(6)0.10 mol·L-1 H2SO4。
答案:(1)0.10mol·L-1 ClCH2COOH,pKa?2.86
QKa?c?10?2.86?10?1.00?20Kw Ka10?2.86?1.86?3??1.00?10?2.5?10c10∴应用近似式:[H]??Ka(c?[H?]) ?2?解一元二方程:[H]?Ka[H]?Kac?0
[H?]?1.1?10?2mol/L pH=1.96
(2)0.10mol·L-1 (CH2)6N4
pKb=8.87
QKbc?10?8.87?0.10?10?9.87?20Kw
Kb10?8.87??10?7.87?2.5?10?3 c0.10∴可用最简式
[OH?]?Kbc?10?8.87?0.10?10?4.94
pH=pKw-pOH=14.00-4.94=9.06
(3)0.010mol·L-1氨基乙酸(HA)
? H2A??????HA?????ApKa2.35pKa9.7812∵Ka1与Ka2相差较大,[HA]≈c(HA)
Ka2c(HA)?10?9.78?0.010?10?11.78?20Kwc(HA)/Ka1?0.010?10?2.35?2.2?20
Ka2c(HA)10?9.78?0.010?[H]???10?6.15
c(HA)0.0101?1??2.35Ka110pH=6.15
(4)氨基乙酸溶液等电点
[H2A+]=[A-]
[H?][HA]Ka2[HA] ??Ka1[H][H?]?Ka1Ka2?10?2.35?9.78?10?6.06
pH=6.06
(5)0.10mol·L-1 Na2S pKa1 7.05 pKa2 12.92
先按一元弱碱处理,
pKb1 pKb2
1.08 6.95
Kb1/c?10?1.08/0.10?10?0.08?2.5?10?3
∴用近似式, [OH]???Kb1(c?[OH?])
?1.23解一元二次方程得,[OH]?10,pH=12.77
2?10?6.95?5.42??10??1 此时, ??1.23[OH]10因此,按一元弱碱处理合理。
(6)0.010mol·L-1 H2SO4 pKa2=1.92
H2SO4=H++HSO-4(强酸+弱酸)
质子条件: [H+] = [SO42-] + c(H2SO4) + [OH-]
2Kb2[H]?[H?]???Ka2c(HSO4)Ka2?[H]?1.92??c(H2SO4)
10?0.010?0.01010?1.92?[H?]解一元二次方程得,[H+]=10-1.84 pH=1.84
3.8 计算下列溶液的pH:
(1)50mL 0.10 mol·L-1H3PO4;
(2)50mL 0.10 mol·L-1 H3PO4+25mL 0.10 mol·L-1 NaOH; (3)50mL 0.10 mol·L-1 H3PO4+50mL 0.10 mol·L-1 NaOH; (4)50mL 0.10 mol·L-1 H3PO4+75mL 0.10 mol·L-1 NaOH。
答案:
(1)50mL 0.10mol·L-1 H3PO4
质子条件: [H+]=[H2PO4-]+2[HPO42-]+3[PO43-]+[OH-] [H+]=
Ka1[H3PO4]?2Ka23Ka2Ka3?1???[H?][H?]2?[H]?? ?先按一元弱酸处理,
Ka110?2.16??10?1.16?2.5?10?3 c0.10∴用近似式,[H]??Ka1?c?[H?]?
解一元二次方程得,[H+]=10-1.64 pH=1.64
Q2?10?7.21?5.27??10??1 ??1.64[H]102Ka2∴以上结果合理。
(2)50mL 0.10mol·L-1 H3PO4+25mL 0.10mol·L-1 NaOH
c(H3PO4)?c(H2PO?4)?先用最简式,
25?0.10?0.033mol?L?1
50?25[H?]?c(H3PO4)?2.16K?K?10 aa?11c(H2PO4)因此,[H+]与c(H3PO4),c(H2PO4-)相比,不可忽略,应用近似式
c(H3PO4)?[H?][H]?Ka1 ??c(H2PO4)?[H]?解方程得,
[H+]=10-2.29
pH=2.29
(3)50mL 0.10mol·L-1 H3PO4+50mL 0.10mol·L-1 NaOH
c(H2PO?4)?50?0.10?0.050mol?L?1
50?50∵Ka1与Ka2相差较大,[H2PO-4]=c(H2PO-4)
?Ka2c(H2PO4)?10?7.21?0.050?10?8.51??20Kw?c(H2PO4)/Ka1?0.050/10?2.16?7.2?20
∴用近似式,
[H]?
?
?Ka2c?H2PO4?1??c?H2PO4?Ka110?7.21?0.050?
0.0501??2.1610
?10?4.71pH?4.71
(4)50mL 0.10mol·L-1 H3PO4+75mL 0.10mol·L-1 NaOH
c(H2PO?4)?50?0.10?25?0.10?0.020mol?L?1
50?750.10?25?c(HPO2)??0.020mol?L?1 450?75先按最简式,
c(H2PO??7.214) [H]?K?K?10a2a22?c(HPO4)?∵c(H2PO4)?[OH]?[H]
???c(HPO24)?[H]?[OH]
???∴按最简式计算合理,pH=7.21
3.9 配制pH为2.00和10.00的氨基乙酸缓冲溶液各100mL,其缓冲物质总浓度为0.10mol·L-1。
问需分别称取氨基乙酸(NH2CH2COOH)多少克?加1.0 mol·L-1HCl或1.0 mol·L-1NaOH各多少毫升?(Mr=75.07)
答案:
??? H2A??p????HA?????AKa?2.35pKa?9.7812(a)配制pH=2.00的缓冲溶液,应加入HCl
Zero Level:c(HCl),H+A-,H2O
质子条件 : [H+]+[H2A+]=[A-]+[OH-]+c(HCl)
?[H]cc(HCl)=[H+]+[H2A+]=[H+]+?
[H]?Ka1?10?2.0010?2.00?0.10??2.00?0.079mol?L?1 ?2.3510?10V(HCl)?0.079?100?7.9mL
1.0m(H?A?)?cVM?0.10?100?10?3?75.07?0.75g
(b)配制pH 10.00的缓冲溶液,应加入NaOH
Zero Level:c(NaOH),H+A-,H2O
质子条件 :c(NaOH)+[H+]+[H2A+]=[A-]+[OH-]
c(NaOH)?[OH]?[A]?[OH]??9.78???Ka2c[H?]?Ka2
?10?4.00?V(NaOH)?10?0.10?1?0.062mol?L10?10.00?10?9.780.062?100?6.2mL1.0
m(H?A?)?0.75g解法2
按共轭酸碱体系计算