无机及分析化学答案.docx

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无机及分析化学答案

1.根据下列酸碱的解离常数，选取适当的酸度是共轭碱来配置PH=4.50和PH=10.00的缓冲溶液，其共轭酸，碱的浓度比应是多少？

HAC，NH3·H2O，H2C2O4，NaHCO3，H3PO4，NaAC，NaHPO4，C6H5NH2，NH4cl

解：

选择HAC和NaAC来配置PH=4.50的缓冲液，共轭酸碱的浓度比可由以下来计算

检表得：

KaΘ（HAC）=1.8×10-5Kbθ（AC-）=Kw/KaΘ=10-14/（1.85×10-5）=5.6×10-10

由PH=14-Pkbθ+lg（（C（AC-））/（C（HAC）））可得

4.50=14-lg（5.6×10-10）+lg（（C（AC-））/（C（HAC）））

解得：

（C（AC-））/（C（HAC））=4/7=1.74

选择NH3·H2O和NH4cl来配制PH=10.00的缓冲液，共轭酸碱的浓度比如下

Kbθ（NH3·H2O）=1.8×10-5

PH=14-Kbθ（NH3·H2O）+lg（C（NH3·H2O）/C（NH4cl））

10=14-lg（1.8×10-5）+lg（C（NH3·H2O）/C（NH4cl））

解得：

C（NH3·H2O）/C（NH4cl）=5:

1

2.欲配制250mlPH=5.00的缓冲液，问在125ml，1.0mol·L-1NaAC溶液中应加入多少毫升6.0mol·L-1溶液？

解：

由题意得可设还应加入xml，6.0mol·L-1的HAC溶液

检表得KaΘ（HAC）=1.8×10-5

PH=Pkaθ（HAC）+lg（（C（AC-））/（C（HAC）））

5=-lg（1.8×10-5）+lg（（C（AC-））/（C（HAC）））

解得：

（C（AC-））/（C（HAC））=1.82

n（AC-）=0.125×1mol·L-1=0.125mol；n（HAC）=6x×10-3mol

0.125/（0.125+x×10-3）/（6x×10-3/（0.125+x×10-3））=0.125/（6x×10-3）

解得：

x=11.6ml

3.计算下列各溶液的PH：

（3）20.0ml0.10mol·L-1NaOH和20.0ml0.20mol·L-1NH4cl溶液混合

解：

由题意的

检表可得

Kb（NH3）θ=1.8×10-5；Kaθ（NH4+）=Kw/Kb（NH3）θ=10-14/（1.8×10-5）=5.56×10-10

n（OH-）=0.002moln（NH4+）=0.004mol

C（NH3·H2O）=0.002/（0.02+0.02）=0.05mol·L-1

C（NH4+）=0.02/（0.02+0.02）=0.05mol·L-1

PH=Pkaθ（NH4+）+lg（C（NH3·H2O）/C（NH4cl））=-lg（5.56×10-10）+0=9.26

（5）20.0ml0.10mol·L-1Hcl和20.0ml0.20mol·L-1NaAC溶液混合

混合前：

n（H+）=0.002moln（AC-）=0.0004mol

混合后：

C（HAC）=0.002/（0.02+0.02）mol·L-1=0.05mol·L-1

C（AC-）=0.002/（0.02+0.02）mol·L-1=0.05mol·L-1

PH=Pkaθ（HAC）+lg（（C（AC-））/（C（HAC）））检表得：

Pkaθ（HAC）=1.8×10-5

=-lg（1.8×10-5）+lg（0.05/0.05）

=4.74

（9）300.0ml0.5mol·L-1H3PO4与400.0ml1.00mol·L-1NaOH的混合液

ｎ（H3PO4）＝０.３×０.５＝０.15molC（OH-）=0.4×1mol=0.4mol

Kaθ（HPO42-）=4.5×10-13

混合后：

n（Na3PO4）=0.1mol

n（Na2HPO4）=0.05mol

则：

n（Na3PO4）/n（Na2HPO4）=2

PH=Kaθ（HPO42-）+lg2=-lg（4.5×10-13）+lg2=12.65

1.今有2.00L的0.5001.00mol·L-1NH3（aq）和2.0L的0.500mol·L-1Hcl溶液，若配制PH=9.00的缓冲溶液，不允许再加水，最多能配制多少升缓冲溶液，其中C（NH3），C（NH4+）各为多少？

解：

由表可知：

Kb（NH3）θ=1.8×10-5

则PH=14-Kbθ（NH3·H2O）+lg（C（NH3·H2O）/C（NH4cl））

=9

即：

PH=14-4.74+lg（C（NH3·H2O）/C（NH4cl））=9

得lg（C（NH3·H2O）/C（NH4cl））=-0.26

解得C（NH3·H2O）/C（NH4cl）=0.55

设xLNH3·H2OyLHCl

则有C（NH3·H2O）=n（NH3·H2O）/V总=0.5（x-y）/（x

+y）mol·L-1

C（NH4+）=n（Hcl）/V总=0.5y/（x

+y）mol·L-1

即C（NH3·H2O）/C（NH4+）=0.55

解得x/y=1.55

若要溶液最多，只需令x=2.00L，则y=1.3L

此时C（NH3·H2O）=0.5（x-y）/（x

+y）mol·L-1=0.11mol·L-1

C（NH4+）=n（Hcl）/V总=0.5y/（x

+y）mol·L-1=0.2mol·L-1

2.列表指出下列配合物的形成体、配体、配位原子和形成体的配位数；确定配离子和形成体的配位数；确定配离子和形成体的电荷数，并给出他们的命名。

（1）[Crcl2（H2O）4]cl（3）K2[Co（Ncs）4]（5）[Ptcl2（NH3）2]

（7）[Fe（edta）]-（9）Cr（Co）6（11）[Mn（CN）5]

[Crcl2（H2O）4]cl

K2[Co（Ncs）4]

[Ptcl2（NH3）2]

[Fe（edta）]-

Cr（CO）6

[Mn（CN）5]

形成体

Cr3+

Co2+

Pt2+

Fe3+

Cr

Mn3+

配体

:

H2O;cl-

：

Ncs

：

cl；NH3

：

edta

：

CO

：

CN

配位原子

Cl;O

N

Cl；N

N；O

C

C

形成体配位数

6

4

4

6

6

5

配离子电荷数

1

2负离子

0

1负离子

0

2负离子

形成体电荷数

3

2

2

3

0

3

命名

氯化二氯·四水合铬（Ⅲ）

四硫氰酸根合钴（Ⅱ）酸钾

二氯·二氨和铂（Ⅱ）

乙二胺四乙酸合铁（Ⅲ）离子

四羟基合铬（0）

五氰根合锰（Ⅲ）酸钾

3.计算下列取代反应的标准平衡常数

（1）Ag（NH3）2+（aq）+2S2O32-（aq）=Ag（S2O3）22-（aq）+2NH3（aq）

（2）Fe（C2O4）33-（aq）+6CN-（aq）=Fe（CN）63-（aq）+3C2O42-（aq）

（3）Co（NCS）42-（aq）+4NH3（aq）=Co（NH3）42+（aq）+4NCS-（aq）

解：

（1）KѲ=C[Ag（S2O3）23-]C2（NH3）/（C[Ag（NH3）2+]C2（S2O32-））

KѲ=KfѲ[Ag（S2O3）23-]/KfѲC[Ag（NH3）2+]

=2.9×1013/（1.67×107）

=1.7×10^6

（2）KѲ=C（[Fe（CN）63-]）C3（C2O42-）/（C[Fe（C2O4）33-]C6（CN-）

=KfѲ[Fe（CN）63-]/KfѲ[Fe（C2O4）33-]

=4.1×1052/（2.56×1032）

=2.56×1032

（3）KѲ=C[Co（NH3）42+]C4（NCS-）/（C[Co（NCS）42-]C4（NH3））

=KfѲ[Co（NH3）42+]/KfѲ[Co（NCS）42-]

=1.16×105/（103）

=1.16×102

22.在500.0ml的0.01mol·L-1Hg（NO3）2溶液中，加入65.0gkI（s），生成[HgI4]2-。

计算溶液中的Hg2+，H股I2-，I-的浓度

解：

C（I-）=m/MV

=65.0/（1669×0.5）

=0.783（mol·L-1）

查表得KfѲ[HgI42-]=5.66×1029,所以反应进行的很完全

Hg2++4I-=[HgI4]2-

起始浓度0.010.7830

反应后00.783-4×0.010.01

反应完后HgI42-]开始解离，设[HgI42-]解离xmol·L-1后达到平衡

HgI42-=Hg++4I-

起始浓度0.0100.743

平衡0.01-xx0743+4x

1/KfѲ[HgI4]2-=C（Hg）C4（I-）/C（[HgI4]2-）

=x（0.743+4x）4/（0.01-x）

=1/（5.66×1029）

解得x=5.8×10-32

C（I-）=0.743C（[HgI4]2-）=0.01

23.Cr3+与EDTA的发应为Cr3+（aq）+H2Y2-（aq）=CrY-（aq）+2H+在PH=6.00的缓冲溶液中，最初浓度为0.0010mol·L-1Cr3+和0.050mol·L-1Na2H2Y反应。

计算平衡Cr3+的浓度

Cr3+（aq）+H2Y2-（aq）=CrY-（aq）+2H+（aq）

起始浓度0.0010.0501×10-6

平衡浓度x0.05-0.001+x0.001-x1×10-6

KѲ=C（CrY-）C2（H+）C（Y4-）C（HY3-）/（C（Cr3+）C（H2Y2-）C（Y4-）C（HY3-））

=（0.001-x）（1×10-6）^2/（x（0.049+x））

解得x=5.01×10-21

25.在25℃时，Ni（NH3）62+溶液中，C（Ni（NH3）62+）为0.1mol·L-1C（NH3）=1.0mol·L-1加入乙二胺（en）后，使开始时C（en）=2.3mol·L-1。

计算平衡时溶液中Ni（NH3）62+，NH3，Ni（en）32+的浓度

解：

Ni（NH3）62++3en=Ni（en）32++6NH3

起始浓度0.12.301

平衡浓度x（2.3-0.1×3+3x）0.1-x1+0.1×6-6x

KѲ=KfѲ（Ni（en）22+）/KfѲ（Ni（NH3）62+）

=`C6（NH3）C（Ni（en）32+）/（C（Ni（NH3）62+）C3（en））

=（1.6-6x）6（0.1-x）/（x（2+3x））3

=2.1×1018/8.97×108

x=9×10-11

C（Ni（NH3）62+）=9×10-11mol·L-1（NH3）=1.6mol·L-1C（Ni（en）32+）=0.11.6mol·L-1

3.在化学手册中查到下列各物质的溶解度。

由于这些化合物在水中是微溶的或是难溶的，假定溶液近似溶剂体积，计算它们各自的溶解度

（2）Ce（IO3）41.5×10-2g/100ml

（4）InF34.0×10-2g/100ml

解：

（2）已知Mr[Ce（IO3）4]=839.716把Ce（IO3）4的单位换算为mol·L-1

溶解度S=1.5×10-2/（0.1×839.716）=1.79×10-4mol·L-1

Ce（IO3）4=Ce4+（aq）+4IO3-（aq）

KspѲ[Ce（IO3）4]=C（Ce）C（IO3-）^4

=1.79×10-4×（4×1.79×10-4）

=4.7×10-17

（4）已知Mr（InF3）=171.794把InF3的单位换成mol·L-1其溶液溶解度

S=4.0×10-2/0.1×171.794=2.3×10-3mol·L-1

InF3=In3+（aq）+3F-（aq）

KspѲ[InF3]=C（In3+）C（F-）3

=2.3×10-3×3×2.3×10-3

=8×10-10

6.根据AgI的溶度积。

计算：

（1）AgI在纯水中的溶解度

（2）在0.0010mol·L-1KI溶液中AgI的溶解度（gL-1）

（3）在0.01mol·L-1AgNO3溶液中AgI的溶解度（gL-1）

解

（1）设AgI的溶解度为xmol·L-1

AgI（s）=Ag+（aq）+I-（aq）

平衡浓度xx

KspѲ（AgI）=（Ag+）（I-）

8.3×10-17=x^2

x=9×10-9mol

S=9×10-9×Mr（AgI）

=9×10-9×234.728

=2.1×10-6gL-1

（2）设AgI的溶解度为tmol·L-1

AgI（s）=Ag+（aq）+I-（aq）

平衡浓度t0.001+t

KspѲ（AgI）=（Ag+）（I-）

8.3×10-17=x（0.001+t）

X=8×10-14mol·L-1

S=8×10-14Mr（AgI）

=234.728×8×10-14

=1.87×10-11gL-1

（3）设AgI的溶解度为ymol·L-1

AgI（s）=Ag+（aq）+I-（aq）

KspѲ（AgI）=（Ag+）（I-）

8.3×10-17=（y+0.01）y

y=8.3×10-15

S=Mr（AgI）8.3×10-15

=234.728×8.3×10-15

=1.9×10-12gL-1

15.某化工厂用盐酸加热处理粗CuO的方法制备Cucl2，每100ml所得的溶液中有0.0558gFe2+杂质。

该厂采用Fe2+氧化为Fe3+在调整PH使Fe3+以Fe（OH）3沉淀析出方法出去铁杂质。

请在KmnO4，H2O2，NH3·H2O，Na2CO3，ZnO，CuO等化学品中为该厂选出合适的氧化剂和调整PH生物试剂。

并通过计算说明

（1）为什么不用直接沉淀出Fe（OH）2的方法提纯Cucl2？

（2）该厂所采用去除杂质方法的可行性。

解：

为了不引新的杂质，氧化剂选用H2O2。

调整PH的试剂选用CuO

（1）查表得Ksp（Fe（OH）2）=4.86×10-17>Ksp（Cu（OH）2）=2.2×10-20同属于AB2型，当（Fe2+）与（Cu2+）近似相等时，增大溶液的PH，可以使Cu2+也被沉淀

（2）当溶液中C（Fe3+）<10-5mol·L-1可当做已去除

Fe（OH）3=Fe3++3OH-

平衡浓度10-5x

Ksp1=C（Fe3+）C（OH-）^3

=10-5x^3=2.8×10-39

X=6.54×10-12

Cu（OH）2=Cu2++2OH-

平衡浓度y6.54×10-12

Ksp2=C（Cu2+）C（OH-）^2

=（6.54×10-12）^2y=2.2×10-20

y=512mol·L-1

若所得溶液中C（Cu2+）=1.0mol·L-1，则Cu（OH）2开始沉淀的OH-浓度为C（OH-）=1.5×10-10mol·L-1

16.将1.0ml的1.0mol·L-1Cd（NO3）2溶液加入到1.0L的5.0mol·L-1氨水中，将生成Cd（OH）2还是[Cd（NH3）4]2+?

通过计算说明

解：

由题意的；氨水相对于Cd（NO3）2是过量的

C（Cd2+）=10-3mol·L-1Ksp=5.3×10-15

NH3·H2O=NH4++OH-

起始浓度500

平衡浓度5-xxx

KbѲ（NH3·H2O）=C（NH4+）C（OH-）=x^2/（5-x）=1.8×10-5

解得：

x=0.0095mol·L-1

K（Cd（OH）2）=C2（OH-）C（Cd2+）=0.00095×10-3=9×10-8

K（[Cd（NH3）42+]）=C（Cd2+）C（NH4+）=10-3×（5-0.0095）^2=2.5×10-2

K（[Cd（NH3）42+]）>K（Cd（OH）2）>Ksp

由此可见Cd（NH3）42+比Cd（OH）2更易沉淀

17.已知反应：

Cu（OH）2（s）+4NH3（aq）=[Cu（NH3）4]2+（aq）+2OH-（aq）

（1）计算该反应的在298K下的标准平衡常数

（2）估算Cu（OH）2在6.0mol·L-1氨水中的溶解度（mol·L-1）

解：

（1）由题意得KѲ=C（[Cu（NH3）4]2+）C（OH-）^2/C（NH3）^4

=C（[Cu（NH3）4]2+）C（OH-）^2C（Cu2+）/（C（NH3）^4C（Cu2+））

=KfѲ[Cu（NH3）4]2+Ksp（Cu（OH）2）

=2.3×1012×2.2×10-20

=5.06×10-8

（2）设Cu（OH）2在氨水中的溶解度为xmol·L-1

Cu（OH）2（s）+4NH3（aq）=[Cu（NH3）4]2+（aq）+2OH-（aq）

平衡浓度6xx

KѲ=（[Cu（NH3）4]2+）C（OH-）^2=5.1×108=x（2x）^2/64

解得x=2.5×10-2mol·L-1

12.某溶液中含有Pb2+和Zn2+，两者的浓度均为0.10mol·L-1;在室温下通入H2S（g）使之成为H2S饱和溶液，并加Hcl控制S2-浓度。

为了使PbS沉淀出来，而Zn2+仍留在溶液中，则溶液中的H+浓度最低是多少？

此时溶液中的Pb2+是否被沉淀完全？

解：

若要有PbS沉淀，则必须满足J（PbS）>KspѲ（PbS）查表得KspѲ=3×10-7KspѲ=2×10-2锌则要J（ZnS）<=KspѲ（ZnS）

ZnS+2H+=Zn2++H2S

J=C（Zn2+）C（H2S）/C（H+）2

0.1×0.1/C（H+）2=2×10-2

解得x=0.71mol·L-1

若Pb2+被沉淀完全，则所剩量应小于10-5mol·L-1

PbS+2H+=Pb2++H2S

起始浓度0.710.10.1

平衡浓度0.91-2xx0.1

KѲ=0.1x/（0.91-2x）2=3×10-7

解得x=2.5×10-6mol·L-1<10-5mol·L-1

19.某溶液中含有Ag+，Pb2+，Ba2+，Sr2+，各种离子浓度均为0.1mol·L-1如果逐滴加入K2CrO4稀溶液，通过计算说明上述多种离子的铬酸盐开始沉淀的顺序

解：

由题意得Ag2CrO4=2Ag++CrO42-

PbCrO4=Pb2++CrO42-

BaCrO4=Ba2++CrO42-

SrCrO4=Sr2++CrO42-

KspѲ（Ag2CrO4）=C（Ag+）2C（CrO42-）→C（CrO42-）=KspѲ（Ag2CrO4）/C（Ag+）2

=1.1×10-12/0.01

=1.1×10-10

同理得

C（CrO42-）=KspѲ（PbCrO4）/C（Pb2+）=2.8×10-13/0.1=2.8×10-12

C（CrO42-）=KspѲ（Ag2CrO4）/C（Ba2+）=1.2×10-10/0.1=1.2×10-9

C（CrO42-）=KspѲ（Ag2CrO4）/C（Sr2+）=2.2×10-5/0.1=2.2×10-4

顺序应是Pb2+，Ag+，Ba2+，Sr2+

20.某溶液中含有0.1mol·L-1Li+和0.1mol·L-1Mg2+，滴加NaF溶液，那种离子先被沉淀出来？

当第二种沉淀析出时。

第一种被沉淀的离子是否完全沉淀？

两种离子有无可能分离开？

解：

检表得KspѲ（LiF）=1.8×10-3KspѲ（MgF2）=7.4×10-11

C（F-）=KspѲ（LiF）/C（LI+）=1.8×10-3/0.1=1.8×10-2mol·L-1

C（F-）=（KspѲ（MgF2）/C（Mg2+））^0.5=（7.4×10-11/0.1）^0.5=2.7×10-3mol·L-1

由此可知，Mg2+先析出

（2）当Li+开始沉淀时C（F-）=1.8×10-2mol·L-1

此时C（Mg2+）=KspѲ（MgF2）/C（F-）2=2.3×10-7mol·L-1

22.如果用Ca（OH）2溶液来处理MgCO3，使之转化为Mg（OH）2沉淀，这一反应的标准平衡常数是多少?

若在1.0LCa（OH）2溶液中溶解0.0045mol·L-1MgCO3,则Ca（OH）2的最初浓度应为多少？

解：

由题意得

（1）Ca2++2OH-+MgCO3=CaCO3+Mg（OH）2

KѲ=C（CO32-）C（Mg2+）/（C（Ca2+）C（OH-）2C（CO32-）C（Mg2+））

=KspѲ（MgCO3）/（KspѲ（Mg（OH）2）KspѲ（CaCO3））

=6.8×10-6/（5.1×10-12×4.9×10-9）

=2.7×1014

（2）设Ca（OH）2最初浓度至少应为xmol·L-1C（MgCO3）=0.0045mol·L-1

Ca2++2OH-+MgCO3=CaCO3+Mg（OH）2

起始浓度x2x000

平衡浓度x-0.00452（x-0.0045）0.0045

KѲ=1/（（x-0.0045）×2×（x-0.0045））=2.7×1014

解得x=0.0045mol·L-1

4.完成并配平下列在酸性溶液中所发生反应的方程式

（2）PH4+（aq）+Cr2O72-→P4（s）+Cr3+（aq）

解：

电对PH4+/P4Cr2O72-/Cr3+

氧化反应：

4PH4+-12e-=P4+16H+

还原反应：

Cr2O72-+14H+=2Cr3++7H2O-6e-

4PH4++2Cr2O72-+12H+=4Cr3++14H2O+P4

其原电池可表示为：

（-）Pt|PH4+/P4||Cr2O72-，Cr3+|Pt（+）

（3）As2S3（s）+clO3-（aq）→cl-（aq）+H2AsO4-+SO42-（aq）

解：

电对As2S3/H2AsO4-As2S3/SO42-clO3-/cl-

氧化反应：

20H2O+As2S3=2H2AsO4-+3SO42-+3OH-+28e-

还原反应：

6H++clO3-=cl-+3H2O-6e-

18H2O+3As2S3+14clO3-=6H2AsO4