无机及分析化学(Ⅰ)习题解答
目 录
第1章 分散体系……………………………………………………………………………1 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 第10章第11章第12章第13章第14章第15章第16章第17章第18章化学热力学基础……………………………………………………………………8 化学反应速率和化学平衡…………………………………………………………15 物质结构……………………………………………………………………………22 分析化学概述………………………………………………………………………27 酸碱平衡……………………………………………………………………………31 酸碱滴定法…………………………………………………………………………36 沉淀溶解平衡………………………………………………………………………44 重量分析法和沉淀滴定法…………………………………………………………49 配位化合物…………………………………………………………………………53 配位滴定法…………………………………………………………………………62 氧化还原反应………………………………………………………………………67 氧化还原滴定法……………………………………………………………………78 电势分析法…………………………………………………………………………83 吸光光度分析法……………………………………………………………………86 试样分析中常用的分离方法简介…………………………………………………90 重要生命元素简述…………………………………………………………………93 原子核化学简介……………………………………………………………………96
第1章 分散体系
1-1．人体注射用的生理盐水中，含有NaCl 0.900%，密度为1.01g?mL-1，若配制此溶液3.00×103g，需NaCl多少克？该溶液物质的量浓度是多少？
解：配制该溶液需NaCl的质量为： m(NaCl)=0.900%×3.00×103g=27.0g 该溶液的物质的量浓度为：
27.0g/58.5g?mol-1-1 c(NaCl)==0.155mol?L3-1-3(3.00?10g/1.01g?mL)?101-2．把30.0g乙醇(C2H5OH)溶于50.0g四氯化碳(CCl4)中所得溶液的密度为1.28g?mL-1，计算：(1)乙醇的质量分数；(2)乙醇的物质的量浓度；(3)乙醇的质量摩尔浓度；(4)乙醇的摩尔分数。
解：
(1)w(C2H5OH) =
m(C2H5OH)30.0g=0.38 ?m(C2H5OH)?m(CCl4)30.0g?50.0gn(C2H5OH)30.0g/46g?mol-1(2)c(C2H5OH)==10.4mol·L-1 ?-1-3V[(30.0+50.0)g/1.28g?mL]?1030.0g-1n(CHOH)-146g?mol25(3)b(C2H5OH) ==13.0mol·kg ?-3m(CCl4)50.0?10kg30.0gn(C2H5OH)46g?mol-1(4)x(C2H5OH) = =30.0g50.0gn(C2H5OH)+n(CCl4)+-146g?mol153.6g?mol-1=
0.65?0.66
0.65?0.331-3．将5.0g NaOH、NaCl、CaCl2分别置于水中，配成500mL溶液，试求c(NaOH)、c(NaCl)、c(
1CaCl2)。 2解：NaOH、NaCl和
1CaCl2的摩尔质量分别为： 2 1
M(NaOH)= 40g·mol-1 M(NaCl)= 58.5g·mol-1 M(所以，它们的物质的量浓度分别为： c(NaOH) =c(NaCl) =c(
1CaCl2)= 55.5g·mol-1 25.0/40= 0.25 (mol·L-1)
500/10005.0/58.5= 0.17 (mo·L-1)
500/100015.0/55.5CaCl2)== 0.18 (mol·L-1) 2500/10001-4．盐酸含HCl 37.0%(质量分数)，密度为1.19g·mL-1。计算： (1)盐酸的物质的量浓度。 (2)盐酸的质量摩尔浓度。 (3)HCl和H2O的物质的量分数。 解：(1)盐酸的分子量为36.5 c(HCl) =
1000?1.19?37.0%= 12.06 mol·L-1
36.5(2)b(HCl) =
1000?37.0%= 16.09 mol·kg-1
36.5?(1?37.0%)(3)x2 =
37.0%/36.5=0.225；
37.0%/36.5?(1?37.0%)/18x1 = 1－x2 = 0.775
1-5．计算0.10mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液的离子强度。 解：I=
1(0.30×12+0.10×32)=0.6 21-6．应用德拜－休克尔极限公式计算0.10mol·L-1KCl溶液中的离子平均活度系数。 解：KCl I=0.1
lg????0.509z??z?1?II=?0.509?1?0.1=-0.12 1?0.1γ±=0.76
1-7．将19g某生物碱溶于100g水中，测得溶液的沸点升高了0.060K，凝固点降低了
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0.220K。计算该生物碱的相对分子质量。
解：?Tb?KbbB?0.512K?kg?mol?1?M = 1.62×103 g·mol-1
19g?0.060K
M?0.1kg?Tf?KfbB?1.86K?kg?mol?1?M=1.61×103 g·mol-1
19g=0.220K
M?0.1kg所以，该生物碱的相对分子质量为：
(1.61?1.62)?103g?mol-1?1.62?103g?mol-1
21-8．溶解0.324g硫于4.00g C6H6中，使C6H6的沸点上升了0.81K。问此溶液中的硫分子是由几个原子组成的？[Kb(C6H6)=2.53 K?kg?mol-1]
解：设此溶液中的硫分子由x个硫原子组成，则其摩尔质量为32x g?mol-1
0.324gnB32xg?mol?12.53?1 bB???mol?kg?3mA4?10x由于?Tb?K沸bB，
?Tb?0.81K?2.53K?kg?mol-1?所以x=8
2.53mol?kg-1 x故溶液中的1个硫分子是由8个硫原子组成的。
1-9．计算0.005mol·L-1KCl溶液在398K时的渗透压：(1)用浓度计算；(2)用活度计算(γ±=0.92)。
解：(1)Π=icRT=2×0.005×8.314×398=33.09(kPa)
(2)Π=iγ±cRT=2×0.92×0.005×8.314×398=30.44(kPa)
1-10．101mg胰岛素溶于10.0mL水，该溶液在25.0℃时的渗透压是4.34kPa，计算胰岛素的摩尔质量和该溶液的凝固点。
解：设胰岛素的摩尔质量为M，由于渗透压可由下式计算 Π=cBRT
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所以 4.34kPa=101?10-3g?8.314kPa?L?mol-1?K-1?298.15K -3M?10?10LM=5.78×103g·mol-1 该溶液的凝固点下降为：
(101?10-3/5.78?103)mol?Tf?K凝bB?1.86K?kg?mol?=0.0033K ?310?10kg?1所以，该溶液的凝固点Tf = - 0.0033℃
1-11．今有两种溶液，其一为1.50g尿素(NH2)2CO溶于200g水中；另一为42.8g未知物溶于1000g水中，这两种溶液在同一温度开始沸腾，计算这个未知物的摩尔质量。
解：由于两种水溶液的沸点相同，故其沸点升高值相同，则它们的质量摩尔浓度相同。 设未知物的摩尔质量为M，可得如下关系：
1.5g42.8g?
60g?mol-1?0.2kgM?1kgM = 342.4g·mol-1
所以，该未知物的摩尔质量为342.4g?mol-1。
1-12．人体血浆的凝固点为272.59K，计算正常体温(36.5℃)下血浆的渗透压。(设血浆密度为1g?mL-1)
解：K凝=1.86 K?kg?mol-1
bB??Tf(273.15?272.59)K??0.30mol?kg-1 -1K凝1.86K?kg?mol为计算方便，设有血浆1kg，则其在36.5℃下的渗透压为：
??nBb?1kgRT?BRT V1kg/?0.30mol?8.314kPa?L?mol-1?K-1?(273.15?36.5)K
1.0L＝
＝772kPa
1-13．硫化砷溶胶是由H3AsO3和H2S溶液作用而制得的 2H3AsO3 + 3H2S
As2S3 + 6H2O
试写出硫化砷胶体的胶团结构式(电位离子为HS-)。试比较NaCl、MgCl2、AlCl3三种电解质对该溶胶的凝结能力，并说明原因。
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解：由题意可得，该胶团的结构式为：[(As2S3)m? n (HS-)? (n-x) H+ ]x-?x H+
由于胶粒带负电荷，所以带正电荷的离子对其有凝结作用，正电荷越多，凝结能力越强。因此，AlCl3对该溶胶的凝结能力最强，NaCl对该溶胶的凝结能力最弱。
1-14．取血红素1.00g溶于水配成100mL溶液。测得此溶液在20℃时的渗透压为366Pa，计算：(1)溶液的物质的量浓度；(2)血红素的分子量。
解：(1)由渗透压公式 Π=cRT得 c??RT?0.366kPa=1.50?10-4mol?L-1 ?1?18.314kPa?L?K?mol?293.15K(2)设血红素的摩尔质量为M，则
1.00g/M?1.50?10-4mol?L-1
0.1LM=6.70×104g·mol-1
所以，血红素的分子量为6.70×104。
1-15．为防止水箱结冰，可加入甘油以降低其凝固点，如需使凝固点降低到-3.15℃，在100g水中应加入多少甘油？(甘油的相对分子量为92)
解：由题意得 ΔTf=3.15℃ 因为 ?Tf?K凝b b??Tf3.15℃??1.69mol?kg-1 -1K凝1.86?C?kg?mol所以，100g水中应加入的甘油质量为： m=b·mA·M=1.69mol·kg-1×0.1kg×92g·mol-1=16g
1-16．由于食盐对草地有损伤，因此有人建议用化肥如硝酸铵或硫酸铵代替食盐来融化人行道旁的冰雪。下列化合物各100g溶于1kg水中，问哪一种冰点下降的多？若各0.1mol溶于1kg水中，又问哪一种冰点下降的多？
(1)NaCl (2)NH4NO3 (3)(NH4)2SO4 答：根据依数性定律，答案分别为(1)；(3)
100g物质含离子数(mol) 0.1mol物质含离子数(mol) NaCl 100×2/58.5 0.2 NH4NO3 100×2/80 0.2 (NH4)2SO4 100×3/132 0.3 1-17．树干内部树汁上升是渗透压所致，设树汁的浓度为0.20mol·L-1的溶液，在树汁 5
的半透膜外部水中非电解质浓度为0.02mol·L-1。试估计在25℃时，树汁能够上升多高。
解：根据求渗透压公式Π=ΔcRT = (0.20-0.02)×8.314×298 =446kPa (446/101.3)×10.33 ≈ 45.48(m)
1-18．现有0.01 mol·L-1AgNO3溶液和0.01 mol·L-1KI溶液，欲制AgI溶胶，在下列四种条件下，能否形成AgI溶胶？为什么？若能形成溶胶，胶粒带何种电荷？
(1)两种溶液等体积混合；
(2)混合时一种溶液体积远超过另一种溶液； (3)AgNO3溶液体积稍多于KI溶液； (4)KI溶液体积稍多于AgNO3溶液。 解：
(1)不能；反应完后，没有剩余的电位离子，恰好生成AgI沉淀； (2)不能；由于过多的剩余电解质溶液也能使溶胶凝结；
(3)能；AgI颗粒能吸附少量的Ag+而形成溶胶粒子；溶胶粒子正电荷。 (4)能；AgI颗粒能吸附少量的I而形成溶胶粒子；溶胶粒子负电荷。
1-19．试比较MgSO4，K3[Fe(CN)6]和AlCl3三种电解质在下列两种情况中凝结值大小的顺序。
(1)0.008mol·L-1AgNO3溶液和0.01mol·L-1KBr溶液等体积混合制成的AgBr溶胶 (2)0.01mol·L-1AgNO3溶液和0.008mol·L-1KBr溶液等体积混合制成的AgBr溶胶 解：(1)因为KBr过量所得AgBr溶胶为负溶胶，决定AgBr负溶胶凝结的因素为电解质中阳离子电荷的多少，电荷愈多，凝结值愈小，所以其凝结值由大到小的顺序为：
K3[Fe(CN)6]>MgSO4>AlCl3。
(2)因为AgNO3过量所得AgBr溶胶为正溶胶，决定AgBr正溶胶凝结的因素为电解质中阴离子电荷的多少，电荷愈多，凝结值愈小，所以其凝结值由大到小的顺序为：
K3[Fe(CN)6] 1-20．混合等体积0.008mol·L-1AgNO3溶液和0.003mol·L-1的K2CrO4溶液，制得Ag2CrO4溶胶，写出该溶胶的胶团结构，并注明各部分的名称，该溶液的稳定剂是何种物质？ 解：因为AgNO3过量，电位离子是Ag+，也是稳定剂，胶团结构为： [(Ag2CrO4)m·nAg+·(n-x)NO3]x+·xNO3， － － － 胶核：(Ag2CrO4)m， 6 胶粒：[(Ag2CrO4)m·nAg+·(n-x)NO3]x+， － 胶团：[(Ag2CrO4)m·nAg+·(n-x)NO3]x+·xNO3， － － 电位离子：Ag+ 反离子：NO3 － 7 第2章 化学热力学基础 2-1. 估计下列过程ΔS、ΔH、ΔG的符号。 (1)硫酸溶于水 (2)室温下冰融化 (3)NaNO3(s)溶于水 解：(1)ΔS>0，ΔH<0，ΔG<0； (2)ΔS>0，ΔH>0，ΔG<0； (3)ΔS>0，ΔH>0，ΔG<0。 2-2. 确定下列各组物质熵值的大小顺序。 (1)H2O(l)、H2O(g)、H2O(s)； (3)CH4(g)、C2H6 (g)； (2)H2(g,310K )、H2(g，298K) (4)Fe(s)、Fe2O3(s)。 解：(1)S(H2O,g)>S(H2O,l)>S(H2O,s) (2)S(H2,g, 310K )>S(H2,g, 298K ) (3)S(C2H6,g) > S(CH4,g) (4)S(Fe2O3,s)>S(Fe,s) 2-3. 计算体系热力学能的变化 (1)体系从环境吸热1000J，并对环境作功540J；(2)体系向环境放热535J，环境对体系作功250J。 解: (1)ΔU=Q+W=(+1000)+(-540)=460(J) (2)ΔU=Q+W= ( -535) +(+250) =-285(J) 2-4. 求下列反应的ΔrHmθ。[ΔfHmθ ( Fe2O3,s)=－822.2kJ·mol-1，ΔfHmθ ( Al2O3,s)=－1670kJ·mol-1，其余ΔfHmθ值查附录一 ] (1)4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g) (2)C2H4(g)+ H2O(g)= C2H5OH(l) (3)Fe2O3(s)+ 2Al(s) = 2Fe(s)+ Al2O3(s) 解: (1) ΔrHmθ =4ΔfHmθ(NO,g)+6ΔfHmθ(H2O,g)-[4ΔfHmθ( NH3,g)+5ΔfHmθ(O2,g)] =4×90.25+6×(-241.8)-[4×(-46.11)+5×0] =-905.36(kJ·mol-1) (2) ΔrHmθ=ΔfHmθ(C2H5OH,l)-[ΔfHmθ(C2H4,g)+ΔfHmθ(H2O,g)] 8 =-277.7-[(52.26+(-241.8)] =-88.16(kJ·mol-1) (3) ΔrHmθ=2ΔfHmθ(Fe,s)+ ΔfHmθ(Al2O3,s)- [ΔfHmθ(Fe2O3,s)+ 2ΔfHmθ(Al,s)] =2×0+(-1670)-[(-822.2)+2×0] = -847.8 kJ·mol-1 2-5. 已知ΔcHmθ(C3H8,g)=-2220.9kJ·mol-1，ΔfHmθ(H2O,l)=-285.8kJ·mol-1， ΔfHmθ(CO2,g)=-393.5kJ·mol-1，求C3H8(g)的ΔfHmθ。 解：C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) ΔcHmθ(C3H8,g)=3ΔfHmθ(CO2,g)+4ΔfHmθ(H2O,l)- ΔfHmθ(C3H8，g) -2220.9 = 3×(-393.5)+4×(-285.8)-ΔfHmθ(C3H8，g) ΔfHmθ(C3H8，g) =3×(-393.5)+4×(-285.8)+2220.9 =-102.8(kJ·mol-1) 2-6. 1mol丙二酸[CH2(COOH)2]晶体在弹式量热计中完全燃烧，298K时放出的热量为866.5kJ，求1mol丙二酸在298K时的等压反应热。 解： CH2(COOH)2(s) + 2O2(g) = 3CO2(g) + 2H2O(1) 因 QV ＝－866.5kJ·mol-1， 则 Qp = QV + RT?Δng =-866.5 kJ·mol-1+8.314×10-3 kJ·K-1·mol-1×298K×(3-2) =-864.02kJ·mol-1 2-7.已知：(1) CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g) + 2H2O(l) ΔrHmθ(1) = - 870.3kJ·mol-1 (2) C(石墨) + O2(g) = CO2(g) ΔrHmθ(2)= - 393.5kJ·mol-1 (3) H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ΔrHmθ(3)= - 285.5kJ·mol-1 计算 2C (石墨) + 2H2(g) + O2(g) = CH3COOH(l)的ΔrHmθ。 解：∵ΔrHmθ=ΔrHmθ(2)× 2 +ΔrHmθ(3)× 2 -ΔrHmθ(1) ∴ΔrHmθ=(-393.5)×2 + (-285.5)×2 -(-870.3) =-488.3 kJ.mol-1 9 2-8. 已知苯的熔化热为10.67kJ·mol-1 ，苯的熔点为5℃，求苯熔化过程的ΔSmθ。 解：苯熔化过程是一等温可逆过程： Qr10.67?103J?mol-1?S???38.36J?K-1?mol-1 T(273.15?5)Kθm2-9.核反应堆中的核燃料是235U，它在铀矿中的质量分数仅占0.7％，其余为238U，它们很难用化学方法分离。分离和富集235U是通过下列反应生成UF6，然后经气化(b.p.56.54℃)进行扩散，根据它们扩散速率的不同而达此目的。试根据下列已知条件和附录的数据计算反应的ΔrHmθ。 U(s)+ O2(g)+ 4HF(g)+ F2(g)＝UF6(g)+2 H2O(g) 已知各步反应如下 U(s)+ O2(g)＝UO2(s) ΔrHmθ=-1084.9 kJ·mol-1 ΔrHmθ=-2398.3 kJ·mol-1 ΔrHmθ=-233.2 kJ·mol-1 UO2(s)+ 4 HF(g)＝UF4(s)+2 H2O(g) UF4(s)+ F2(g)＝UF6(g) 解： U(s)+ O2(g)＝UO2(s) UO2(s)+ 4 HF(g)＝UF4(s)+2 H2O(g) ΔrHmθ(1)=-1084.9 kJ·mol-1 ΔrHmθ(2)= -2398.3 kJ·mol-1 +)UF4(s)+ F2(g)＝UF6(g) ΔrHmθ(3)=-233.2 kJ·mol-1 U(s)+ O2(g)+ 4HF(g)+ F2(g)＝UF6(g)+2 H2O(g)ΔrHmθ ΔrHmθ=ΔrHmθ(1)+ ΔrHmθ(2)+ ΔrHmθ(3) =(-1084.9)+( -2398.3)+( -233.2) =-3716.4 (kJ·mol-1) 2-10. 由铁矿石生产铁有两种途径，试计算它们的转向温度。 (Smθ(Fe,s) = 27.28 J·K-1·mol-1，Smθ(Fe2O3,s) = 90.0 J·K-1·mol-1，ΔfHmθ(Fe2O3, s)=-822.2 kJ·mol-1) 10 (1)Fe2O3(s) + 3C(石墨) = 2Fe(s) + 3CO2(g) 22(2)Fe2O3(s) + 3H2(g) = 2Fe(s) + 3H2O(g) 解： 33θθθθ?fHm(CO2,g)?2?fHm(Fe,s)??fHm(C,石墨)??fHm(Fe2O3,s)2(1)T??rH?2 3θ3θ?rSθθSm(CO2,g)?2Sm(Fe,s)?Sm(C,石墨)?Sm(Fe2O3,s)22θmθm33?(?393.5)?2?0??0?(?822.2)22=?838.9(K) 33(?213.7?2?27.28??5.74?90.0)?10?322θθθθθ3?fHm(H2O,g)?2?fHm(Fe,s)?3?fHm(H2,g)??fHm(Fe2O3,s)?rHm (2) T? ?θθθθθ?rSm3Sm(H2O,g)?2Sm(Fe,s)?3Sm(H2,g)?Sm(Fe2O3,s)?3?(?241.8)?2?0?3?0?(?822.2)?697(K) ?3(3?188.8?2?27.28?3?130.7?90.0)?102-11.利用标准摩尔燃烧热的数据计算下列反应的ΔrHmθ CH3COOH (l) +C2H5OH (l) = CH3COO C2H5(l) + H2O(l) 解： CH3COOH (l) +C2H5OH (l) = CH3COO C2H5(l) + H2O(l) ΔcHmθ -875 -1368 -2231 0 ΔrHmθ=[ΔcHmθ(CH3COOH,l)+ΔcHmθ(C2H5OH,l)]-[ΔcHmθ(H2O,l)- ΔcHmθ(CH3COO C2H5, l) =[ (-875)+(-1368)]-[0+(-2231)] =-12.0 (kJ·mol-1) 2-12. 试计算下列合成甘氨酸的反应在298K及pθ 下的ΔrGmθ ，并判断此条件下反 11 应的自发性。NH3(g) + 2CH4(g) + 5/2 O2(g) = C2H5O2N(s) + 3H2O(l) 解：查表得：各物质的ΔfGmθ为： NH3(g) + 2CH4(g) + 5/2 O2(g) = C2H5O2N(s) + 3H2O(l) kJ·mol-1 -16.45 -50.72 0 -377.3 -237.129 ΔrGmθ=[ΔfGmθ(C2H5O2N,s)+3ΔfGmθ(H2O,l) ]- [ΔfGmθ(NH3,g) +2ΔfGmθ(CH4, g)+0] =-377.3+3(-237.129)-( -16.45)-2(-50.72) =-970.8 （kJ·mol-1） 2-13.糖在新陈代谢过程中所发生的总反应为 C12H22O11(s) + 12O2(g) = 12CO2(g) + 11H2O(l) 已知 ΔfHmθ(C12H22O11,s)=-2221kJ·mol-1，Smθ(C12H22O11,s)=359.8 J·K-1·mol-1。求： (1)如果实际只有30%的自由能转变为非体积功，则1g糖在体温37℃时进行新陈代谢，可以得到多少kJ的非体积功？[提示：根据热力学推导，在等温等压下自由能的减少(-ΔG)等于体系对外所作的最大非体积功Wf] (2) 一个质量为75kg的运动员需吃多少克糖才能获得登上高度为2.0km高山的能量。 解： (1)ΔrHmθ=12ΔfHmθ(CO2,g)+11ΔfHmθ(H2O,l)-[ΔfHmθ(C12H22O11,s) +12ΔfHmθ(O2,g)] =12×(-393.5)+11×(-285.8)-[12×0+(-2221)] =-5644.8(kJ·mol-1) ΔrSmθ=12Smθ(CO2,g)+11Smθ(H2O,l)-[Smθ(C12H22O11,s)+ 12Smθ(O2,g)] =12×213.7+11×69.91-[359.8+12×205.1] =512.4(J·K-1·mol-1) ΔrGmθ=ΔrHmθ-ΔrSmθ =-5644.8-310×(512.4×10-3) =-5803.6(kJ·mol-1) -ΔrGmθ=Wf=5803.6kJ·mol-1 根据题意每克糖能提供给运动员的能量为 ΔrGmθ/M(C12H22O11)=5803.6÷342 =16.97(kJ·g-1) 能转化为非体积功的能量为16.97×30%=5.09(kJ·g-1) 12 mgh75?9.81?2?103(2)运动员需吃糖的克数为 G? ?=289（g）35.095.09?102-14．植物进行光合作用的反应为6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(aq)+6O2(g) 叶绿素 光 ΔrGmθ＝2870kJ·mol-1，深海中没有光线由细菌使H2S作为能源合成C6H12O6，反应式如下 24H2S(g)+12 O2(g)＝24 H2O(l)+24S(s) ΔrGmθ=-4885.7 kJ·mol-1 求反应 24H2S(g)+6CO2(g)＝C6H12O6(aq)+18 H2O(l)+24 S(s)的ΔrGmθ 解：6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(aq)+6O2(g) 叶绿素 光 ΔrGmθ(1)＝2870kJ·mol-1 ΔrGmθ(2)=-4885.7 kJ·mol-1 ΔrGmθ +)24H2S(g)+12 O2(g)＝24 H2O(l)+24S(s) 24H2S(g)+6CO2(g)＝C6H12O6(aq)+18 H2O(l)+24 S(s) ΔrGmθ=ΔrGmθ(1)+ ΔrGmθ(2)=2870-4885.7= -2016(kJ·mol-1) 2-15.甲醇是重要的能源和化工原料，用附录的数据计算它的人工合成反应的ΔrHmθ、ΔrSmθ和ΔrGmθ，判断在标准状态下反应自发进行的方向并估算转向温度。 CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(l) 解： CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(l) Smθ/J·K-1·mol-1 198.0 130.7 126.8 ΔcHmθ/ kJ·mol-1 -283.0 -285.8 -726.6 ΔrHmθ=(-283.0)+2× (-285.8)-(-726.6)=-128.0 kJ·mol-1 ΔrSmθ=126.8-(2×130.7+198.0)=-332.6 J·K-1·mol-1 ΔrGmθ=-128.0 kJ·mol-1-(298.15K×-332.6 J·K-1·mol-1×10-3)=-28.83 kJ·mol-1 ΔrGmθ<0，标准状态下正反应方向自发。 转向温度 T=ΔrHmθ/ΔrSmθ=-128.0×103/(-332.6)=384.8K 2-16.已知2MnO42-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O ΔrGmθ(1)=-142.0 kJ·mol-1 Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl- ΔrGmθ(2)=-113.6 kJ·mol-1 求下列反应的ΔrGmθ MnO42-+5Fe2++8H+= Mn2++5Fe3+ +4H2O 13 解：ΔrGmθ=[ΔrGmθ(1)+5×ΔrGmθ(2)]/2 =[-142.0 kJ·mol-1 +5×(-113.6 kJ·mol-1)]/2 =-710.0 kJ·mol-1/2 =-355.0 kJ·mol-1 14 第3章 化学反应速率和化学平衡 3-1. 合成氨原料气中氢气和氮气的体积比是3∶1，除这两种气体外，原料气中还含有其它杂质气体4％(体积分数)。原料气总压力为15195kPa，计算氮、氢的分压。 解：x(H2) = (1-0.04)×=0.72 x(N2) = (1-0.04)×=0.24 p(H2) = 15195 kPa×0.72= 10940kPa p(N2) = 15195 kPa×0.24= 3647kPa 3-2. 660K时的反应：2NO+ O2 = 2NO2，NO和O2的初始浓度c(NO)和c(O2)及反应初始速率v的实验数据如下： c(NO)/ mol·L-1 0.10 0.10 0.20 c(O2)/ mol·L-1 0.10 0.20 0.20 L-1·s-1 v/ mol·0.030 0.060 0.240 3414(1) 写出上述反应的速率方程，指出反应的级数； (2) 计算该反应的速率常数k值； (3) 计算c(NO) = c(O2) = 0.15 mol·L-1时的反应速率。 解：(1)v?kcx(NO)?cy(O2) 将第一、二组数据代入后相除，得到 v20.060mol?L-1?s?1k(0.10mol?L-1)x(0.20mol?L-1)y ??-1?1-1x-1yv10.030mol?L?sk(0.10mol?L)(0.10mol?L)2y?2 y = 1 v30.240mol?L-1?s?1k(0.20mol?L-1)x(0.20mol?L-1)y同理， ??-1?1-1x-1yv20.060mol?L?sk(0.10mol?L)(0.20mol?L)2x?4 x = 2 v?kc2(NO)?c(O2) 三级反应 (2) 将第一组数代入速率方程：0.030 mol·L-1·s-1 = k(0.10 mol·L-1)2(0.10 mol·L-1) 15 k =30 L2?mol-2?s-1 (3) v? 30 L2?mol-2?s-1×(0.15mol?L-1)3 = 0.101 mol·L-1·s-1 3-3. 已知乙醛的催化分解与非催化分解反应分别为 ① CH3CHO = CH4 + CO Ea催 = 136 kJ·mol-1 ② CH3CHO = CH4 + CO Ea = 190 kJ·mol-1 若反应①与②的指前因子近似相等，试计算300K时，反应① 的反应速率是反应②的多少倍。 Ae?136RT54?103J?mol-1解： ?e??vkAe?190RTk为4.74 L ?mol-1?s-1，计算该反应的活化能。 v催k催8.314J?K-1?mol?1?300K= 2.5×109 3-4. 已知反应 2NO2 = 2NO+O2 在592K时速率常数k为0.498 L?mol-1? s-1，在656时 ?1?1Ea4.74L?mol?s656K?592K 解： ln?()?1?1?1?10.498L?mol?s8.314J?K?mol656K?592K Ea = 113672J?mol-1 = 113.7 kJ?mol-1 3-5. 在100kPa和298K时，HCl(g)的生成热为-92.3 kJ?mol-1，生成反应的活化能为113kJ?mol-1，计算其逆反应的活化能。 解： 1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) = HCl(g) △fHm? = △rHm? = - 92.3 kJ?mol-1， Ea正 = 113 kJ?mol-1 - 92.3 kJ?mol-1 = 113 kJ?mol-1 – Ea逆 Ea逆 = 205.3 kJ?mol-1 3-6. 已知反应C2H5Br = C2H4 + HBr，在650K时，速率常数k为2.0×10-3s-1，该反应的活化能Ea为225kJ?mol-1，计算700K时的k值。 k700225?103J?mol?1700K?650K解： ln?() 2.0?10?3s?18.314J?K?1?mol?1700K?650K k700?19.57 2.0?10?3s?1 k700 = 3.9×10-2 s-1 3-7. 下列说法是否正确，简要说明理由。 (1) 速率方程式中各物质浓度的指数等于反应方程式中各物质的计量数时，该反应即 16 为基元反应。 (2) 化学反应的活化能越大，在一定的条件下其反应速率越快。 (3) 某可逆反应，若正反应的活化能大于逆反应的活化能，则正反应为吸热反应。 (4) 已知某反应的速率常数单位为L?mol -1?s-1，该反应为一级反应。 (5) 某一反应在一定条件下的平衡转化率为25.3%，当加入催化剂时，其转化率大于25.3%。 (6) 升高温度，使吸热反应速率增大，放热反应速率降低。 解：(1) 错，例：复杂反应 H2(g) + I2(g) = 2HI(g) v?kc(H2)c(I2) (2) 错，活化能是决定反应速率的重要因素，Ea大，活化分子分数小，反应速率v慢。 (3) 对，因为 ΔH =Ea正 － Ea逆 (4) 错，一级反应的速率常数量纲为：s-1或min-1，h-1。 (5) 错，催化剂不改变平衡态，因而不改变转化率。 (6) 错，升温，吸热反应和放热反应的反应速率都加快。 3-8. 已知某反应的活化能为40kJ?mol-1，反应由300K升至多高时，反应速率可增加99倍？ 解：设温度升至x K 40?103J?mol?1xK?300Kln99?() 8.314J?K?1?mol?1300xK2x = 420.5K 3-9. 反应2NO(g) + Br2(g) = 2NOBr(g) ，其机理如下： (1) NO(g) + Br2(g) → NOBr2(g) (慢) (2) NOBr2(g) + NO(g)→ 2NOBr(g) (快) 将容器体积缩小为原来的1/2时，计算反应速率增加多少倍？ 解：?1?kc(NO)c(Br2) 体积缩小后浓度增大，?2?k2c(NO)2c(Br2)=4kc(NO)c(Br2) 17 v2＝ 4 (倍) v13-10. 人体中某种酶的催化反应的活化能为50kJ?mol-1，正常人的体温为37℃，问发烧到40℃的病人，该反应的速率增加了百分之几？ 解：设40℃时速率是37℃时速率的x倍 50?103J?mol?1313K?310K()?0.186 lnx??1?18.314J?K?mol313K?310Kx = 1.20 从37℃到40℃，该反应的速率增大20% 3-11. 判断题(对的记―√‖，错的记―×‖)： (1)质量作用定律只适用于基元反应，故对简单反应不适用。 ( ) (2) 零级反应的速率为零。 ( ) (3) 活化能随温度的升高而减小 ( ) (4)反应级数愈高，则反应速率受反应物浓度的影响愈大。 ( ) (5)速率常数取决于反应物的本性，也与温度和催化剂有关。 ( ) (6) 降低温度可降低反应的活化能。 ( ) 解：(1)错 (2)错 (3)错 (4)对 (5)对 (6)错 3-12. 写出下列反应的标准平衡常数Kθ表示式 (1) BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq) (2) Zn(s) + CO2(g) HAc(aq) + OH-(aq) (4) Mg(s)+2H+(aq) θZnO(s) + CO(g) Mg2+(aq) + H2(g) (3) Ac-(aq) + H2O(l) 2-解：(1) Kθ?[Ba2+]r[SO4]r (2) K?pr(CO) pr(CO2) [HAc]r[OH-]rpr(H2)?[Mg2+]rθ (3) K? (4) K?-[Ac]r[H+]2rθ3-13. 已知下列反应： C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) △rHm?> 0 在反应达平衡后再进行如下操作时，平衡怎样移动？ 18 (1) 升高反应温度 (2) 增大总压力 (3) 增大反应器容积 (4) 加入催化剂 解：(1) 正向移动 (2) 逆向移动 (3) 正向移动 (4) 不移动 3-14. 已知下列反应的标准平衡常数： (1) HAc H+ + Ac- K1? = 1.76×10-5 NH4+ +OH- K2? = 1.77×10-5 (2) NH3 + H2O(3) H2O H+ + OH- K3? = 1.0×10-14 NH4+ + Ac- 求反应(4)的标准平衡常数K4?，(4) NH3 + HAc 解：反应(4) =反应(1)+反应(2) -反应(3) θK1θK21.76?10?5?1.77?10?54 3.1×10 K???θ?14K31.0?10θ43-15. 已知某反应△rHm?(298K)= 20kJ?mol-1，在300K的标准平衡常数K?为103，求反应的标准熵变量△rSm?(298K) 。 解：△rGm?(300K) = -RTlnK? = -8.314×10-3 kJ?mol-1×300K×ln103 = -17.23 kJ?mol-1 △rGm?) (300K) ≈△rHm? - T△rSm? -17.23 kJ?mol-1 = 20kJ?mol-1 - 298K×△rSm? △rSm? = 0.125 kJ?K-1?mol-1 = 125 J?K-1?mol-1 3-16. HI的分解反应为2HI(g) H2(g) + I2(g) 开始时HI(g)的浓度为1.00mol?L-1， 当达到平衡时有24.4%HI发生了分解，若将分解率降低到10%，其它条件不变时，碘的浓度应增加多少？ 解：设分解率降低到10%，碘的浓度应增加x mol?L-1 2HI(g) H2(g) + I2(g) 平衡时/mol?L-1 0.756 0.122 0.122 重建平衡/mol?L-1 0.900 0.050 0.050+x 19 (0.122mol?L-1)2 Kc??0.0260 (0.756mol?L-1)2(0.050mol?L-1)(0.050mol?L-1?xmol?L-1) Kc??0.0260 -12(0.900mol?L) x = 0.371 mol?L-1 3-17. 在25℃时蔗糖水解生成葡萄糖和果糖： C12H22O11+H2O C6H12O6 (葡萄糖) + C6H12O6(果糖)，体系中水的浓度视为常数。 (1) 蔗糖的起始浓度为2a mol?L-1，达平衡时蔗糖水解了50%，Kc是多少？ (2) 蔗糖的起始浓度为a mol?L-1,，则在同一温度下平衡时，水解产物的浓度是多少？ 解：设蔗糖的起始浓度为a mol?L-1，同一温度下平衡时，水解产物的浓度是x mol?L-1. C12H22O11+H2O C6H12O6 (葡萄糖) + C6H12O6(果糖) (1) 平衡时/mol?L-1 a a a (2) 重建平衡/mol?L-1 a－ x x x (amol?L-1)2 Kc??amol?L-1 -1amol?L(xmol?L-1)2-1 Kc? ?amol?L-1-1amol?L?xmol?L x = 0.618a mol?L-1 3-18. 水的分解反应为 2H2O(g) 2H2(g) + O2(g)，在1227℃和727℃下反应的标准 平衡常数K?分别为1.9×10-11和3.9×10-19，计算该反应的反应热△rHm?。(441.6kJ?mol-1) θθK2ΔrHmT?T解： lgθ?(21) K12.303RTT12θΔrHm1.9?10?111500K?1000K lg?() 3.9?10?192.303?8.314?10?3kJ?K-1?mol-11500K?1000K △rHm? = 441.6kJ?mol-1 3-19. 已知下列反应各物质的△fHm?和Sm?，计算反应在298K和373K时的K? NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq) 20 △fHm? /kJ?mol -80.3 -285.8 -132.5 -230.0 Sm? /J?K-1?mol-1 111.3 69.9 113.4 -10.75 解：△rHm? = (-132.5kJ?mol-230.0kJ?mol) - (-80.3kJ?mol-285.8kJ?mol) = 3.6kJ?mol △rSm? = 113.4 J?K-1?mol-1－10.75 J?K-1?mol-1－111.3 J?K-1?mol-1－69.9 J?K-1?mol-1 = －78.6 J?K-1?mol-1 △rGm? = △rHm?－T△rSm? = 3.6kJ?mol－298K×(－78.6)×10-3 kJ?K-1?mol-1 = 27.0kJ?mol-1 27.0kJ?mol-1 = －8.314×10-3 kJ?K-1?mol-1×298×lnK?(298K) K?(298K) = 1.85×10-5 ?1?1?1?1?1?1?1Kθ(373K)3.6?103J?mol?1373K-298Klg?() 1.85?10?52.303?8.314J?K?1?mol?1298K?373KKθ(373K)Kθ(373K)lg?0.127 ?1.34 1.85?10?51.85?10?5K? (373) = 2.48×10-5 3-20. 已知水在373K时气化焓为40kJ?mol-1，若压力锅内压力最高可达150kPa，求此时锅内的温度。 解： 反应 H2O(l) H2O(g) ΔrHm?= 40kJ?mol-1 Kθ(373K)?p(H2O)/pθ?100kPa/100kPa?1Kθ(xK)?p(H2O)/pθ?150kPa/100kPa?1.5 1.540.60kJ?mol?1xK?373Kln?() 18.314?10?3kJ?K?1mol?1373xK2 x = 385K 21 第4章 物质结构 4-1.氮原子的价电子构型是2s22p3，试用4个量子数分别表明每个电子的运动状态。 解：n=2；l=0，1；m=0，±1；ms=?1； 24-2.下列各组轨道中，哪些是简并轨道？简并度是多少？ (1)氢原子中2s，2px，2py，2pz，3px。 (2)He+离子中4s，4px，4pz，4dxy，5s，5px。 (3)Sc原子中2s，2px，2pz，2py，3dxy，4s。 解：（1）2s，2px，2py，2pz是简并轨道，简并度是4； （2）4s，4px，4pz，4dxy是简并轨道，简并度是4； （3）2px，2pz，2py是简并轨道，简并度是3； 4-3.下列各原子的电子层结构何者属于基态、激发态或不正确的？ (1)1s22s12p2； (2)1s22s12d1； (3)1s22s22p43s1； (4)1s22s22p63s23p3； (5)1s22s22p83s1； (6)1s22s22p63s23p63d54s1。 解：原子的电子层结构属于基态的是：（4），（6） 原子的电子层结构属于激发态的是：（1），（3） 原子的电子层结构属于不正确的是：（2），（5） 4-4.在氢原子中，4s和3d哪一个轨道能量高？19号元素钾的4s和3d哪个能量高？并说明原因。 解：氢原子中4s轨道的能量高，因为氢原子是单电子体系，其能量不受l的影响，只与n有关，n越大其能量越高；19号元素钾的3d比4s能量高，主要是因为多电子体系由于屏蔽效应和钻穿效应，发生能级交错。 4-5.写出下列原子和离子的电子结构式。 22 (1)Cu(z=29)和Cu+ (2)Fe(z=26)和Fe3+ (3)Ag(z=47)和Ag+ (4)I (z=35)和I- 解：（1）Cu(z=29)：[Ar]3d104s1和Cu+：[Ar]3d10 （2）Fe(z=26)：[Ar]3d64s2和Fe3+：[Ar]3d5 （3）Ag(z=47)：[Kr]4d104s1和Ag+：[Kr]4d10 （4）I (z=35) ：[Ar]3d104s24p5和I-：[Ar]3d104s24p6 4-6.某一元素的原子序数为24，试问： (1)核外电子总数是多少？ (2)它的电子排布式？ (3)价电子层结构； (4)元素所处的周期、族、区？ 解：(1)核外电子总数是24 (2)它的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1 (3)价电子层结构：3d54s1 (4)元素所处的四周期、ⅥB族、d区 4-7.ⅠA族和ⅠB族最外层电子数虽然都为1，但它们的金属性却不同，为什么？ 解：ⅠA族其价层电子构型为ns1，属于活泼金属，容易失电子并形成稀有气体结构1s2或ns2np6稳定结构，而ⅠB族外层电子构型为(n-1)d10ns1，原子半径比同周期的ⅠA族小，有效核电荷数大，不易失去外层电子，故金属性比ⅠA族差。 4-8.不用查表，判断下列各组中原子或离子半径谁大？试解释之。 (1)H与N (2)Ba与Sr (3)Cu与Ni (4)Na与Al (5)Fe2+与Fe3+ 解：(1)N的原子半径大，H的原子半径在元素周期表中的半径是最小的，N的原子半径比H大； (2)Ba的原子半径大，同一主族，从上到下，原子依次半径增大； (3)Cu的原子半径大，因为Cu具有d10电子构型，有较大的屏蔽作用，所以原子半径略有增加； (4)Na的原子半径大，同一周期，随着核电荷数的增加，原子核对外层电子的吸引力 23 也增加，使得原子半径逐渐减小。 (5)Fe2+的原子半径大，同一元素，失电子越多，核电荷对于外层的电子的吸引力越大，半径越小。 4-9.某元素的最高正价为+6，最外层电子数为1，原子半径是同族中最小的，试写出该元素的电子结构式、名称及元素符号。 解：该元素的电子结构式[Ar]3d54s1、名称铬及元素符号Cr。 4-10.某元素其原子最外层有2个电子，次外层有13个电子，问此元素在周期表中应属哪族？最高正价是多少？是金属还是非金属？ 解：应该属于ⅦB簇，最高正价+7，金属。 4-11.有第四周期的A、B、C、D四种元素，它们的价电子数依次为1、2、2、7，且原子序数A、B、C、D依次增大，已知A与B的次外层电子数为８，C与D次外层电子数为18，试问： (1)那些是金属元素？ (2)A、B、C、D的原子序数及电子结构式是什么？ (3)B、D两元素，问能否形成化合物？写出分子式。 解：(1) A、B、C是金属元素。 (2)A：原子序数19，[Ar] 4s1； C：原子序数30，[Ar]3d104s2； B：原子序数20，[Ar] 4s2； D：原子序数35，[Ar] 4s24p5 。 (3)B、D两元素，能形成化合物，分子式为CaBr2。 4-12.指出下列各组化合物中，哪个化合物的价键极性最大？哪个的极性最小？ (1)NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 PCl5 (2) LiF NaF RbF CsF (3) HF HCl HBr HI (4) CH3F CH3Cl CH3Br CH3I 解：（1）NaCl极性最大，PCl5极性最小； （2）CsF极性最大，LiF极性最小； （3）HF极性最大，HI极性最小； （4）CH3F极性最大，CH3I极性最小； 4-13.分析下列各分子的中心原子的杂化轨道类型和指出各化学键的键型(σ键或π 24 键)。 (1)HCN中三个原子在一条直线上； (2)H2S中三个原子不在一条直线上。 解：（1）是sp杂化，σ键和π键 （2）是sp3杂化，σ键 4-14.指出下列分子的中心原子可能采取的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。 BBr3、SiCl4、PH3 解：BBr3：sp2杂化，平面正三角形； SiCl4：sp3等性杂化，正四面体； PH3：sp3不等性杂化，三角锥形。 4-15.根据键的极性和分子几何构型，推断下列分子哪些是极性分子？哪些是非极性分子？Ne Br2 HF NO H2S (V字型) CS2(直线型) CHCl3(四面体) CCl4(正四面体) BF3(平面三角形) NH3(三角锥形) 解：极性分子： HF NO H2S (V字型) CHCl3(四面体) NH3(三角锥形) 非极性分子： Ne Br2 CS2(直线型) CCl4(正四面体) BF3(平面三角形) 4-16.判断下列分子的偶极矩是否为零？ (1)Ne (2)Br2 (3))HF (4)NO (5)H2S (6)SiH4 (7)CH3Cl 解：(1)Ne (2)Br2 (6)SiH4 的偶极矩为零，其余不为零。 4-17.NO2 、CO2、SO2的键角分别为130°、180°、120°，试判断其中心原子的杂化类型。 解： sp2杂化，sp杂化，sp2杂化， 4-18.说明下列每组分子之间存在着什么形式的分子间力。 (1)乙烷和CCl4 (2)乙醇和水 (3)苯和甲苯 (4)CO2和水 解：（1）色散力，（2）取向力、诱导力、色散力、氢键（3）色散力（4）色散力，诱导力 25 4-19.稀有气体(氦、氩等)晶格结点上是原子，金刚石结点上也是原子，为什么它们的物理性质有很大的差别？ 解：因为他们一个是分子晶体，原子间作用力是分子间作用力；一个原子晶体，原子间作用力是共价键。 4-20.试判断NaCl、N2、NH3、Si(原子晶体)等晶体的熔点哪个高？哪个低？ 解：Si(原子晶体)晶体的熔点高，N2的熔点低。 26 第5章 分析化学概述 5-1.某试样中铁的质量分数四次平行测定结果为 25.61%，25.53%，25.54%和25.82%，用Q检验法判断是否有可疑值应舍弃(置信度90%)。 解： 将分析结果从小到大排序25.53% 25.54% 25.61% 25.82% Q计= 25.82%-25.61%=0.72 25.82%-25.51%查表5-3,当p=90％, n=4时 Q表=0.76 Q计算 5-2.测定某溶液物质的量浓度，得到如下数据(mol.L-1)：0.2041，0.2049， 0.2039， 0.2046 ，0.2043， 0.2040计算平均值、平均偏差、相对平均偏差和标准偏差。 解：x=0.2041+0.2049+0.2039+0.2046+0.2043+0.2040=0.2043 6 d=?|xix|0.0002+0.0006+0.0004+0.0003+0.0000+0.0003==0.0003n6dr=d0.0003 100％= 100％=0.1％ 0.2043xS(xi-x)n=n-1S= (0.0002)+(0.0006)+(0.0001)+(0.0000)+(0.0003)6-122222=0.0003 5-3.计算0.001135mo·L-1 HCl溶液对CaCO3的滴定度。 解： CaCO3 + 2HCl ＝ CaCl2 + CO2↑+ H2O n(HCl)=2n(CaCO3) c(HCl)?V(HCl)2m(CaCO3) M(CaCO3)当V(HCl)=1mL时 27 10-3100.09c(HCl)′10-3M(CaCO3)0.01135创= T(CaCO3/HCl)=22=0.0005680(g mL-1) 5-4.已知浓硫酸的相对密度为1.84，其中H2SO4含量约为96%。如欲配制1L 0.20mo·L-1 H2SO4溶液，应取这种浓硫酸多少毫升？ 解： 设应取浓H2SO4 x mL 该浓硫酸溶液物质的量浓度为： cH2SO4=r创w00 MH2SO41.84创9600=18.01(mol L-1) 98.085-5.取无水Na2CO3 2.6500g，溶解后定量转移到 500mL 容量瓶中定容，计算Na2CO3 的物质的量浓度。 解： c(Na2CO3)?V(Na2CO3)m(Na2CO3) M(Na2CO3)c(Na2CO3)=2.6500m(Na2CO3)==0.05000(mol L-1) M(Na2CO3)×V(Na2CO3)105.99′0.50005-6. 0.02500gNa2C2O4溶解后，在酸性溶液中需要35.50mL KMnO4滴定至终点，求KMnO4的物质的量浓度。若用此KMnO4溶液滴定Fe2+，求KMnO4溶液对Fe2+的滴定度。 解：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O c(KMnO4)?V(KMnO4)2m(Na2C2O4) 5M(Na2C2O4)c(KMnO4)=2′m(Na2C2O4) 5M(Na2C2O4)×V(KMnO4)2′m(Na2C2O4) 5醋M(Na2C2O4)V(KMnO4)28 c(KMnO4)= =2′0.02500 -35创134.0035.50 10=0.002102(mol L-1) MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O n(KMnO4)=1n(Fe2+) 5c(KMnO4)?V(KMnO4)1m(Fe2+) 2+5M(Fe)T(Fe2+/KMnO4)=c(KMnO4)创10-35 M(Fe2+) 10 =0.002102创-4-35 55.847 -1 =5.870醋10(gmL) 5-7.滴定 0.1560g草酸试样用去 0.1011 mol·L-1 NaOH 22.60mL。求试样中 H2C2O4·2H2O 的质量分数。 解：2NaOH+H2C2O4=Na2C2O4+2H2O n(NaOH)=2n(H2C2O4) c(NaOH)V(NaOH)=2m(H2C2O4×2H2O) M(H2C2O4×2H2O)m(H2C2O4?2H2O)1c(NaOH)鬃V(NaOH)M(H2C2O4 2H2O) 2m(H2C2O4×2H2O)w(H2C2O4?2H2O) m-30.101创122.60 10 =2′0.1560126.07=0.923 25-8.分析不纯CaCO3(其中不含干扰物质)时，称取试样 0.3000g，加入浓度为 0.2500 mol·L-1的 HCl标准溶液 25.00mL。煮沸除去CO2，用浓度为 0.2012 mol·L-1的NaOH溶 29 液返滴过量盐酸，消耗了5.84mL。计算试样中CaCO3的质量分数。 解：与CaCO3作用后剩余的HCl物质的量 n=c(HCl)V(HCl)-c(NaOH)V(NaOH) 2HCl+CaCO3=CaCl2+CO2-+H2O n(HCl)=2n(CaCO3) c(HCl)?V(HCl)c(NaOH)?V(NaOH)2m(CaCO3) M(CaCO3) w(CaCO3)=m(CaCO3) m[c(HCl)V(HCl)-c(NaOH)V(NaOH)]创10-3M(CaCO3) = 2m(0.2500?25.000.2012创5.84)10-3 100.09=0.8466 =2′0.3000 30 第6章 酸碱平衡 6-1．计算pH=5.00时，0.10mol?L-1的HAc溶液中各型体的分布系数及平衡浓度。 解： pH=5.00 时 cr(H+)1?10?5δ(HAc)???0.36 +θ?5?5cr(H)?Ka1.0?10?1.75?10Kaθ1.75?10?5δ(Ac)???0.64 +θ?5?5cr(H)?Ka1.0?10?1.75?10--或 δ(Ac?)?1δ (HA?c)?10.?360.64c(HAc)?c(HAc)?δ(HAc)?0.10?0.36?0.036(mol?l-1) c(Ac-)?c(HAc)?δ(Ac-)?0.10?0.64?0.064(mol?L-1) 6-2．计算0.10 mol·L-1 HCOONH4溶液的pH。 解：已知 Kaθ(NH4+)=5.64×10-10 Kaθ(HCOOH)=1.77×10-4 pKaθ(NH4+)=9.25 pKaθ(HCOOH)=3.75 +pH?[pKaθ(NH4)?pKaθ(HCOOH)]/2?9.25?3.75?6.50 26-3．欲配制pH=5.00的缓冲溶液，现有0.1mol?L-1的HAc溶液100mL，应加0.1mol?L-1的NaOH溶液多少mL? 解：设加入0.1mol·L-1的NaOH溶液x mL，溶液总体积为(100+x)mL，有如下反应： HAc+NaOH=NaAc+H2O 反应后 c(HAc)=代入公式 0.1x0.1(100?x)-) c(Ac? 100?x100?xpH?pKaθ?lgcr(碱) cr(酸) 31 5?4.74?lg0.1x 0.1(100?x)x=65mL 即在100mL 0.1 mol·L-1的HAc溶液中加65mL 0.1 mol· L-1 的NaOH就可配制成165mL pH=5缓冲溶液。 6-4．取50mL 0.10mol?L-1某一元弱酸溶液，与20mL 0.10mol?L-1 NaOH溶液混合，稀 θ释到100mL，测得此溶液的pH=5.25，求此一元弱酸的Ka。 解：设此一元弱酸为HA HA+NaOH=NaA+H2O 则平衡时溶液为HA-A-组成缓冲体系。由 cr(A-) pH?pK?lgcr(HA)θacr(A-)0.10?20.00 pK?pH?lg?5.25?lgcr(HA)0.10?50.00?0.10?20.00θaθθpKa?5.43 Ka?3.7?10?6 6-5．称取CCl3COOH 16.34g和NaOH 3.00g溶于水并稀释至1.00L。(1)此溶液的pH是多少？(2)要配成pH为0.64的缓冲溶液，应在此溶液中加入多少量的强酸或强碱？已知 Kaθ(CCl3COOH)=0.23，Mr(CCl3COOH)=163.4。 解： (1) c(CCl3CO2H)?m(CCl3CO2H)16.34??0.10(mol?L?1) M(CCl3CO2H)V163.4?1.0c(NaOH)?m(NaOH)3.0??0.075(mol?L-1) M(NaOH)V40.0?1.0NaOH+CCl3CO2H=CCl3CO2Na+H2O c(CCl3CO2Na)=c(碱)=0.075(mol?L-1) 32 c(CCl3CO2H)?c(酸)?0.10?0.075?0.0251(mol?L-1) pH?pKaθ?lg(2)设加入强酸n(HCl)mol cr(碱)0.075?0.64?lg?1.12 cr(酸)0.025pH?pKaθ?lgcr(碱)n(碱) ?pKaθ?lgcr(酸)n(酸)0.64?0.64?lg0.075?1.0?n 0.025?1.0?nn(HCl)?0.025mol 6-6．把0.30 mol·L-1 HCl溶液和0.40 mol?L-1 NH3溶液各50mL相混合，计算此溶液的pH。 解：有如下的反应式和平衡表达式 -NH3+HCl?NH+4+Cl NH3+H2Oθb+NH4+OH- +cr(NH4)cr(OH-) K?cr(NH3)混合后的总体积为100.0mL 设 cr(OH-)=x, cr (NH3)=0.050-x≈0.050, cr (NH4+)=0.150+x≈0.150 θ Kb?(0.150)(x)10-6 ?1.8?10?5 x=6.0× 0.050 pOH=5.22 pH=14-5.22=8.78 6-7．把75.0 mL 0.1mol?L-1 NaOH溶液和50.0 moL 0.2mol?L-1 NH4Cl溶液相混合，计算此溶液的pH。 解：有如下的反应式 33 - NH+4+OH?NH3+H2O达到平衡前各物质的初始浓度分别为 c(NH+4)?c(NH3)?2.5?0.020(mol?L-1) 1257.5?0.060(mol?L-1) 125并有如下平衡方程式且设c (OH-)=x mol·L-1 NH3 + H2O + NH4 + OH- 平衡时 0.060-x 0.020+x x (0.020?x)x0.020x?1.8?10?5 ?1.8?10?5 即 0.060(0.060?x)cr (OH-)=5.4×10-5 pOH=4.27 pH=14-4.27=9.73 6-8. 写出下列各酸的共轭碱。 共轭酸 共轭碱 HCN CN- ?HCO3 2?CO3 ?N2H5 C2H5OH C2H5O- H2PO4 ?HPO24 ??Fe(H2O)36 N2H4 [Fe(H2O)5(OH)]2+ 6-9. 写出下列各碱的共轭酸 共轭碱 共轭酸 2?CO3 ?HCO3 HC2O4 H2C2O4 ?S2- HS- H2PO4 H3PO4 ? NCu(H2O)2(OH)2 [ Cu(H2O)3(OH)] + NH+ 6-10．下列溶液浓度均为0.10 mol?L-1，试按pH递增次序排列：H2CO3、HI、NH3、NaOH、KCN、KBr、NH4Br。 解： HI NH4CN Na2HPO4 (NH4)2HPO4 NaNH4HPO4 NaAc+H3BO3 H2SO4+HCOOH 34 解：(1)NH4CN的PBE： (2)Na2HPO4的PBE： (3)(NH4)2HPO4的PBE： [H+]+[HCN]=[NH3]+[OH-] [H+]+[H2PO-4]+2[H3PO4]=[PO3-]+[OH-] 4-[H+]+[H2PO-4]+2[H3PO4]=2[NH3]+ [PO3-]+[OH] 4(4)NaNH4HPO4的PBE： [H+]+[H2PO-4]+2[H3PO4]=[NH3]+ [PO3-]+[OH-] 4-(5)NaAc+H3BO3的PBE： [H+]+[HAc]=[OH-]+[H2BO3] (6)H2SO4+HCOOH的PBE：[H+]=[OH-]+[HSO-4]+2[SO2-]+[COOH-] 4 35 第7章 酸碱滴定法 7-1．下列物质能否分步滴定，应选用何种指示剂，为什么？ (1)0.10mol·L-1H2C2O4 (2)0.10mol·L-1H2SO4 (3)0.10mol·L-1洒石酸 (4)0.10mol·L-1柠檬酸 (5)0.10mol·L-1乙二胺 解：(1)0.10mol·L-1H2C2O4(pKθal=1.23 pKθa2=4.19) ∵ crKθa1＞10-8 crKθa2＞10-8 Kθa1/Kθa2＜104 ∴两级解离的H+能滴定，且一起被滴定(即不能分步滴定)，产物为碱 ∵ crKθb1/Kw＞20，crKθb1＞500 ∴[OH]r=K-θb1?cr?Kθwcr10?140.10????2.3?10?6 θ?5Ka236.4?103 pOH=5.64 pH=8.36 选酚酞作指示剂 (2)0.10mol·L-1H2SO4 ∵H2SO4是强酸，二级解离的H+一起被滴定，用酚酞作指示剂，由于是强碱滴定强酸，pH终=7.00 (3)0.10mol·L-1酒石酸 pKθal=3.04 pKθa2=4.37 ∵crKθa1＞10-8 crKθa2＞10-8 Kθa1/Kθa2＜104 故 两级解离的H+一起被滴定，只有一个突跃，终点时生成酒石酸钠 ∴ Kθb1= Kθw1.0?10?14?9.63 ??10θ?4.37Ka210cr0.05??500 θ?9.63Kb110 36 pOH=5.55 pH=8.45 选用酚酞指示剂 (4)0.10mol·L-1柠檬酸 pKθal=3.15 pKθa2=4.77 pKθa3=6.39 ∵crKθa1=0.10×10-3.15=10-4.15＞10-8 crKθa2=(0.10/2)×10-4.78=10-6.08＞10-8 crKθa3=(0.10/3)×10-6.04=10-7.88＞10-8 ∴三级解离的H+都能被滴定 Kθa110?3.151.634 ??10?10θ?4.78Ka210Kθa210?4.78??6.40?101.62?104 θKa310∴三级解离的H+不能分别滴定，只有一个突跃，生成柠檬酸钠 Kθw1.0?10?14?7.6 Kb1?θ??10?6.40Ka310θcrKθb1110?7.6?0.1???20 Kθw410?10?14crKθb116.0?0.1?4?10?500 ?7.610θ∴[OH-]r=Kcr?10?7.6?b1·0.1?10?4.6 4pOH=4.6 pH=9.4 ∴选百里酚酞作指示剂。 (5)0.10mol·L-1乙二胺 37 pKθbl=4.07 pKθb2=7.15 crKθb1=0.1×10-4.07=10-5.07＞10-8 crKθb2=0.05×10-7.15=10-8.45≈10-8 Kθb110?4.073.08 θ??7.15?10?10 4Kb210∴两级解离的OH-一起被滴定 pKθa1=14-7.15=6.85 pKθa2=14-4.07=9.93 ∴crKθa1θ0.13?105.37?500 ??106.850.1?10?6.85?3?14?105.67?20 10θcrKa1Kθw[H+]r=KpH=4.2 cr?10?6.85?a1·0.1?10?4.2 3选溴酚蓝作指示剂。 7-2．计算下列溶液的pH值 (1)0.025mol·L-1HCOOH溶液 (2)1.0×10-4 mol·L-1NaCN溶液 (3)0.10mol·L-1NH4CN溶液 (4)0.10mol H3BO3溶液 解：(1)0.025mol·L-1HCOOH(pKθa=3.75) crKθa0.025?10?3.75??20 θ?14Kw10∴ cr0.025??140?50 0Kθa10?3.75 38 2?Kθa?Kθa?4Kθa?cr[H]r= 2+ ?10?3.75?(10?3.75)2?4?10?3.75?0.025= 2=10-2.69 pH=2.69 (2)1.0×10-4 mol·L-1NaCN溶液 pKθb=4.79 crKθb1.0?10?4?10?4.79??20 θ?14Kw10cr1.0?1?40∴ θ??500 Kb10?4.79θθ2θ?K?K?4Kbab?cr[OH-]r= 2?10?4.79?(10?4.79)2?4?10?4.79?10?4?10?4.51 = 2pOH=4.51 pH=9.49 (3)0.10mol·L-1NH4CN溶液 θpKθHCN=9.21 pKNH??9.26 4 crKaθNH+4Kθw0.10?10?9.26cr0.10??20??20 ?14θ?9.2110KaHCN104∴[H+]r= pH=9.2 θKaKθNH+?10?9.21?10?9.26?10?9.2 HCN·(4)0.10mol H3BO3溶液(pKθa1=9.23) 39 cr?0.10?9.23?500 θ10Ka1crKθa10.10?10?9.23??20 Kθw10?14∴[H+]r=crK pH=5.12 7-3．称取CaCO30.5000g溶于50.00mL HC1中，多余的酸用NaOH回滴，耗碱6.20mL，1mL NaOH溶液相当于1.010mL HC1溶液，求这两种溶液的浓度。 解：已知 mCaC3O?0.5000 g VHC1=50.00mL VNaOH=6.20mL 1mL NaOH=1.010mL HC1 求：c(NaOH)、c(HCl) CaCO3~2HC1~2NaOH ∴θa1?0.10?10?9.23?10?5.12 (50.00?6.20?1.010)0.5000·(HC1)c??1000 2100.09c(HCl)=0.2284mol·L-1 c(NaOH) = c(HCl)×1.010=0.2307 mol·L-1 7-4．0.1000 mol·L-1的二元酸H2A(Kθa1=3.0×10-3， Kθa2=2.0×10-7)能否分步滴定？如果能，计算各计量点时的pH值。 解： crKθa1=0.1000×3.0×10-3＞10-8 crKθa2=0.05000×2.0×10-7＞10-8 Kθa13.0?10?3 θ??1.5?104?104 ?7Ka22.0?10∴能分步滴定 第一计量点生成NaHA 40 crKθa20.05?2.0?10?7 ??20 θ?14Kw10[H+]r=KpH=4.61 第二计量点生成Na2A θa1?Kθa2?3.0?10?3?2.0?10?7?2.45?10?5 Kθw1.0?10?14Kb1?θ??0.50?10?7 ?7Ka22.0?10θcr0.033??500 θ?7Kb10.50?10[OH-]r=Kθ?7·c?0.50?10?br0.1?10?4.39 3pOH=4.39 pH=9.61 7-5．称取仅含有Na2CO3和K2CO3的试样1.000g溶于水后以甲基橙作指示剂，滴于终点时耗去0.5000 mol·L-1 HC1 30.00mL。试计算样品中Na2CO3和K2CO3的质量分数。[M(Na2CO3)?105.99g?mol?1 M(K2CO3)?138.21g?mol?1] 解：设Na2CO3为x克，则K2CO3为(1-x)g 1?x?0.5000?30.00?x ??2???1000?105.99138.21?解之：x=0.1205 K2CO3为1-0.1205=0.8795(g) ∴w(K2CO3)= 0.8795?0.8795 1.0000.1205?0.1205 1.000w(Na2CO3)= 7-6．测定某一混合碱，试样量为1.000g，酚酞作指示剂，滴至终点需0.2500 mol·L-1HC1 20.40mL，再以甲基橙为指示剂，继续以HC1滴至终点，需HC1溶液28.46mL，试求该混 41 合碱的组成及质量分数。 解：V1＜V2，其组成为Na2CO3与NaHCO3 w(Na2CO3)= 0.2500?20.40?1.000105.991000?0.5405 84.011000?0.169 w(NaHCO3)= ?28.46?20.40??0.2500?1.0007-7．有浓H3PO4 2.000g，用水稀释定容为250.0mL，取25.00mL，以0.1000 mol·L-1NaOH20.04mL滴定于终点(用甲基红作指示剂)，计算H3PO4的百分含量。 解：用甲基红作指示剂，H3PO4滴定至NaH2PO4 H3PO4+NaOH= NaH2PO4+ H2O w(H3PO4)= c(NaOH)?V(NaOH)?M(H3PO4)98.000.1000?20.04?10001000?0.9820 ?2.0000.2000?25.00250.07-8．含有Na2HPO4·12H2O和NaH2PO4·H2O混合试样0.6000g，用甲基橙指示剂以0.1000 mol·L-1HC1 14.00mL滴定至终点，同样重量的试样用酚酞作指示剂时需用5.00mL 0.1200 mol·L-1NaOH滴至终点，计算各组分的质量分数。 解：用甲基橙作指示剂(3.1~4.4)，把Na2HPO4滴到NaH2PO4。 ∵[Mr(Na2HPO4?12H2O)?358.14,Mr(NaH2PO4?H2O)?138] w(Na2HPO4?12H2O)?0.1000?14.00?358.14?0.8360 1000?0.6000用酚酞作指示剂把NaH2PO4滴至Na2HPO4 w(NaH2PO4?H2O)?0.1200?5.00?138?0.138 1000?0.60007-9．用移液管移取100mL乙酸乙酯放入盛有50.00mL 0.2378 mol·L-1的KOH溶液的回流瓶中，加热回流30min，使乙酸乙酯完全水解： CH3CH2OCOCH3+OH-=CH3CH2OH+CH3COO- 42 剩余未反应的KOH用0.3172 mol·L-1的HC1滴定，用去32.75mL，计算乙酸乙酯的含量(g·mL-1)，滴定时应选什么指示剂，为什么？ 解：Mr(乙酸乙酯)=88 ???50.00?0.2378?0.3172?32.75??88?0.1322?10?2g?mL?1 1000?100选酚酞作指示剂 7-10．测某有机物中的氮含量，样品重0.8880g，用浓H2SO4催化剂将其蛋白质分解成NH+L-1的HC1溶液20.00mL吸收，剩余的4，然后加浓碱蒸馏出NH3，用0.213 3 mol·HC1用0.1962 mol·L-1的NaOH溶液5.50mL滴定至终点，计算试样中氮的百分含量。 解： w(N)= ?0.2133?20.00?0.1962?5.50??14.01?0.05027 1000?0.8880 43 第8章 沉淀—溶解平衡 8-1. 已知25℃时PbI2在纯水中溶解度为1.29×10-3 mol?L-1，求PbI2的溶度积。 解： PbI2Pb2++2I- 根据题意：[Pb2+]=1.29×10-3 mol?L-1 ，[I-]=2[Pb2+]=1.29×2×10-3 mol?L-1 2+-2 Ksθp=[Pb]]r[Ir=-9-3-3(1.创2910)(2.5=8.6×81100 )8-2. 已知25℃时BaCrO4在纯水中溶解度为2.91×10-3 g?L-1，求BaCrO4的溶度积。 解： BaCrO42+2-4r Ba2++CrO2-42.91创10-32.9110-3 [Ba]r=[CrO]= =M(BaCrO4)253.32-3轾2.91′10θ2+2- Ksp=[Ba]r[CrO4]r=犏犏253.32臌2=1.32 10-10 8-3. AgIO3和Ag2CrO4的溶度积分别为9.2×10-9和1.12×10-12，通过计算说明： (1)哪种物质在水中溶解度大？ (2)哪种物质在0.010mol?L-1的AgNO3溶液中溶解度大？ 解：(1) AgIO3- [IO3]r=[Ag+]r=- Ag++IO3θKsp(AgIO3)=9.2?10-99.6醋10-5(molL-1) Ag2CrO4在水中的溶解度s即[CrO42-]离子的浓度 Ag2CrO42- 2Ag++CrO4 2s s [Ag]r2[CrO42-]r=Kθsp(Ag2CrO4) [CrO]=2-4r3θKsp(Ag2CrO4)-121.12′10=3=6.5醋10-5(molL-1) 44 纯水中AgCrO4溶解度小于AgIO3。 44 (2)在0.010mol·L-1的AgNO3溶液中 [IO]=-3rKsθp(AgIO)3[Ag+]r9.2′10-9==9.2醋10-7(molL-)1 0.0101.12′10-12==1.12醋10-8(molL-1) 2(0.010) [CrO]=2-4rθKsp(Ag2CrO4)[Ag+]2r 在0.010mol·L-1 AgNO3水溶液中AgIO3溶解度大于Ag2CrO4。 8-4. 某溶液含有Fe3+和Fe2+，其浓度均为0.050 mol?L-1，要求Fe(OH)3完全沉淀且不生成Fe(OH)2沉淀，需控制pH在什么范围？ θθ解：Ksp[Fe(OH)2]=4.87′10-17 Ksp[Fe(OH)3]=2.64 10-39 Fe(OH)3θFe3++3OH- 3+-3 Ksp[Fe(OH)3]=[Fe]r [OH]r [OH]r=-3θKsp[Fe(OH)3] 3+[Fe]r当[Fe3+]<10-6mol·L-1时，认为定量沉淀完全。 [OH]r=pH=3.1 -32.64′10-39-11 =1.38 1010-6 Fe(OH)2开始沉淀时pH： Fe(OH)2Fe2++2OH- θKsp[Fe(OH)2][OH]r=-[Fe2+]r=4.87′10-17=3.12 10-8 0.05pH=6.5 8-5. 现有100mLCa2+和Ba2+的混合溶液，两种离子的浓度均为0.010 mol?L-1。 (1)用Na2SO4做沉淀剂能否将Ca2+和Ba2+分离？ 45 (2)加入多少克固体Na2SO4才能达到BaSO4完全沉淀的要求(忽略加入Na2SO4引起的体积变化)？ θθ解： (1)Ksp(CaSO4)=7.10 10-5 (BaSO4)=1.07 10-10 Ksp当BaSO4开始沉淀时所需[SO42-]的最低浓度为 [SO4]r=2-θKsp(BaSO4)[Ba2+]r1.07′10-10-4 ==1.07 1010-6[SO42-]=1.07×10-4 mol·L-1 2-此时溶液中：[Ca2+]r[SO4]r=0.010创1.0710-4 =1.07?10-6θKsp(CaSO4) 当BaSO4沉淀完全时，CaSO4尚未生成，Na2SO4可将Ba2+和Ca2+分离。 (2) Ba2++SO42-BaSO4 100mL 0.010mol·L-1的Ba2+的物质的量为： n(Ba2+)=c(Ba2+)V(Ba2+) 沉淀时所需Na2SO4质量为： m(Na2SO4)=c(Ba2+)V(Ba2+)M(Na2SO4) =0.010×0.1×142.01=0.142(g) 8-6.某溶液中含Cl-和I-各0.10 mol?L-1，通过计算说明能否用AgNO3将Cl-和I-定量分离。Ksp(AgCl)=1.77?10θ-10θ Ksp(AgI)8.51 10-17 =8.51′10-1710-6解：当AgI沉淀完全时：[Ag]r=此时：[Ag]r[Cl]r=8.51?10尚无AgCl生成 +--11+θKsp(AgI)[I]r-=8.51 10-11 θ′0.18.51 10-12 故：AgNO3可将将Cl-和I-定量分离。 46 8-7. 将5.0×10-3 L 0.20 mol?L-1的MgCl2溶液与5.0×10-3 L 0.10 mol?L-1的NH3·H2O溶液混合时，有无Mg(OH)2沉淀生成？为了使溶液中不析出Mg(OH)2沉淀，在溶液中至少要加入多少克NH4Cl固体？(忽略加入固体NH4Cl后溶液的体积变化) θθ 解：已知Kb(NH3×H2O)=1.77?10-5,Ksp[Mg(OH)2]5.61 10-12，等体积混合后溶液 浓度减半： [Mg2+]=0.10 mol?L-1 [NH3·H2O]= 0.050 mol?L-1 ∵， cr0.050??2825?500 Kθb1.77?10?5θ?5?4·c?1.77?10?0.050?9.41?10 br∴ [OH-]r=Kθ Q?[Mg2?]r[OH-]r2?0.10?8.85?10?7?8.85?10?8?Kspθ∴有Mg(OH)2沉淀生成。Q?[Mg2?]r[OH-]r2?Ksp 为了使溶液中不析出Mg(OH)2沉淀，则： 5.61?10?12[OH]r???5.61?10?112? [Mg]r0.10-2θKsp[OH-]r?5.61?10?11?7.49?10?6设溶液中需要加入x克固体NH4Cl才能不生成Mg(OH)2沉淀，有 θpOH?pKb?lgcrbcracrbcra0.050?cra?0.118craθ?lg[OH?]r??lgKb?lg ?lg(7.49?10?6)??lg(1.77?10?5)?lg?m(NH4Cl)?0.118mol?L?1?0.010L?53.5g?mol?1?0.063g 47 8-8.痛风病表现为关节炎和肾结石的症状，其原因是血液中尿酸(HUr)和尿酸盐(Ur-)含量过高所致。 (1)已知37℃下NaUr的溶解度为8.0 mmol?L-1，当血清中Na+浓度恒为130 mmol?L-1时，为了不生成NaUr沉淀，最多允许尿酸盐(Ur-)浓度为多少？ (2)尿酸的离解平衡为HUr H++Ur- ，37℃ pKaθ=5.4，已知血清pH为7.4，由上 面计算的尿酸盐浓度求血清中尿酸的浓度。 (3)肾结石是尿酸的结晶，已知37℃时尿酸在水中的溶解度是0.5 mmol?L-1，在尿液中尿酸和尿酸盐总浓度为2.0 mmol?L-1，求尿酸晶体析出时尿液pH为多少？ 解：（1）根据NaUr的溶解度为8.0 mmol?L-1，可得到： θKsp?[Na?]r[Ur?]r?0.0082?6.4?10?5 当血清中Na+浓度恒为130 mmol?L-1时，要使得不生成NaUr沉淀，则有 θQ(NaUr)?Ksp(NaUr),θcr(Na?)?cr(Ur?)?Ksp?6.4?10?50.13?cr(Ur)?6.4?10???5 6.4?10?5cr(Ur)??4.9?10?4(mol?L?1)0.13即溶液中最多允许尿酸盐(Ur-)浓度为4.9×10-4 mol?L-1。 （2）由题可知： [H?]r[Ur?]r10?7.4?4.9?10?4K???10?5.4[HUr]r[HUr]rθa [HUr]r?10?7.4?4.9?1010?5.4?4?4.9?10?6(mol?L?1)（3）由题可知：37℃时尿酸在水中浓度刚好是0.5 mmol?L-1时，达到平衡： pH?pKa?lg θcr(HUr)0.5?5.4?lg?5.88 cr(Ur?)2?0.5 48 第9章 重量分析法和沉淀滴定法 9-1. 称取某可溶性盐0.1616g，用BaSO4重量法测定其硫含量，称得BaSO4沉淀为0.1491g，计算试样中SO3的质量分数。 解：w(SO3)=m(SO2) m1M(SO3).m(BaSO4) M(BaSO4)M(SO3)m(BaSO4) M(BaSO4).m m(SO3)= w(SO3)= =80.06′0.1491=0.3665 233.39′0.16169-2. 称取磷矿石试样0.4530g，溶解后以MgNH4PO4形式沉淀，灼烧后得Mg2P2O7 0.2825g，计算试样中P及P2O5的质量分数。 解： m(P)m2M(P).m(Mg2P2O7)m(P)=M(Mg2P2O7)w(P)=w(P)=2′M(P).m(Mg2P2O7)2创30.970.2825==0.1735M(Mg2P2O7).m222.60′0.4530 w(P2O5)=M(P2O5).m(Mg2P2O7)141.95′0.2825==0.3977 M(Mg2P2O7).m222.60′0.45309-3. 称取纯NaCl 0.1169g，加水溶解后，以K2CrO4为指示剂，用AgNO3标准溶液滴定时共用去20.00mL，求该AgNO3溶液的浓度。 解： Ag++Cl-=AgClˉn(AgCl)=n(NaCl)c(AgCl)?V(AgCl)m(NaCl)M(NaCl) 49