7. 用0.055 mol ·L -1KH 2PO 4和0.055 mol ·L -1

Na 2HPO 4两种溶液配成pH 近似值为7.40的缓冲溶液1 000 mL ，问需取上述溶

液各多少毫升？p K a (H 2PO 4-

) = 7.21

解：相同浓度共轭酸、碱组成缓冲溶液的配制，缓冲溶液pH 值的计算可利用Henderson-Hasselbalch 方程式

pH = p K a + lg )

PO H ()HPO (4224--

V V

7.40 = 7.21 + lg )

PO H ()HPO (4224--

V V

)

PO H ()HPO (4224--

V V =1.55 V (H 2PO 4- ) + V (HPO 42-)=1 000 mL

V (H 2PO 4- )=392 mL V (HPO 42-)=608 mL

8. 阿司匹林（乙酰水杨酸，以HAsp 表示）以游离酸（未解离的）形式从胃中吸收，若病人服用解酸药，调整胃容物的pH 为2.95，然后口服阿司匹林0.65g 。假设阿司匹林立即溶解，且胃容物的pH 不变，问病人可以从胃中立即吸收的阿司匹林为多少克（乙酰水杨酸的M r =180.2、p K a =3.50）？

解： pH=p K a + lg HAsp)()Asp (-n n = 3.50 + lg HAsp)

()

Asp (-n n =2.95

HAsp)

()

Asp (-n n =0.28

又n (Asp -

) + n (HAsp) =

0.65

180.2

= 0.0036 (mol)，所以 n (HAsp) = 0.0028 mol

被吸收的阿司匹林的质量m =0.0028 mol ×180.2 g ·mol -1

=0.50 (g)。

9. 配制pH=7.40的缓冲溶液1 500 mL 。

（1）今有缓冲系CH 3COOH-CH 3COONa 、KH 2PO 4-Na 2HPO 4、NH 4Cl-NH 3，问选用何种缓冲系最好?

（2）如选用的缓冲系的总浓度为0.200 mol ·L -1

，需要固体共轭酸和固体共轭碱物质的量为多少（假设不考虑体积的变化）?

解：（1）由于p K a (H 2PO 4-)=7.21，更接近所需缓冲溶液的pH ，在相同总浓度下缓冲容量最大，所以选择KH 2PO 4-Na 2HPO 4缓冲系。

（2） pH = p K a (H 2PO 4-) + lg )

PO H ()HPO (4224-

-

n n

7.40 = 7.21 + lg )

PO H ()HPO (4224-

-

n n

)

PO H ()HPO (4224--

n n =1.55 n 总=24(HPO )n -+ 24(H PO )n -

= 0.200×1.5 = 0.30 (mol)

24(HPO )n -= 0.182 mol ，24(H PO )n -

= 0.118 mol

10. 溶解有NH 4Cl 和 NH 3 的溶液中NH 3 的浓度为0.500 mol · L -1

，并且溶液的pH 是 8.95，p K a (NH 4+

) = 9.25。

（1）计算NH 4+

的平衡浓度；