电解质溶液同离子效应实验报告（精选文档）

发布时间:2022-07-11 09:40:24 来源:网友投稿

下面是小编为大家整理的电解质溶液同离子效应实验报告（精选文档）,供大家参考。希望对大家写作有帮助!

电解质溶液同离子效应实验报告4篇

【篇一】电解质溶液同离子效应实验报告

实验三：电解质溶液的电导测定实验

一|：测得20ml 蒸馏水的电导率K（H2O、25℃）=12.13 us/cm

公式：Am=（K-K水）*1000/C （换算单位1S=1000ms,1ms=1000us）

1、Kcl溶液电导率的测定

项目序列

C(mol/ml)

0.0200

0.0100

0.0050

0.0025

0.00125

K(ms/cm)

2.5900

1.4200

0.7500

0.4100

0.2300

Am(S.cm2/mol)

128.8935

140.787

147.574

159.148

174.296

√C ( mol / ml )

0.14142

0.10000

0.07071

0.05000

0.03536

在浓度极稀的时候，额强电解质的Am与√C几乎成线性关系。

由于Kcl溶液是强电解质溶液，可以用外推法作当C ---- 0时，与纵坐标的交点即是溶液在无限稀释时的摩尔电导率Am

图一：Kcl溶液的摩尔电导Am对√C作图

1、HAC溶液电导率的测定(25℃时：HAC的摩尔电导Am=349.082+40.9=390.8S.cm2/mol)

C(mol/ml)

K(us/cm)

Am(S.cm2/mol)

Kc平均

0.0200

226

10.6935

0.0274

1.54*E-5

0.0100

163

15.0870

0.0386

1.55*E-5

0.0050

118

21.1740

0.0542

1.55*E-5

0.0025

30.3480

0.0777

1.63*E-5

0.00125

43.8960

0.1123

1.77*E-5

【篇二】电解质溶液同离子效应实验报告

第三章电解质溶液首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答
难题解析[TOP]例3-1(1NaOH和H3PO4溶液等体积混合，测得溶液pH值为4.66，溶液的渗透浓度为200mmol?L-1，求混合前NaOH和H3PO4溶液的浓度各为多少？(2若此NaOH和H3PO4溶液以2：1的体积混合，溶液pH和渗透浓度各为多少？(已知H3PO4：pKa1=2.16；
pKa2=7.21；
pKa3=12.32
分析(1NaOH和H3PO4溶液等体积混合，由pH=4.66知混合后只有NaH2PO4，那么NaOH和H3PO4浓度相等，再由混合溶液渗透浓度求得NaOH和H3PO4溶液的浓度。(2NaOH和H3PO4以2：1体积混合，可计算出溶液pH和渗透浓度。
解(1因NaOH和H3PO4溶液等体积混合后pH=4.66=(pKa1+pKa2/2，可判断混合溶液只含有NaH2PO4，因此混合前NaOH和H3PO4浓度相等，又混合溶液的渗透浓度为200mmol?L-1，即
2×c(NaH2PO4=200mmol?L-1c(NaH2PO4=0.10mol?L-1
根据c(NaH2PO4推出混合前c(NaOH=0.20mol?L-1，c(H3PO4=0.20mol?L-1(2NaOH和H3PO4溶液以2：1的体积混合发生的反应为：2NaOH(aq+H3PO4(aqNa2HPO4(aq+2H2O(aq
由于混合前c(NaOH=0.20mol?L-1，c(H3PO4=0.20mol?L-1，混合后溶液只含有Na2HPO4，浓度为
c(Na2HPO4=(2/3×0.20mol?L-1
因此溶液的渗透浓度为3×(2/3×0.20×1000mmol?L-1=400mmol?L-1由于混合溶液只含有Na2HPO4两性物质，pH=(pKa2+pKa3/2=(7.21+12.32/2=9.76例3-2在0.100mol?L-1HA溶液的解离度为1.32%，(1计算HA的解离常数。(2如果在1.00L该溶液中加入固体NaA(不考虑溶液体积变化，使其浓度为0.100mol?L-1，计算溶液的H3O+离子浓度和解离度。
分析(1由HA的浓度和解离度，可计算出HA溶液平衡后[H3O+]、[A-]、[HA]，再通过Ka=即可计算出HA的解离常数。(2可先通过计算加入固体NaA后的[A-]和[HA]，则用α=[H3O+]/c(HA和[H3O+]=计算溶液的[H3O+]和解离度。注意：计算加入固体NaA后的[A-]和[HA]时，要用简化处理，否则计算很烦琐，且没有必要。
解(10.100mol?L-1HA溶液的解离度α为1.32%，溶液解离平衡时，[H3O+]=[A-]=1.33%×0.100mol?L-1=1.32×10-3mol?L-1则Ka==1.74×10-5
(2当加入NaA后，HA的解离按下式进行
HA(aq+H2O(lH3O+(aq+A-(aq初始/mol?L-10.100
平衡时/mol?L-10.100-[H3O+]≈0.100［H3O+］0.100+[H3O+]≈0.100[H3O+]==1.74×10-5mol?L-1
α=[H3O+]/[HA]=1.74×10-5mol?L-1/0.100mol?L-1

=1.74×10-4=0.0174%
例3-3有一固体混合物，仅由NaH2PO4和Na2HPO4组成，称取该混合物1.91g，用水溶解后，用容量瓶配成100.0mL，测得该溶液的凝固点为-0.651℃（1）计算该溶液的pH值。
（2）计算溶液的渗透浓度（忽略离子强度的影响）。已知H3PO4的pKa1=2.16、pKa2=7.21、pKa3=12.32；
Mr(NaH2PO4=120.0，Mr(Na2HPO4=141.9；
Kf=1.86K?kg?mol-1。
分析（1）由溶液的凝固点为-0.651℃，再根据△Tf=∑Kf?ic，结合NaH2PO4和Na2HPO4的质量为1.91g，就可计算出c(NaH2PO4和c(Na2HPO4，再由Ka2表达式可计算出H3O+的浓度，从而计算溶液的pH值。（2）由c(NaH2PO4和c(Na2HPO4可计算溶液的渗透浓度。本题的关键是应用稀溶液的依数性的凝固点降低值来计算浓度，再由解离平衡常数计算[H3O+]，得出pH值。由浓度可求出溶液的渗透浓度。
解（1）设混合物中NaH2PO4为yg，Na2HPO4则为(1.91-yg根据△Tf=∑Kf?ic=m(2×Kf=0.651K
解得y=1.20gNaH2PO4为1.91g-1.20g=0.71g则c(NaH2PO4=0.100mol?L-1c(Na2HPO4==0.050mol?L-1
∵H2PO4-(aqH3O+(aq+HPO42-(aqKa2=
pH=-lg[H3O+]=-lg(2×Ka2=6.91
（2）溶液的渗透浓度为：2×c(NaH2PO4+3×c(Na2HPO4=350mmol?L-1例3-4已知某一弱酸HA的Ka=2.0×10-4
（1）计算c(HA=0.20mol?L-1溶液的pH值。
（2）向上述溶液加入等体积等浓度的NH3?H2O溶液，此时溶液的pH等于多少？已知Kb(NH3?H2O=1.8×10-5
分析(1由Ka和c(HA的条件可知，可用一元酸的近似公式来计算[H3O+]，求pH值。(2在HA溶液中加入NH3?H2O，两者会发生反应，其溶液的pH值的大小取决于反应后溶液中的物质。
解（1）>500，c?Ka>20Kw
∴[H3O+]==6.3×10-3mol?L-1pH=2.20
（2）HA(aq+NH3?H2O(aq=NH4A(aq+H2O(l反应后，溶液只有NH4A，是两性物质，则pH==6.48
例3-5在含有0.0100mol?L-1I-和0.0100mol?L-1Cl-的溶液中，滴加AgNO3溶液时，哪种离子最先沉淀?当第二种离子刚开始沉淀时，溶液中的第一种离子浓度为多少?(忽略溶液体积的变化。
分析(1由Ksp(AgCl和Ksp(AgI计算出AgCl、AgI开始沉淀时所需的Ag+最低浓度，其值较小的为先沉淀。(2当第二种离子刚开始沉淀时，溶液中的c(Ag+达到第二种离子沉淀时的浓度(这是本题的关键所在，由此可计算出溶液中的第一种离子浓度。解Ksp(AgCl＝1.77×10-10、Ksp(AgI＝8.52×10-17，AgCl开始沉淀时所需的Ag+最低浓度：[Ag+]＝＝1.77×10-8mol?L-1

AgI开始沉淀时所需的Ag+最低浓度：[Ag+]＝＝8.52×10-15mol?L-1
计算表明，沉淀I-所需的[Ag+]远比沉淀Cl-所需的[Ag+]小，所以AgI的离子积最先达到溶度积常数而首先生成淡黄色沉淀。当加入的[Ag+]＝1.77×10-8mol?L-1时，AgCl开始沉淀，此时溶液中剩余的I-浓度为：[I-]＝＝4.81×10-9mol?L-1
学生自测题[TOP]判断题选择题填空题问答题计算题一、判断题（对的打√，错的打×）
1．中和10mLHCl溶液(c=0.1mol?L-1和10mLHAc溶液(c=0.1mol?L-1所需NaOH溶液(c=0.1mol?L-1的体积相同。（）
2．当某弱酸稀释时，其解离度增大，溶液的酸度也增大。（）3．饱和氢硫酸（H2S）溶液中H+（aq）与S2-（aq）浓度之比为2：1。（）4．Na2CO3溶液中H2CO3的浓度近似等于Kb2。（）5．NaAc溶液与HCl溶液起反应，该反应的平衡常数等于醋酸的解离平衡常数的倒数。（）二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出）[TOP]
1．正常成人胃液的pH为1.4，婴儿胃液的pH为5.0。成人胃液的H3O+离子浓度是婴儿胃液的多少倍？（）
A．3.6B．0.28C．4.0D．4.0×103E．4.0×10-32．已知HCOOH在25℃时的酸解离平衡常数Ka=1.8×10-4，则其共轭碱HCOO-的Kb为（）A．1.8×10-4B．1.8×10-18C．5.6×10-11D．5.6×103E．1.8×10-10
3．在纯水中，加入一些酸，其溶液的（）A．[H+]与[OH-]乘积变大B．[H+]与[OH-]乘积变小
C．[H+]与[OH-]乘积不变D．[H+]等于[OH-]E．以上说法都不对
4．MX是难溶强电解质，0℃时在100g水中只能溶解0.8195gMX，设其溶解度随温度变化不大，测得饱和MX溶液的凝固点为-0.293℃[已知Kf(H2O=1.86]，则MX的摩尔质量为（）
A．52.0B．104C．5.20D．10.4E．28.0
5．在NH3的水解平衡NH3(aq+H2O(l(aq+OH-(aq中，为使[OH-]增大，可行的方法是（）
A．加H2OB．加NH4ClC．加HAcD．加NaClE．加HCl三、填空题[TOP]
1．按酸碱的质子理论,酸是（1）,碱是（2）,两性物质是（3）,酸碱反应的实质是（4）。
2．考虑强电解质溶液中离子之间的相互作用，应该用（5）代替浓度，它的含义是（6）。3．难溶强电解质的同离子效应使其溶解度（7），而其盐效应使其溶解度（8）。四、问答题[TOP]1．解释下列现象：
（1）Fe(OH3溶于稀盐酸。
（2）Mg(OH2既能溶于稀盐酸，又能溶于NH4Cl溶液中。
（3）H2S通入ZnSO4溶液中，ZnS沉淀很不完全，但是在ZnSO4溶液中先加入若干NaAc，再通H2S气体，ZnS几乎完全沉淀出来。
2．在含Ca3(PO42固体的饱和溶液中，分别加入下列物质，对Ca3(PO42的溶解度有什么影响，并解释之。

(1磷酸(2Ca(NO32(3KNO3五、计算题[TOP]
1.已知某酸H3A的Ka1=10-4、Ka2=10-7、Ka3=10-11。
（1）计算0.1mol?L-1H3A水溶液的pH、[H2A-]、[HA2-]、[A3-].
（2）0.20mol?L-1H3A溶液与0.10mol?L-1的NaOH溶液等体积混合，pH为多少?
（3）若0.20mol?L-1H3A溶液与0.30mol?L-1的NaOH溶液等体积混合，pH又为多少?（4）若0.20mol?L-1H3A溶液与0.50mol?L-1的NaOH溶液等体积混合，pH又为多少?2.MX是难溶强电解质，0℃时在100g水中只能溶解0.8195gMX，设其溶解度随温度变化不大，测得饱和MX溶液的凝固点为-0.293℃[已知Kf（H2O）=1.86]求：（1）MX的摩尔质量（g?mol?L-1），（2）0℃时，Ksp(MX为多少？学生自测答案[TOP]一、判断题
1.√2.×3.×4.×5.√二、选择题
1.D2.C3.C4.B5.D三、填空题1．（1）给出质子的物质（2）接受质子的物质（3）既能给出质子，又能接受质子的物质；
（4）两对共轭酸碱对之间的质子传递反应2．（5）活度（6）电解质溶液中实际可起作用的离子的浓度3．（7）减小（8）增大四、问答题
1．(1在含有Fe(OH3固体的饱和溶液中存在下列沉淀-溶解平衡Fe(OH3(sFe3+(aq+3OH-(aq加入盐酸后，HCl解离出H+与OH-结合，OH-离子浓度降低，c(Fe3+?c3(OH-＜Ksp(Fe(OH3,平衡右移,故Fe(OH3能溶于稀盐酸
(2在含有Mg(OH2固体的饱和溶液中存在下列沉淀-溶解平衡Mg(OH2(sMg2+(aq+2OH-(aq加入盐酸后，HCl解离出H+与OH-结合，OH-离子浓度降低，c(Mg2+?c2(OH-＜Ksp(Mg(OH2,故Mg(OH2能溶于稀盐酸。
加入NH4Cl溶液后,NH4+(aq+OH-(aqNH3(aq+H2O,OH-离子浓度降低,同样使
c(Mg2+?c2(OH-＜Ksp[Mg(OH2],平衡右移,故Mg(OH2又能溶于NH4Cl溶液中。(3H2S(g+2Ac-(aq2HAc(aq+S2-(aqS2-(aq+Zn2+(aqZnS↓
在ZnSO4溶液中先加入若干NaAc，再通入H2S气体，此时溶液中的Ac-可夺取H2S中的H+，使H2S的解离度增大,从而大大提高了溶液中的S2-浓度,使ZnS几乎能完全沉淀出来。2.(1加入磷酸，产生同离子效应，Ca3(PO42的溶解度减小。(2加入Ca(NO32，产生同离子效应，Ca3(PO42的溶解度减小。(3加入KNO3，产生盐效应，Ca3(PO42的溶解度增大。五、计算题1．解（1）
pOH=-lg4.2×10-4=3.38
pH=14-pOH=14-3.38=10.62
（2）pH=(pKa1+pKa2=×(6.35+10.33=8.34（3）

pOH=-lg2.4×10-6=5.62pH=14-POH=14-5.62=8.382．（1）解∵Ka1/Ka2=103＞102，∴计算H3A溶液的pH时，可按一元弱酸处理pH=(pKa1-lgc=(-lg10-4-lg0.1=2.5
[H2A-]≈[H+]=10-2.5mol?L-1=3.2×10-3mol?L-1[HA2-]≈Ka2=10-7mol?L-1
（2）混合后，生成了0.050mol?L-1的H2A-，剩余0.050mol?L-1H3A，则有H3A(aqH2A-(aq+H+(aq
平衡时0.050mol?L-10.050mol?L-1
pH=4.00
（3）混合后，生成了0.050mol?L-1的H2A-及0.050mol?L-1HA2-，则有H2A-(aqHA2-(aq+H+(aq
平衡时0.050mol?L-10.050mol?L-1
pH=7.00
（4）混合后，生成了0.050mol?L-1的HA2-及0.050mol?L-1A3-，则有：HA2-(aqA3-(aq+H+(aq
平衡时0.050mol?L-10.050mol?L-1
pH=11.00
章后习题解答[TOP]习题
1.分别用浓度和活度计算0.0050mol?L-1KNO3溶液在25℃的渗透压，设±=0.92。解用浓度计算：
π=icRT=2×0.0050mol?L-1×8.314J?mol-1?K-1×298K×=25kPa用活度计算：
π’=icRT=2×0.0050mol?L-1×0.92×8.314J?mol-1?K-1×298K×=23kPa2.指出下列各酸的共轭碱：H2O、H3O+、H2CO3、、、CH2COO-、H2S、HS-。酸H2OH3O+H2CO3
CH2COO-H2SHS-
共轭碱OH-H2O
NH3NH2CH2COO-HS-S2-
3.指出下列各碱的共轭酸：H2O、NH3、、、[Al(H2O5OH]2+、、CH2COO-。碱H2ONH3
[Al(H2O5OH]2+
CH2COO-共轭酸H3O+

NH3[Al(H2O6]3+
CH2COOH4.说明(1H3PO4溶液中存在着哪几种离子?请按各种离子浓度的大小排出顺序。其中H3O+浓度是否为浓度的3倍？(2NaHCO3和NaH2PO4均为两性物质，但前者的水溶液呈弱碱性而后者的水溶液呈弱酸性，为什么?
答(1在H3PO4溶液中存在下列质子转移平衡：H3PO4(aq+H2O(l(aq+H3O+(aq(aq+H2O(l(aq+H3O+(aq(aq+H2O(l(aq+H3O+(aqH2O(l+H2O(lH3O+(aq+OH-(aq
由于Ka1>>Ka2>>Ka3，各离子浓度由大到小为：[H3O+]≈[]>[]>[OH-]>[]。其中H3O+浓度并不是浓度的3倍。
(2NaHCO3在水溶液中存在下列质子转移平衡：(aq+H2O(l(aq+H3O+(aqKa(=Ka2(H2CO3=4.7×10-11
(aq+H2O(lH2CO3(aq+OH-(aq
Kb(=Kw/Ka1(H2CO3=1.0×10-14/(4.5×10-7=2.2×10-8
由于Kb(>Ka(，结合质子的能力大于其给出质子的能力，因此NaHCO3水溶液呈弱碱性。NaH2PO4在水溶液中存在下列质子转移平衡：(aq+H2O(l(aq+H3O+(aqKa(=Ka2(H3PO4=6.1×10-8
(aq+H2O(lH3PO4(aq+OH-(aq
Kb(=Kw/Ka1(H3PO4=1.0×10-14/(6.9×10-3=1.4×10-12
由于Ka(>Kb(，H2PO4-给出质子的能力大于其接受质子的能力，因此NaHCO3水溶液呈弱酸性。
5.解释BaSO4在生理盐水中的溶解度大于在纯水中的，而AgCl的溶解度在生理盐水中却小于在纯水中的。
答生理盐水中含有Na+离子和Cl-离子对BaSO4起到盐效应作用使溶解度增大，但Cl-离子对AgCl却起到同离子效应作用而使溶解度降低。6.在含有固体AgCl的饱和溶液中，加入下列物质，对AgCl的溶解度有什么影响？并解释之。(1盐酸(2AgNO3(3KNO3(4氨水
答（1）盐酸和（2）AgNO3，由于同离子效应，将使AgCl的溶解度降低；
但若加入HCl浓度较大的话，Ag+与Cl-可以生成配合物[AgCl2]-，此时AgCl的溶解度反而会增大。（3）KNO3则由于盐效应，将使AgCl的溶解度稍有增加；
（4）氨水，由于NH3与Ag+形成了配离子将使游离的Ag＋明显地减少，AgCl的溶解度大大地增加。
7.计算0.10mol?L-1H2S溶液中[H3O+]、[HS-]及[S2-]。已知Ka1=8.9×10-8，Ka2=1.2×10-13。
解H2S(aq+H2O(lHS-(aq+H3O+(aq初始浓度/(mol?L-10.10
平衡浓度/(mol?L-10.10-x≈0.10xx
mol?L-1=9.4×10-5mol?L-1
[HS-]≈[H3O+]＝9.4×10-5mol?L-1
HS-(aq+H2O(lS2-(aq+H3O+(aq=1.2×10-13

由于[HS-]≈[H3O+]，因此[S2-]≈Ka2,即[S2-]=1.2×10-13mol?L-18.解痛药吗啡(C17H19NO3是一种弱碱，主要由未成熟的罂粟籽提取得到，其Kb=7.9×10-7。试计算0.015mol?L-1吗啡水溶液的pH值。解∵c/Kb=0.015/7.9×10-7>500，且c?Kb>20Kw
∴[OH-]==1.1×10-4mol?L-1,pOH=3.96,pH=10.04
9.水杨酸（邻羟基苯甲酸，C7H6O3）是二元酸，Ka1=1.06×10-3，Ka2=3.6×10-14，它是一种消毒防腐剂，有时可用作止痛药而代替阿司匹林，但它有较强的酸性，能引起胃出血。计算0.065mol?L-1的C7H6O3溶液的pH值及平衡时各物种的浓度。解∵Ka2很小，可忽略第二级H3O+的解离。但c/Ka1500∴[OH-]=
IP=[Mg2+][OH-]2=0.10×(1.3×10-32=1.7×10-7＞Ksp{Mg(OH2}，有沉淀生成(2要使沉淀溶解，设需加入xgNH4Cl，则：[OH-]≤=7.5×10-6mol?L-∴[NH4+]==0.24mol?L-1
x=0.24mol?L-1×(0.50L+0.50L×53.5g?mol-1=12.8gExercises
1.125.0mLof0.40mol?L-1propanicacid,HPr,isdilutedto500.0mL.WhatwillthefinalpHofthesolutionbe?(Ka=1.3×10-5Solutionc(HPr==0.10mol?L-1,[H3O+]==1.1×10-3mol?L-1，pH=2.94
2.Ethylamine,CH3CH2NH2,hasastrong,pungentodorsimilartothatammonia.Likeammonia,itisabase.A0.10mol?L-1solutionhasapHof11.86.CalculatetheKbfortheethylamine,andfindKaforitsconjugateacid,.
SolutionpH=11.86,pOH=14.00-11.86=2.14[OH-]=7.2×10-3mol?L-1Kb(CH3CH2NH2=
3.Pivaicacidisamonoproticweakacid.A0.100mol?L-1solutionofpivalicacid

hasapH=3.00.WhatisthepHof0.100mol?L-1sodiumpivalateatthesametemperature?SolutionKa(HPi=，
Kb(NaPi=Kw/Ka(HPi=1.0×10-14/(1.0×10-5=1.0×10-9，pH=9.004.(1TheweakmonoproticacidHAis3.2%dissociatedin0.086mol?L-1solution.Whatistheacidityconstant,Ka,ofHA?(2AcertainsolutionofHAhasapH=2.48.Whatistheconcentrationofthesolution?Solution(1Ka(HA=＝0.086×(3.2×10-22=8.8×10-5(2WhenpH=2.48，[H3O+]=3.3×10-3mol?L-1[HA]＝=0.12mol?L-1
5.KspforSrSO4is3.44×10-7.(1CalculatethesolubilityofSrSO4inH2O.(2WhatwouldbethesolubilityofSrSO4inasolutionwhichis0.100mol?L-1withrespecttosulfateion?
Solution(1mol?L-1=5.86×10-4mol?L-1(2S＝＝3.44×10-6mol?L-1
6.Inasaturatedsolutionofcalciumphosphate,theconcentrationofionis3.3×10-7mol?L-1.CalculatetheKspofCa3(PO42.SolutionSupposethesolubilityofCa3(PO42isSCa3(PO42(s3Ca2+(aq＋2PO43-(aq
3S2SBasedonthetitle，[PO43-]＝3.3×10-7mol?L-1＝2SSoS＝1.65×10-7mol?L-1
Ksp＝[Ca2+]3[PO43-]2＝(3S3×(2S2＝33×22×(1.65×10-75＝1.3×10-327.(1Asolutionis0.15mol?L-1inPb2+and0.20mol?L-1inAg+.IfasolidofNa2SO4isaddedslowlytothissolution,whichwillprecipitatesfirst,PbSO4orAg2SO4?(2TheadditionofNa2SO4iscontinueduntilthesecondcationjuststartstoprecipitateasthesulfate.Whatistheconcentrationofthefirstcationatthispoint?KspforPbSO4=2.53×10-8,Ag2SO4=1.20×10-5.Solution(1TheconcentrationofPb2+is0.15mol?L-1,=1.7×10-8mol?L-1
TheconcentrationofAg+is0.20mol?L-1,=3.0×10-4mol?L-1
Thus,thePbSO4separatesfirstwithacontrolledadditionofSO42-.
(2When[SO42-]is3.0×10-4mol?L-1,Ag2SO4isjustreadytoprecipitate,=8.4×10-5mol?L-1

【篇三】电解质溶液同离子效应实验报告

实验四---电解质溶液

实验四电解质溶液
一、实验目的
1．掌握并验证同离子效应对弱电解质解离平衡的影响；

2．学习缓冲溶液的配制，并验证其缓冲作用；

3．掌握并验证浓度、温度对盐类水解平衡的影响；

4.了解沉淀的生成和溶解条件以及沉淀的转化。二、实验原理
弱电解质溶液中加入含有相同离子的另一强电解质时，使弱电解质的解离程度降低，这种效应称为同离子效应。
弱酸及其盐或弱碱及其盐的混合溶液，当将其稀释或在其中加入少量的酸或碱时，溶液的pH值改变很少，这种溶液称作缓冲溶液。缓冲溶液的pH值（以HAc和NaAc为例）可用下式计算：
pHpKaθlg
c(酸c(HAc
pKaθlgc(盐c(Ac

在难溶电解质的饱和溶液中，未溶解的难溶

容电解质和溶液中相应的离子之间建立了多相离子平衡。例如在PbI2饱和溶液中，建立了如下平衡：
PbI2(固Pb2++2I-
其平衡常数的表达式为K=c(Pb2+·c(I-2，

sp
称为溶度积。
根据溶度积规则可判断沉淀的生成和溶解，当将Pb(Ac2和KI两种溶液混合时
如果：c(Pb2+·c(I-2＞K溶液过

sp
饱和，有沉淀析出。
c(Pb2+·c(I-2＝K饱和溶

sp
液。
c(Pb2+·c(I-2＜K溶液未饱和，无沉淀析出。

sp
使一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质，即把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化，对于同一种类型的沉淀，溶度积大的难溶电解质易转化为溶度积小的难溶电解质。对于不同类型的沉淀，能否进行转化，要具体计算溶解度。三、仪器和药品
仪器：试管，试管架，试管夹，离心试管，小烧杯（100mL或50mL），量筒（10mL），洗

瓶，点滴板，玻璃棒，酒精灯（或水浴锅），离心机（公用）。
药品：醋酸HAc（0.1mol·L-1，1mol·L-1，2mol·L-1），盐酸HCl（0.1mol·L-1，2mol·L-1，6mol·L-1）。氨水NH3·H2O（2mol·L-1），0.1mol·L-1NaOH。0.1mol·L-1AgNO3，Al2(SO43（0.1mol·L-1，1mol·L-1），K2CrO（L-1，）40.1mol·KI（0.001mol·L-1，0.1mol·L-1），MgCl2（0.1mol·L-1），NaAc（0.5mol·L-1，1mol·L-1，固体），NaCl（0.1mol·L-1，1mol·L-1），Na2CO3（0.1mol·L-1，1mol·L-1），Pb(NO32（0.001mol·L-1，0.1mol·L-1），NH4Cl（饱和，固体），Na3PO4（0.1mol·L-1），Na2HPO4（0.1mol·L-1），NaH2PO4（0.1mol·L-1），SbCl3（固体）。锌粒，甲基橙（0.1%），酚酞（1%），pH试纸。四、实验内容1．强弱电解质的比较
（1）在两支试管中分别加入少量0.1mol·L-1HCl和0.1mol·L-1HAc，用pH试纸测定两溶液的pH值，并与计算值相比较。
（2）在两支试管中分别加入1mL0.1mol·L-1

HCl或0.1mol·L-1Hac，再分别加入一小棵锌粒（可用砂纸擦去表面的氧化层），并用酒精灯加热试管，观察哪只试管中产生的氢气的反应比较剧烈。
由实验结果比较HCl和HAc的酸性有何不同？为什么？2．同离子效应
（1）取两支试管，各加入1mL蒸馏水，2滴NH3·H2O溶液，再滴入一滴酚酞溶液，混合均匀，观察溶液显什么颜色。在一支试管中加入1/4勺NH4Cl固体，振荡使之溶解，观察溶液的颜色，并与另一试管中的溶液比较。
根据以上实验指出同离子效应对电离度的影响。
（2）取两支小试管，各加入5滴0.1mol·L-1MgCl2溶液，其中一支试管中再加入5滴饱和NH4Cl溶液，然后分别在两支试管中加入5滴2mol·L-1NH3·H2O，观察两支试管中发生的现象有何不同？写出有关反应式并说明原因。3．缓冲溶液的配制和性质
（1）两支试管中各加入3mL去离子水，用pH试纸测定其pH值，再分别加入5滴

0.1mol·L-1HCl或0.1mol·L-1NaOH溶液，测定它们的pH值。
（2）在1个小烧杯中，加入1mol·L-1HAc和1mol·L-1NaAc溶液各5mL（用量筒尽可能准确量取），用玻璃棒搅匀，配制成HAc-NaAc缓冲溶液。用pH试纸测定其pH值，并与计算值比较。
（3）取3支试管，各加入此缓冲溶液3mL，然后分别加入5滴0.1mol·L-1HCl、0.1mol·L-1NaOH溶液及5滴去离子水，再用pH试纸分别测定其pH值。与原来缓冲溶液的pH值比较，有何变化？
比较实验情况，并总结缓冲溶液的性质。4．盐类的水解和影响盐类水解的因素（1）盐的水解与溶液的酸碱性
1）在三支试管中分别加入少量1mol·L-1Na2CO3、NaCl及Al2(SO43溶液，用pH试纸试验他们的酸碱性。写出水解的离子方程式，并解释之。
2）在三支试管中分别加入少量0.1mol·L-1Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4溶液，用pH试纸试验他们的酸碱性。酸式盐是否都呈

酸性，为什么？
（2）影响盐类水解的因素
1）温度对水解的影响在两支试管中分别加入1mL0.5mol·L-1NaAc溶液，并各加入3滴酚酞溶液，将其中一支试管用酒精灯（或水浴）加热，观察颜色的变化。冷却后颜色有何变化？为什么？
2）相互水解取两支试管，分别加入3mL0.1mol·L-1Na2CO3及2mL1mol·L-1Al2(SO43溶液，先用pH试纸分别测定其pH值，然后混合。观察有何现象？写出反应的离子方程式。5．溶度积原理的应用（1）沉淀的生成
1）在一支试管中加入
1mL
0.1mol·L-1Pb(NO32溶液，再逐渐加入1mL0.1mol·L-1KI溶液，观察沉淀的生成和颜色。
2）在另一支试管中加入
1mL
0.001mol·L-1Pb(NO32溶液，再逐渐加入1mL0.001mol·L-1KI溶液，观察有无沉淀生成？试以溶度积原理解释以上现象。
（2）分步沉淀在离心试管中加入3滴0.1mol·L-1NaCl溶液和1滴0.1mol·L-1K2CrO4

溶液，稀释至1mL，摇匀后逐滴加入数滴（1～5滴以内）0.1mol·L-1AgNO3溶液（边摇边加）。当滴入AgNO3后，振摇使砖红色沉淀转化为白色沉淀较慢时，离心沉淀，观察生成沉淀的颜色（注意沉淀和溶液颜色的差别）。再往清液中滴加数滴0.1mol·L-1AgNO3溶液，会出现什么颜色的沉淀？试根据沉淀颜色的变化（并通过有关溶度积的计算），判断哪一种难溶电解质先沉淀。（3）沉淀的溶解在试管中加入2mL0.1mol·L-1MgCl2溶液，并滴入数滴2mol·L-1NH3·H2O溶液，观察沉淀的生成。再向此溶液中加入少量NH4Cl固体，振荡，观察原有沉淀是否溶解，用例子平衡移动的观点解释上述现象。
（4）沉淀的转化在离心试管中加入0.1mol·L-1Pb(NO32溶液和1mol·L-1NaCl溶液各10滴。离心分离，弃去上层清液，向沉淀中滴加0.1mol·L-1KI溶液并搅拌，观察沉淀的颜色变化。说明原因并写出有关反应方程式。五、注意事项
1、用pH试纸试验溶液的性质时，方法是将一小片试纸放在干净饿点滴板上，用洗净的玻

璃棒蘸取待测溶液，滴在试纸上，观察其颜色的变化。注意：不要把试纸投入被测试液中测试。
2、取用液体试剂时，严禁将滴瓶中的滴管伸入试管内，或用试验者的滴管到试剂瓶中吸取试剂，以免污染试剂。取用试剂后，必须把滴管放回原试剂瓶中，不可置于实验台上，以免弄混及交叉污染试剂。
3、用试管盛液体加热时，液体量不能过多，一般以不超过试管体积的1/3为宜。试管夹应夹在距离管口1～2cm处，然后挟持试管，从液体的上部开始加热，再过渡到试管下部，并不断地晃动试管，以免由于局部过热，液体喷出或受热不均使试管炸裂。加热时，应注意试管口不能朝向别人或自己。
4、正确使用离心机，注意保持平衡，调整转速时不要过快。
5、操作时注意试剂的用量，否则观察不到现象。
6、使用酒精灯时应注意安全，参阅“酒精灯和煤气灯的使用”一节中有关内容。
7、锌粒回收至指定容器中。六、预习要求及思考题

1．预习要求
（1）复习电力平衡、同离子效应、缓冲原理及缓冲溶液的配制、盐类的水解及沉淀的生成和溶解等基本概念和原理。
（2）预习本书中“固体、液体试剂的取用”、“试管实验操作”、“试纸的使用”、“沉淀的分离与洗涤”、“离心机的使用”等内容，掌握操作要点。2．思考题
（1）试解释为什么Na2HPO4、NaH2PO4
均属酸式盐，但前者的溶液呈弱碱性，后者却呈弱酸性？
（2）同离子效应对弱电解质的电离度和难溶电解质的溶解度各有什么影响？
（3）使用离心机应注意什么？（4）沉淀的溶解和转化的条件是什么？

【篇四】电解质溶液同离子效应实验报告

第五章电解质溶液
第一节电解质溶液中的平衡
1、常温下，某溶液中的H+浓度为1.0×103mol/L。则该溶液中仅由水电离出来的c(H+
－
可能是（）
A．1.0×103mol/LB．1.0×107mol/L
－
－
C．1.0×109mol/LD．1.0×10
－
－11
mol/L
解析：常温下，溶液中的H+浓度为1.0×103mol/L，可知茯pH=3，小于7，故该溶液
－
显酸性。而溶液显酸性可能是由于溶质（酸）电离出的H+或水解产生的H+造成的，所以要分两种情况。当溶质为酸时，对水的电离起抑制作用，这时由水电离的c(H+1.0×10
7
－
mol/L，应以溶液中浓度大的c(H+为标准，即c(H+=1.0×103mol/L，选A。所以答案为A、
D。
注：本题考查酸、盐对水的电离平衡的影响及分析推理能力。
2、25℃时，在0.1mol/L某种弱酸的钠盐NaA溶液中，水的电离度为α1，在0.1mol/L的盐酸中，水的电离度为α2，若
1
109,则0.1mol/LNaA溶液的pH约为（）2
A．4B．7C．10D．13
解析：理解在NaA溶液中，水的电离受到促进；
在HCl溶液中，水的电离受到抑制是解本题的关键。
根据题意，有：A＋H2O
－
HA＋OH
－
1－xxx


xc(OH
c(OH1
11
H2O
H+＋OH
－
1－x0.1＋xx(0.1＋xx=10
－14
x=10
－13
(mol/L
x1013
21013
11
1c(OH109
13210
c(OH1091013104(mol/L
所以，NaA中的c(H+=10
－10

，pH=10，故选C。
3、将相同物质的量浓度的某弱酸（A为弱酸根）溶液与KA溶液等体积混匀，测得混合后溶液pH=10，则下列关系式正确的是（）
A．c(K+c(HAC．c(K+>c(A
－
－
D．c(HA＋c(H+=c(K+＋c(OH
－
解：此溶液的电荷守恒式为：c(H+＋c(K+=c(OH＋c(A
－
－
因为pH=10，c(OH>c(H+
－
所以c(K+>c(A。因此A错误，C正确。
－
此溶液的物料守恒关系式为：c(总=c(HA＋c(A
=c(HA＋c(H+＋c(K+－c(OH
－
－
=2c(K+

因为c(HA＋c(H+=c(K+＋c(OH，因此D正确。
－
由c(K+=c(A＋c(OH－c(H+
－
－
所以c(HA＋c(H+=c(A＋c(OH－c(H+＋c(OH
－
－
－
c(HA＋2c(H+=c(A＋2c(OH
－
－
因为c(OH>c(H+
－
故有c(HA>c(A
因此B不正确。所以本题答案为C、D。
注：本题考查溶液中粒子浓度大小的比较与等式关系，要求熟练掌握并能应用电离平衡，水解平衡等知识。
4、某一元弱酸HA，用适当方法称此酸重6.675g，配成1.000LpH为2.853的溶液。将此溶液部分移入250cm3的锥形瓶中，用未知浓度的NaOH溶液进行滴定，当滴入3.77cm3的NaOH溶液时，溶液的pH为4.000，继续滴入至16.00cm3，溶液的pH为5.000。试求：
（1）此一元弱酸HA的Ka。（2）HA的相对分子质量。
解析：设cb为NaOH溶液的浓度，Vb为化学计量点时NaOH溶液滴入的体积，ca为未知酸的初始浓度，Va为未知酸的初始体积。则caVa=cb·Vb。
在滴入过程中，因体系为缓冲溶液体系，所以
－
[H]Ka
caVacbVb

cbVb
104.000Ka
Ka
caVa3.77cbcV3.77cb
Kabb
3.77cb3.77cb

105.000
Vb3.773.77V16.00Kab
16.00

两式相除得：10.0
Vb3.7716.00
Vb25.02cm3
Vb16.003.77
－
代入缓冲溶液公式中，求得Ka=1.77×105。未知酸的pH=2.853，所以
[H]Kaca
[H]2(102.8532ca0.1112(molgdm35Ka1.7710
6.675M60.02
0.1112
5、将未知质量的某酸溶于未知量水中，用未知浓度的强碱去滴定，当用去3.05mL强碱时，溶液的pH=4.00，当用去强碱12.91mL时，pH=5.00，试计算该酸的Ka。
解析：设c(NaOH为NaOH的浓度，V(NaOH为滴到化学计量点所滴入的NaOH溶液体积，未知酸HA的浓度为c(a，体积为V(a。则：
c(aV(a=c(NaOHV(NaOH
由于未滴到化学计量点前，溶液的组成是由未被中和的HA及其钠盐组成的缓冲溶液，所以
[H]Ka
当滴入3.05mLNaOH时，pH=4.00，此时
c酸c盐

c酸c盐
c(aV(ac(NaOH3.05
V总
c(NaOHV(NaOHc(NaOH3.05
V总c(NaOH3.05
V总
c(NaOH[V(NaOH3.05]

c(NaOH3.05V(NaOH3.05Ka
3.05104.00
V(NaOH12.91
12.91
所以[H]Ka
同理，[H]105.00Ka
联立方程，解得V(NaOH=20.15(mL，代入方程中任一个，得
Ka=1.78×10
－5
注：本题考查缓冲溶液知识及应用缓冲溶液知识解决问题的能力。
第二节电化学
1、（上海市2001年奥赛初赛试题）银器皿日久表面因生成硫化银而逐渐变黑色。将一定浓度的食盐溶液放入铝制容器中，再将变黑的银器浸入此溶液中，放置一段时间后，黑色就会褪去。该过程中银不会损失，但会产生臭鸡蛋气味的气体。关于这一处理的以下说法中错误的是（）
A．铝是还原剂，硫化银是氧化剂B．食盐是一种反应物，但未被氧化与还原C．水也是一种反应物，也未被氧化与还原D．处理过程中，铝离子、硫离子发生了水解反应
解析：本题涉及具体元素化合物方面的知识，中学生不一定都了解，但所涉及的反应原

理却未超过中学知识的范围。通过认真分析题意，将题干与选项结合起来考虑，则不难找出正确答案。根据题意，反应体系中有Al、NaCl溶液、Ag2S、H2O等物质，反应产物中有Ag、H2S等。Ag2S变成Ag，被还原，是氧化剂，在反应体系中能作还原剂的只能是Al，则选项A正确。Al作还原剂，应被氧化为Al3+，而Al3+易水解，且题目中已知有臭鸡蛋气味的气体产生，说明有S2的水解产物H2S产生，故选项D也正确。NaCl在体系中的作用
－
是传导电流，相当于电解水中辊入的少量H2SO4或NaOH，本身未参加电极反应，故并不能算是一种反应物，所以选项B不符合题意。
2、（2001年安徽省化学竞赛初赛试题）近年来研究表明高铁酸盐在能源、环境保护等方面有着广泛的用途。我国学者提
出在浓NaOH溶液中用电化学法来制备高铁酸盐[FeO24]，电
解装置如图所示。
阳极发生的电极反应为①，阴极发生的电极反应为
②，总电解反应方程式为③。电解一段时间后，收集到的某种气体为3.36dm3(已换成标准状态那么获得的高铁酸钠的物质的量为④，阳极区周围溶液的pH⑤（填“升高”、“降低”或“不变”）。

解析：高铁酸盐如Na2FeO4，Fe从0价升到＋6价，则它在电池反应的反应物中必是还原剂，那么在电解池中，它必是阳极，而另一个镍电极是惰性电极，氧化剂必是水中的H+，生成氢气。

答案：①阳极反应：Fe＋8H－6e=FeO24＋4H2O
－
－
②阴极反应：2H2O＋2e=H2＋2OH③电解反应（称为总电池反应）：
－－

电解
Fe＋2H2O＋2OH④n(H2
－
FeO24＋3H2
3.36
0.15(mol22.4
n(H20.15
所以n(FeO20.050(mol4
33
－
⑤阳极反应消耗OH离子，所以pH降低。
3、以惰性金属作阴极，金属铜为阳极组成电解槽，以淀粉碘化钾水溶液为电解液。电解开始不久，阴极区滴入酚酞试液呈红色，而阳极区溶液仍为无色。过了相当一段时间后，阳极区溶液才呈蓝色，则阴极区发生的电极反应是①，阳极区发生的电极反庆和电池反应是②。为了使阳极区溶液电解开始不久即呈蓝色，应采取的措施为③。
解析：①从阴极区的现象可想到电极反应中有OH生成，所以酚酞变红，因此阴极反应为：
2H2O＋2e=H2＋2OH
②阳极区现象说明电解时并没有发生2I－2e=I2，而发生了其他电极反应，再由电极反应的产物I反应生成I2。由于开始电解，电解产物的浓度极小，逐步积累到一定程度才能与I反应生成I2，此时淀粉才变蓝色。那么阳极到底发生什么反应？
可能发生的电极反应：
阳极溶出：Cu－2e=Cu2+10.36V
－
－
－
－
－
－
－
－
I放电：2I－2e=I220.54V
若发生后一个电极反应，则电解一开始淀粉就会变蓝，但实际并非如此，所以没有发生2I－2e=I2。
若发生前一个电极反应，由于电解得到的Cu2+浓度是由零向浓度增大方向进行，当Cu2+
浓度增大到一定程度时，发生：
2Cu2+＋4I=2CuI＋I2
－
－
－
－－－

此时淀粉溶液才变蓝色。
2
为什么在这相当一段时间内几乎没有现象呢？因为Cu(H2O4的蓝色本身就不深，当
浓度很小时，就非常接近于无色，又不会与I发生反应，也不会与OH生成Cu(OH2↓，所以没有变化。
因此，阴极反应应是Cu－2e=Cu2+，而电池反应为：
－
－－
Cu＋2H2O
当达到一定浓度时，立即发生：
电解
Cu2+＋H2↑＋2OH
－
2Cu2+＋4I=2CuI＋I2
－
由于这两个反应是接踵而来，有时也把电解反应写成这两个反应的总反应，即：
2Cu＋4H2O＋4I
－
电解
2CuI＋I2＋4OH＋2H2↑
－
若这个电解体系继续下去，还会发生许多副反应，如：
I2－2OH=I＋IO＋H2O
所以此题的答案应以出现蓝色为止，具体答案为：阳极反应：Cu－2e=Cu2+
－
－
－
－
电池反应：Cu＋2H2O或2Cu＋4H2O＋4I
－
电解
Cu2+＋H2↑＋2OH
－
－
电解
2CuI＋I2＋4OH＋2H2↑
－
－
③只要将Cu电极换成惰性电极，就避免了阳极溶出反应，而发生2I－2e=I2反应。答案：①2H2O＋2e=H2↑＋2OH②阳极电极反应Cu－2e=Cu2+
－
－
－
电池反应Cu＋2H2O或2Cu＋4H2O＋4I
电解
Cu2+＋H2↑＋2OH
－
－
－
电解
2CuI＋I2＋4OH＋2H2↑
③将Cu电极换成惰性电极。

4、设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是21世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2离子。回答如下问题：
－
（1）以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式_____________。（2）这个电池的正极发生的反应是________________；
负极发生的反应是_________；
固体电解质里的O2的移动方向是：________________；
向外电路释放电子的电极是
－
______________________________。
（3）人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是_________________________________。
（4）你认为在ZrO2晶体里掺杂Y2O3，用Y3+代替晶体里部分的Zr4+对提高固体电解质的导电能力会起什么作用？其可能的原因是什么？_____________________。
（5）汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生_______________会堵塞电极的气体通道。有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，这正是新一代化学家的历史使命。
解析：（1）电池的放电反应实际就是丁烷的完全燃烧反应：2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2O
（2）正极反应是电池反应中反应物中氧化剂发生的还原反应，所以O2＋4e=2O2
－
－
负极反应为电池反应物中还原剂发生的氧化反应，所以C4H10＋13O2－26e=4CO2＋5H2O
－
－
由于负极需O2，所以，固体电解质里的O2的移动方向是向负极移动（或向阳极移动，
－
－
或向通入汽油蒸气的电极移动）。向外电路释放电子的电极是负极（或阳极，或通入汽油蒸

气的电极）。
（3）燃料电池的能量利用率远远高于内燃机的能量利用率。
（4）由于Y2O3中Y︰O=1︰1.5，ZrO2中Zr︰O=1︰2，所以掺杂晶体中O2比纯ZrO2
－
晶体中少，为维持电荷平衡，将导致O2缺陷，从而使O2得以在电场作用下向负极移动。
－
－
（5）汽油由于氧化不完全而产生的碳粒会堵塞电极的电体通道。注：本题考查学生应用原电池原理解决问题的能力。
5、电化学技术常用于测定微溶盐的溶解度。电动势与浓度的对数成线性关系，所以能测定很小的浓度。
此问题涉及到由盐桥相连的两个分开的半电池组成的电化学电池，左侧是锌棒插入0.200mol·dm3Zn(NO32溶液中，右侧是银棒插入0.100mol·dm3AgNO3溶液中，各溶液
－
－
的体积都是1.00dm3，温度为25℃。
（1）写出电池表达式和相应的电池反应。
（2）计算此电池的电动势，写出电池的放电反应。在Zn过量时，设电池允许完全放电。
（3）计算放电过程中所输出的全部电量（以库仑为单位）。在另一个实验中，KCl(s是加入到右侧电池的AgNO3溶液中，AgCl沉淀和电动势变化是同时发生的，加入KCl后电动势是1.04V,[K+]是0.300mol·dm3。
－
（4）计算平衡时的[Ag+]。
（5）计算平衡时的[Cl]和AgCl的KSP。已知25℃时的标准还原电势如下：Zn2+(aq＋2e=Zn
－
－
0.76V0.80V
Ag+(aq＋e=Ag
－

解析：（1）电池表达式为：Zn(s|Zn2+(aq||Ag+(aq|Ag
正极反应（右侧）：Ag+(aq＋e=Ag(s
－
负极反应（左侧）：Zn(s－2e=Zn2+(aq
－
电池反应：Zn(s＋2Ag+(aq=2Ag(s＋Zn2+(aq
(2E
右左+-0.80(0.761.56(V
由于电池处于非标准状态，所以有：
EE
0.0592[Zn2]0.05920.200
lg1.56lg1.52(V222n2[Ag](0.100
放电反应为Zn(s＋2Ag+(aq=2Ag(s＋Zn2+(aq
(3lgK
nFE21.56
52.738
RT2.3030.0592
K=5.5×1052
因K值较大，可视反应完全。由于Zn过量，所以Ag+全部转化为Ag，即溶液中[Ag+]≈0。
Ag+＋e=Ag
－
所以全部放出的电量为：
QnFc(AgV(AgF0.1001.00964859.65103(C(4E1.04E
0.0592[Zn2]0.05920.200lg1.56lg222[Ag][Ag]2
－10

lg[Ag+]=－9.139,[Ag+]=7.3×10
－
mol·dm
－3
（5）平衡时的[Cl]=[K+]－c(Ag+＋[Ag+]=0.300－0.100＋7.3×10=0.200(mol·dm3
－
－10

KSP(AgCl=[Ag+]·[Cl]=7.3×10
－
－10
×0.200
=1.5×10
－10
注：本题考查学生应用原电池原理、能斯特方程、电量的计算及溶度积常数等知识解决问题时的综合分析能力。

第三节综合题解

1、1866年H.Rithausen从谷胶的硫酸分解物中分离出谷氨酸，HOOCCH2CH2CHCOOH。1890年L.Wolff合成并确定了它的结构。1908年池田菊苗从
NH2
海带的热水提取物中分离出L—谷氨酸的钠盐，它才是具有鲜味的成分，即味精。
谷氨酸的电离常数Ka16.46103,Ka25.62105,Ka32.141010,pKalgKa所以pKa12.19,pKa24.25,pKa39.67。
目前工业上生产味精的方法有水解法、糖蜜提取法、淀粉发酵法及合成法等。当前我国生产的味精主要采用淀粉发酵法。
发酵法生产工艺流程如下：
淀粉葡萄糖发酵谷氨酸铵谷氨酸L谷氨酸钠盐
若生成L—谷氨酸二钠盐，则不具有鲜味，所以工业生产中控制好各阶段的pH是极为重要。
试问：
（1）Ka1、Ka2、Ka3相对应的基团各是哪个？
水解尿素等电点中和、浓缩、结晶

（2）计算L—谷氨酸等电点的pH。（所谓等电点，是谷氨酸呈电中性时所处环境的pH）（3）中和、脱色、结晶时的pH应保持在多少？（4）用什么物质脱色？
解析：（1）谷氨酸从表面上看是二元酸，实际上在水溶液中它呈现三元酸的性质，具体如下：
Ka1
HOOCCH2CH2CHCOOH
NH+3
-+
HOOCCH2CH2CHCOO+H
NH3
Ka2
--OOCCHCHCHCOO+22
+NH3
+
H
+
Ka3
-OOCCHCH
22
CHCOO-+HNH2
+
所以HOOCCH2CH2CHCOOH
KNHa1
Ka3
2

-（2）等电点时的型体为：HOOCCH2CH2CHCOO
NH3
+
实际上就相当于酸式盐，即谷氨酸的第一级离解产物，因此，
[H]Ka1Ka2102.19104.25103.22(mol/L
pH=3.22
（3）中和、脱色、结晶时谷氨酸一钠盐的型体为：
-OOCCHCHCHCOONa-22
NH3
+

所以它是第二级离解产物，因此：
[H]Ka2Ka3104.25109.67106.96(mol/L

pH=6.96
（4）用活塞炭吸附脱色，它无毒，还可吸附重金属离子。注：本题考查学生应用电离平衡常数解决实际问题的能力。
2、1.00gNH4Cl和1.00gBa(OH2·8H2O加入到80mL水中，溶解完全后，在25℃时用水稀释至100mL。
（1）计算此溶液的pH(pKNH+9.24。
4
（2）计算溶液中各离子的浓度。
（3）在上述溶液中加入10.0mL1.00mol·L（4）计算（3）题新溶液中[NH3]。
解析：（1）M(NH4Cl=53.492,M[Ba(OH2·8H2O]=315.44
－1
HCl后，计算此时溶液的pH。
1.00
0.018(mol
53.492
n[Ba(OH28H2O]0.00317(moln(NH4Cl
-NH+4(aqOH(aqNH3(agH2O(l
n(NH320.003170.00634(moln(NH+40.01870.006340.0124(mol[H]=KNH+
4

+
n(NH+0.01244109.24108.95
n(NH30.00634
pH8.95
(2[H]108.951.13109(mol/L[OH]
-
Kw
[H]1.13109
1000
[Cl-]0.01870.187(mol/L
1001000
[NH]0.01240.124(mol/L4
1001000
[Ba2]0.003170.0317(mol/L
100

1014
8.85106(mol/L

（3）10.0mL1.00mol/LHCl溶液中含H+：
n(H
10.0
1.000.0100n(NH30.00634(mol1000

所以剩余n(H+，剩）=0.0100>n(NH3=0.00634(mol
说明：溶液就是盐酸和NH4Cl的混合溶液（其他离子在不考虑活度的前提下对溶液的
9.24
,是一种很弱的酸，可略而不计，所以有：H+无贡献）。由于NH4的KNH10
4
[H]
0.00366
10000.0333(mol/L
10010.0
pHlg0.03331.48

(4n(NH40.0187mol[NH4][NH3]
0.0187
10000.170mol/L
10010.0KNH4[NH4]
[H]
109.240.170
2.9109(mol/L
0.0333
3、25℃时，测量下列电池的电动势：（一）Hg－Hg2Cl2|KCl(1mol/L|S|Pt(＋（S代表Fe3+、Fe2+和HCl混合溶液）
若S溶液中，c(Fe3+=3.32×104mol/L，c(Fe2+=2.17×104mol/L。以及c(HCl=1.24×
－
－
103mol/L，此时电池的电动势为0.392V。
－
若S溶液中，c(Fe3+=1.66×103mol/L，c(Fe2+=1.08×103mol/L以及c(HCl=6.17×10
－
－
－3
mol/L，此时电池的电动势为0.407V。假设Fe3+离子与水作用为一元弱酸，则：Fe3+＋H2O
Fe(OH2+＋H+，Fe2+不是酸，是配合物，如FeCl2+……的生成可以忽略不
计。
（1）试求Hg
2Cl2/Hg
的值。
（2）试求Fe3+作为一元弱酸的Ka值。
（3）计算Fe3+浓度为多大（mol·L1）时，恰好有Fe(OH3沉淀出现。
－
（已知：
Hg2+2/Hg
0.797V,Ksp,Hg2Cl23.451018,Ksp,Fe(OH33.981038

解析：(1Hg
2Cl2/Hg

0.0592
lg[Hg2]2/Hg2
0.0592Ksp,Hg2Cl2
0.797lg
2[Cl]2
Hg2+2

0.05923.451018
0.797lg
2l2
0.281(V
(2Fe3H2O
3
Fe(OH2+H
3
[Fe]Fe3c(Fe
由电池电动势
[H][H]Ka

c(Fe3
E
Fe3+/Fe2+
0.0592lg
[Fe3+][Fe]
2+
Hg
2Cl2/Hg
得：EE2E10.4070.3920.015(V
[Fe3+]2[Fe3+]1
0.0592lglg2+lg2+
[Fe][Fe]120.0592lg
[Fe3+]2[Fe2+]1[Fe3+]1[Fe2+]2
[H]2c(Fe3+2
[Fe2+]1

[H]2Ka
[H]1c(Fe3+12+
[Fe]2

[H]1Ka
6.171031.66103
2.17104
3
6.1710Ka
1.241033.221043
1.08103
1.2410Ka
0.0592lg
0.0592lg
0.0592lg
4.999(1.24103Ka6.17103Ka
解得Ka=1.52×10
－3
（3）Fe3+的Ka较大，所以可忽略水的离解。

因此Ka[OH][H]
+-
[Fe(OH2+][H+]
[Fe]Kw2

3+

[H+]2[Fe]
3+

[H+]2[OH-]3[Fe][OH]
3+
-3

Kw2[OH-]Ksp,Fe(OH3
KaKsp,Fe(OH3Kw
1014
1.521033.981038
(10142
1012.2
[OH-]1012.2

101.8[Fe(OH2+]

所以c(Fe3+=[Fe3+]+[Fe(OH2+]

Ksp,Fe(OH3[OH-]31037.4(10
12.23
[Fe(OH2+]

101.80/174(molL1
注：本题考查学生综合利用电离平衡知识，电化学知识，水解平衡知识解决问题的分析能力。
4、（全国1999年决赛试题）
东晋葛洪所著《抱朴子》中记载有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。“曾青”即硫酸铜。这是人类有关金属置换反应的最早的明确记载。铁置换铜的反应节能、无污染，但因所得的镀层疏松、不坚固，通常只用于铜的回收，而不用作铁器镀铜。能否把铁置换铜的反应开发成镀铜工艺呢？
从化学手册上查到如下数据：电极电势：
Fe2+＋2e=Fe
－
0.440V;
;0.771V
Fe3+＋e=Fe2+
－
Cu2+＋2e=Cu
－
0.342V;
0.160。V
Cu2+＋e=Cu+
－
平衡常数：

Kw1.01014;Ksp(CuOH1.01014;
Ksp[Cu(OH2]2.61019;Ksp[Fe(OH2]8.01016;Ksp[Fe(OH3]4.01038。
回答下列问题：
（1）造成镀层疏松的原因之一可能是夹杂固体杂质。为证实这一设想，设计了如下实验；
向硫酸铜溶液中加入表面光洁的纯铁块。请写出4种可能被夹杂的固体杂质的生成反应方程式（不必写反应条件）。
（2）设镀层夹杂物为CuOH（固），实验镀槽的pH=4，CuSO4的浓度为0.040mol/L，温度为298K，请通过电化学计算机说明在该实验条件下CuOH能否生成。
（3）提出3种以上抑制副反应发生的（化学的）技术途径，不必考虑实施细节，说明理由。
解析：中华民族有着悠久的化学历史，本题从中提取而来，又综合考察了考生的推断能力。从本题所给的数据可知：Cu2+和Fe反应，其产物应有CuOH、Cu+、Cu(OH2、Cu、Fe(OH2、Fe2+、Fe(OH3、Fe3+几种可能，选出其中固体即可，其关键在于选全答案。第（2）问较为简单，考察了考生的电化学知识，由于进入到该层次的考生这方面训练较多，故不存在困难。第（3）问考察了学生对知识融会贯通的能力。要阻止CuOH生成，就要使反应
Cu2+＋Cu＋2H2O=2CuOH＋2H+
向左移动。要不生成Fe(OH3，就要使反应4Fe(OH2＋O2＋2H2O=4Fe(OH3向左移动。这样自然得到如下答案：（1）①CuO或Cu(OH2，反应方程式为：Cu2+＋2H2O=Cu(OH2↓＋2H+②Cu2O或CuOH，反应方程式为：

Cu+＋H2O=CuOH↓＋H+
③FeO或Fe(OH2，反应方程式为：Fe2+＋2H2O=Fe(OH2↓＋2H+
④Fe2O3或Fe(OH3，反应方程式为：
1
2Fe(OH2+O2+H2O=2Fe(OH3
2
（2）①Cu2+＋Cu＋2H2O=2CuOH↓＋2H+
+CuOH+He
i
2+CuH2Oe
Cu+H2OCuOH+H
+
-0.287V0.314V
+

ⅱE=0.027V>0，正方向自发。
或EE
0.0592c(H
lg
1c(Cu2
10
0.027(V0.040
8

0.3640.0592lg
②Fe＋2Cu2+＋2H2O=2CuOH＋Fe2+＋2H+
2+-Fe0.418VFe+2e
2+
-+
CuOH+H0.314VCu+H2O+e
[设c(Fe2+=0.04mol/L（最大允许值）]ⅱE=0.795V>0，正方向自发。
或EE0.60
0.0592c(Fe2c2(H
lg
2c2(Cu2
0.0592(0.040(1.010lg0.795V(0.80V22(0.040
42

（3）①配合剂，降低c(Cu2+（即电位下降），阻止与新生态Cu反应。②抗氧型，抑制氧化反应。
③稳定剂，防止累积的Fe2+对铜的沉积产生不良影响和减缓Fe2+氧化为Fe3+。注：本题考查综合运用电化学知识，综合分析实际问题的能力。

5、在两个烧杯中分别注入相同的混合溶液，该混合溶液组成为50.00cm3，0.0100mol·L
－1
AgNO3溶液和50.00cm30.100mol·L1NH4NO3溶液。将两根银电极用铜线相连，分别浸
－
入到上述两烧杯的混合溶液中；
两个相同的参比电极（电极电势为定值）通过电位计相连，也分别浸入到上述混合溶液中。现往其中一个烧杯中逐渐加入50.00cm3，0.100mol·L1氨
－
水，生成Ag(NH32+配离子。由电位计测得参比电极间电势差为0.254V。求Ag(NH32+的K
不稳
。
解析：设加入氨水的烧杯中的Ag+浓度为c1，未加入氨水的烧杯中Ag+浓度为c2。两个
烧杯中电势差由Ag+浓度不同而产生，因此由能斯特方程可知：
0.05920.0592
lgc1lgc20.25411
又c2=50.00cm3×0.0100mol·L1/(50cm3＋50cm3=50.00×103mol·L1
－
－
－
所以c1=2.52×107mol·L1
－
－
考虑Ag(NH32+的配位平衡
Ag+＋2NH3
Ag(NH32+
开始各物质的50.00×0.010050.0×0.1000物质的量（mol）
反应时各物质的－0.500－1.00＋0.500物质的量的变化（mol）平衡时各物质的
浓度（mol·L1）2.52×107
－
－
5.001.000.500

150150
K不稳,Ag(NH
+
32
[Ag+][NH3]22.52107(4.00/15025.38108[Ag(NH32](0.500/150
注：本题考查综合利用配位平衡和氧化还原平衡知识解决问题的能力。