4 水溶液中酸 鹼 鹽的平衡 133
134 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 41 布 洛酸鹼學說 一 酸鹼的分類與命名 ( 阿瑞尼斯酸鹼學說 ) 1 1 在水溶液中可解離出 H 的數量 : 分類單質子酸二質子酸三質子酸 可解離出 H 數量 1 個 2 個 3 個 實例 HCl CH 3 COOH H 3 PO 2 H 2 SO 4 H 2CO 3 H 3PO 3 H 3 PO 4 2 依照結構中和質子氫鍵結之非金屬元素的種類 : 2 分類非含氧酸含氧酸 鍵結原子非 O 的非金屬元素 O 實例 HCl HCN H 2 S HNO 3 H 2SO 4 H 3PO 4 1 非含氧酸 : 在常溫下多為氣體 c 稱為某化氫. HCl (g) ( 氯化氫 ) H 2 S (g) ( 硫化氫 ) HCN (g) ( 氰化氫 ). 非含氧酸溶在水中稱為氫某酸. HCl (aq) ( 氫氯酸或鹽酸 ) H 2 S (aq) ( 氫硫酸 ) HCN (aq) ( 氫氰酸 ). 2 含氧酸 : 大多由非金屬氧化物溶於水而形成. H 2 SO 4(aq) ( 硫酸 ) HClO 3(aq) ( 氯酸 ) H 3 PO 4(aq) ( 磷酸 ) HNO 3(aq) ( 硝酸 ). 另依中心非金屬元素價數 ( 氧化數 ) 不同 c 可命名如下 : HClO 4(aq) ( 過氯酸 ) HClO 3(aq) ( 氯酸 ) HClO 2(aq) ( 亞氯酸 ) HClO (aq) ( 次氯酸 ). 3 1 在水溶液中可解離出 OH 的數量 : 分類一元鹼二元鹼三元鹼 可解離出 OH 數量 1 個 2 個 3 個 實例 NaOH NH 3 Mg(OH) 2 Na 2CO 3 Al(OH) 3 Na 3PO 4 2 依照結構組成 : 1 金屬氫化物 (MH): 氫原子和鹼金屬 鹼土金屬元素結合形成的離子化合物. NaH CaH 2 等. 2 金屬氧化物 (MO x ): 金屬和氧所形成的離子化合物. Na 2 O MgO Al 2 O 3 等.
41 布洛酸鹼學說 135 3 金屬氫氧化物 M(OH)n 金屬陽離子和氫氧離子所形成之化合物. KOH Ca(OH)2 Fe(OH)3 等. 4 鹼的命名 以金屬氫氧化物為主. 若金屬具有數種價數 或氧化數 和氫氧離子結合時c以 氫氧化物 命名c並 將其金屬價數標示於名稱之後. Fe(OH)3 氫氧化鐵或氫氧化鐵(III) Fe(OH)2 氫氧化亞鐵或氫氧化鐵(II). 1 93 指考 酸鹼的判斷 下列氧化物中c何者溶於水即成為酸性溶液 A CaO B MgO C N2O5 D P4O10 E ZnO. CD 非金屬氧化物溶於水可形成酸性溶液. C N2O5H2O 2HNO3 D P4O106H2O 4H3PO4 11 下列酸鹼的命名與性質c何者正確 A HCl(g) 稱為氫氯酸 D H3PO3 稱為磷酸 B乾燥的 HI 呈中性 E NaH(s) 溶於水中只生成 NaOH(aq). B 二 C Sn(OH)4 稱為氫氧化錫(II) A氯化氫.C氫氧化錫(IV).D亞磷酸.E NaH(s)H2O(l) H2(g)NaOH(aq). 酸鹼理論 配合翰版課本 P.132 P.134 1 理論定義 備 P.242 P.243 學 說 阿瑞尼斯 酸 鹼 在水中產生 在水中產生 H(aq) 者 OH(aq) 者 提供質子 接受質子 布忍斯特洛瑞 適用條件 酸鹼中和反應 H(aq)OH(aq) H2O(l) 水溶液中 HA(aq)BOH(aq) BA(aq)H2O(l) 水溶液及 質子轉移的反應 非水溶液 HCl(g)NH3(g) NH4Cl(s) 簡稱布洛 H 的物質 H 的物質 1 阿瑞尼斯酸鹼學說 分 類 範 例 強酸 HCl(aq) H(aq)Cl(aq) 強鹼 NaOH(aq) Na 弱酸 弱鹼 (aq)oh (aq) H (aq) OH (aq) 2 布洛酸鹼學說 1 反應 明 完全解離 CH3COOH(aq) _ CH3COO NH3(aq)H2O(l) _ NH4 說 (aq) (aq) 解離度小
136 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 2 共軛酸鹼對 : 彼此間相差 1 個 H. 2 2 HA B _ A HB 1 1 135 HA 為 A 的共軛酸 B 為 HB 的共軛鹼 3 布 洛酸鹼學說的兩性物質 : 在某反應中作為酸 c 另一反應中作為鹼的物質. 135 135 F (aq)h 2 O (l) _ HF (aq) OH (aq) CH 3 COOH (aq) H 2 O (l) _ CH 3 COO (aq)h 3 O (aq)! H 2 O (l) 為酸! H 2 O (l) 為鹼 HCO 3 (aq)oh (aq) _ CO 3 2 (aq)h 2 O (l)! HCO 3 (aq) 為酸 HCO 3 (aq)h (aq) _ CO 2(g) H 2 O (l)! HCO 3 (aq) 為鹼 HC 2 O 4 HSO 4 HSO 3 HS H 2PO 4 HPO 4 2 H 2 PO 3 均是兩性 物質. 布 洛酸鹼學說中之酸鹼性是相對的概念 c 在水溶液中不一定呈酸或 鹼性. 4 在水中 c 強酸幾乎完全解離出 H (aq)c 並與水結合生成 H 3 O (aq)c 故在水中能存 在的最強酸為 H 3 O (aq)( 鋞離子 ); 同理 c 在水中能存在的最強鹼為 OH (aq). HNO 3(aq) H 2 O (l) NO 3 (aq)h 3 O (aq) 教 P.120 Na 2 O (s) H 2 O (l) 2Na (aq)2oh (aq) 2 c 反應的方向 :( 較強酸 較強鹼 ) ( 較弱鹼 較弱酸 ) 1 NH 4 (aq) OH (aq) _ NH 3(aq) H 2 O (l) 1 2 1 2 已知 : 反應傾向有利於右方 得知 135 酸性 :NH 4 >H 2 O! 鹼性 :NH 3 <OH 135 較強鹼的共軛酸是較弱的酸 較強酸的共軛鹼是較弱的鹼 2 利用上述方法可判斷下列物質的相對酸性大小 : 課 P.134 HClO 4 >HI>HBr>HCl>H 2 SO 4 >HNO 3 >H 3 O >H 2 C 2 O 4 >HSO 4 >H 2 SO 3 > 強酸 c 在水中以 H 3 O 形式存在 H 3 PO 4 >HF>HNO 2 >CH 3 COOH>H 2 CO 3 >H 2 S>HCN>NH 4 > > H 2 O>C 2 H 5 OH>NH 3
41 2 相關題型 單元練習 布洛酸鹼之判斷 布洛酸鹼學說 137 單1 2 3 4 多1 2 3 依布洛酸鹼學說c下列物質 1何者可為酸 2何者可為鹼 3何者為兩性物質 1 NaHS 6 Cs 2 H 2O 7O 2 11234580 3 NH4 4 NaHCO3 5 KHSO3 8 NH3 9 H2PO2 0 H 3O 21245789 312458 1 找能放出 H 者. 2 找能接受 H 者. 3 找能接受及放出 H 者. 21 下列反應中c何者酸鹼的共軛關係s錯誤 CN(aq) A 鹼1 酸2 H2S(aq) B _ H2O(l) 酸1 _ H3O 鹼2 (aq) _ 2OH 酸1 (l) 2H2O(l) 鹼1 2 SO3 (aq) 酸2 鹼1 D 3 (aq) ClO4 (l) 酸2 鹼2 (aq) 鹼1 C HClO4(l) H2SO4(l) _ H3SO4 D H2SO3(aq) HS 酸2 鹼2 鹼2 酸1 OH 酸1 H2O(l) HCN(aq) D H2SO3 的共軛鹼為 HSO3 只差一個 H. 相關題型 單元練習 酸鹼強度判斷 單5 6 多4 下列各反應皆利於向右進行c試排出所有布洛酸鹼學說之酸的強度順序 1 H2S(aq)CN HCN(aq)HS (aq) 2 CH3COOH(aq)HCO3 3 H2CO3(aq)HS 4 HSO4 (aq) (aq) (aq) H2CO3(aq)CH3COO H2S(aq)HCO3 CH3COO (aq) (aq) (aq) (aq) CH3COOH(aq)SO42(aq) HSO4>CH3COOH>H2CO3>H2S>HCN 酸性強度 由1知cH2S>HCN 由2知cCH3COOH>H2CO3 由3知cH2CO3>H2S 由4知c HSO4>CH3COOH.故 HSO4>CH3COOH>H2CO3>H2S>HCN 31 下列五種離子c何者與氫離子結合之趨勢最大 AF B H2PO4 C CH3COO E D HSO4 E OH. 酸性強度 H2SO4>H3PO4>HF>CH3COOH>H2O 故共軛鹼的鹼性強度 HSO4 <H2PO4 <F <CH3COO <OH OH 之鹼性最強c與 H 結合趨勢最大. 32 已知酸強度為 HI>HNO2>CH3COOH>HClO>HCNc依布洛酸鹼學說c何者 為最弱的鹼 A IA B NO2 C CH3COO D ClO E CN. 酸愈強c其共軛鹼鹼性愈弱c故選A.
138 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 41 布 洛酸鹼學說 一 單一選擇題 ( C )1 下列何者為 HF 的共軛鹼? A OH B HF C F D H 2 O. 2 共軛酸鹼對兩者之間相差 1 個質子 c ( A )2 下列何組物質不是共軛酸鹼對? 故 H 3O 和 H 2O 才是共軛酸鹼對. A H 3 O OH B NH 4 NH 3 C HCO 3 CO 2 3 D CH 3 COOH CH 3 COO E HCl Cl. ( C )3 下列何者不能當作布 洛酸? 3 布 洛酸鹼學說的酸必須為可提供 H 者 c 而 BF 3 並沒有 H 可提供 c 故不能當作布 洛酸鹼學說的酸. A H 2 PO 3 B OH C BF 3 D NH 3 E H 2 O. ( D )4 下列反應中 chco 3 在哪一組中作為酸? A HCO 3 H 2 SO 4 H 2 CO 3 HSO 4 B HCO 3 HClO 4 H 2 CO 3 ClO 4 C HCO 3 CH 3 COOH H 2 CO 3 CH 3 COO D HCO 2 3 NH 3 CO 3 NH 4 根據布 洛酸鹼學說 : 酸是質子的提供者 c 鹼是質子的接受者. 在 ABC 中 chco 4. 3 接受 H 變成 H 2CO 3c 而在 D 中 chco 3 提供 H 變成 CO 2 3 c 顯示出酸的行為. ( B )5 1 NH 3 2 ClO 2 4 3 SO 4 4 OH 5 NO 3 c 上列各粒子中與 H 結合 5 鹼性愈強者與 H 的趨勢最小與最大者依次為何? 結合的趨勢愈大. 因為鹼性強度 : OH >NH 3>SO 2 4 >NO 3 >C lo 4 c 所以與 H 結合趨 A2 與 1 B2 與 4 C5 與 4 D5 與 2 E5 與 3. 勢最小者為 2 ClO 4 c 最大者為 4 OH. ( C )6 有兩項實驗結果 :1 加磷酸於醋酸鈉溶液中可聞到醋酸味 ;2 無水 Na 2 CO 3 加入醋酸溶液時 c 可產生 CO 2(g). 根據上述事實 c 下列三種酸的強弱順序應為何? A H 3 PO 4 >H 2 CO 3 >CH 3 COOH B CH 3 COOH>H 3 PO 4 >H 2 CO 3 C H 3 PO 4 > CH 3 COOH>H 2 CO 3 D H 2 CO 3 >CH 3 COOH>H 3 PO 4. 二 多重選擇題 (CD)1 依布忍斯特 洛瑞酸鹼學說 c 下列何者既能當酸 c 又能當鹼? A H 3 O B H 2 PO 2 C H 2 PO 3 D HC 2 O 4 E CH 3 COO. (CD)2 下列有關酸鹼學說的敘述 c 何者 s 錯誤? A 酸鹼反應中接受質子的物質即為布 洛鹼 B 可使潮溼石蕊試紙呈現紅色的酸不一定是布 洛酸鹼學說中的酸 C 依布 洛的理論 c 酸鹼中和必生成水 D 布 洛酸鹼學說的酸鹼必為阿瑞尼斯的酸鹼 E 阿瑞尼斯學說的酸鹼只限於 2 C 依阿瑞尼斯的酸鹼學說 c 酸鹼中和必生成水. 水溶液中. D 布 洛酸鹼學說的酸鹼不一定為阿瑞尼斯的酸鹼. (AB)3 依布忍斯特 洛瑞酸鹼學說 c 下列何者不是兩性物質? CD A Be 2 B HPO 2 3 C H 2 PO 2 D NH 4 E H 2 O. (AC)4 反應 :H 2 PO 4 HCO 3 _ H 3 PO 4 CO 2 3 c 有利於向左進行 c 下列敘述何者 E 正確? 2 A HCO 3 與 CO 3 互為共軛酸鹼對 B 鹼強度 :H 2 PO 4 >CO 2 3 C 酸強度 :H 3 PO 4 >HCO 2 3 D H 3 PO 4 與 CO 3 互為共軛酸鹼對 E H 3 PO 4 與 H 2 PO 4 互為共軛酸鹼對. (AD)5 下列分子或離子中 c 哪些不能跟質子結合? A NH 4 B NH 3 C H 2 O D Ca 2 E S 2.
42 酸鹼的解離平衡 139 42 酸鹼的解離平衡 一 酸的解離平衡 ( 配合翰版課本 P.136 ~ P.138) 1 K a 1 定義 : 若 HA 為單質子弱酸 c 在水溶液中的解離反應式為 HA (aq) _ H (aq)a (aq)c 則酸的解離常數 (K a )= [H ] [A ] [HA] 2 酸的解離度 : 常以 a 表示. ck a 值愈大 c 酸性愈強. 1 定義 : 達平衡時 c 酸解離之濃度與酸之初濃度的比值. 酸解離之濃度 2 公式 :a= 100%= [A ] 100% 酸之初濃度 [HA] 0 2 C 0 K a a 1 HA _ H A 平衡濃度 C 0 x x x K a = x x C 0 x a= x C 0 100% 2 當解離度小於 5% 時 (C 0 xyc 0 ): 1 [H ]=QCW 0 W*WKW a 2 a0 [H ] = QCW 0W*WKW a =Z K a [HA] 0 C 0 C 0 3 弱酸稀釋時 :C 0 變小 [H ] 變 小 ph 值變大 a 變大 K a 不變. 備 P.251 [H ] a C 0. 3 同一弱酸之初濃度愈大者 c 其解離度愈小 c 但 [H ] 愈大. 4 濃度相同時 ck a 值愈大者 c 其解離度愈大 c 且 [H ] 愈大. 相關題型 : 單元練習單 2 7 8 0; 多 1 1 K a 的計算乙酸是常見的有機酸 c 具有刺鼻性酸味 c 其 K a =1.80*10 5. 求 :(Q1.W8W0=1.34c Q1W8=4.24) 1 1.00 M CH 3 COOH (aq) 中的 [H ] 及酸的解離百分率為若干? 2 0.100 M CH 3 COOH (aq) 中的 [H ] 及酸的解離百分率為若干? 1 [H ]=4.24*10 3 Mca=0.424% 2 [H ]=1.34*10 3 Mca=1.34% 1 [H ]=Q1.W00*1.8W0*10 5 =4.24*10 3 (M) a= 4.24*103 1.00 2 [H ]=Q0.100*1.W80*10 5 =1.34*10 3 (M) a= 1.34*103 0.100 *100%=0.424% *100%=1.34%
140 互動式教學講義 選修化學 上 11 某弱酸 HA 的 Ka=2.0*10 c回答下列問題 5 1 0.20 M HA 水溶液的 ph 值約為多少 解離百分率為多少 2 加水稀釋c使溶液體積變成原來的 10 倍c則溶液的 ph 值約為多少 解離 百分率為多少 Q4W0=6.3clog2=0.3clog6.3=0.8 1 ph=2.7ca=1.0 2 ph=3.2ca=3.2 12 已知 CH3COOH(aq) 的 Ka=1.8*10 c若以 [H] 為縱軸 CH3COOH(aq) 的初濃 度為橫軸c則兩者關係圖最接近下列何者 A 5 B C D [H ]=AC0S*SKa B [H ] µ AC0 2 相關題型 單元練習 由解離百分率求 Ka 單4 多4 進4 牛油酸敗的味道主要是來自丁酸 C3H7COOH c為結構類似乙酸的單質子弱酸.在 常溫下c0.040 M 丁酸溶液中c酸的解離百分率為 2.0 c此時丁酸的 Ka 值為多少 A 2.0*10 B 1.6*10 4 B C3H7COOH(aq) 0.040 _ 5 C 3.2*10 C3H7COO(aq) 6 D 4.2*10 8 E 8.0*10 10. H(aq) 0.040*2.0 0.040*2.0 0.040*2.0 4 8.0*104 y0.040 8.0*10 [C3H7COO] [H] 8.0*104 2 5 Ka= = =1.6*10 0.040 [C3H7COOH] 21 常溫下c0.1 M 氫氟酸的解離百分率為 8 c則其 Ka 值約為多少 A 8.0*10 2 B 8.0*10 4 C 8.7*10 D 3 Ka 的應用 2 D 7.0*10 4 E 6.4*10. 5 HF(aq) _ H (aq) F(aq) 初濃度 0.1 0 0 平衡濃度 0.092 0.008 0.008 0.008 2 4 07.0*10 Ka= 0.092 相關題型 單元練習 單3 5 6 室溫下c濃度均為 0.2 M 的甲 乙 丙三種單質子弱酸c甲的 Ka 為 1.8*10 c乙 4 的解離百分率為 0.8 c丙的 ph 值為 2.7.則甲 乙 丙三者酸性強弱的關係為何 log2=0.3 A甲>乙>丙 B丙>甲>乙 C甲>丙>乙 C 比較溶液中的 [H ] 4 3 甲 [H ]=A0.2*1S.8*10 =6.0*10 M 3 乙 [H ]=0.2*0.8 =1.6*10 M 3 丙 ph=2.7=3log2 [H ]=2.0*10 M 故酸性強弱 甲>丙>乙 D乙>丙>甲 E丙>乙>甲.
42 酸鹼的解離平衡 141 31 定溫下 c 用蒸餾水稀釋乙酸溶液 c 隨著酸濃度降低 c 下列各項數值何者始終保 持增大趨勢? A [H ] B K w C ph 值 D CD [OH ] [CH 3 COO ] E [CH 3 COOH]. 稀釋後 C 0 下降 c 依 [H ]=AC 0S*SK aca=z Ka C 0 變小 :C 0 [H ] [OH ] 變大 :ph 值 [CH 3COO ] [OH ] 4 K a 的應用 不變 :K w 相關題型 : 單元練習 進階 7 取分子量為 69 之某單質子酸 0.069 克 c 溶於 50.0 克水中 c 所形成的水溶液之密度為 1.0 克 毫升 c 其凝固點為 0.045 nc. 此酸的 K a 值最接近下列何者? A 1.0*10 3 B 5.0*10 3 C 1.0*10 2 D 2.0*10 2. A 此酸的濃度 = 0.069 69 50.0 1000 =0.02(m)! 由 ZT f=k f C m (1a) HA (aq) _ H (aq) A (aq) 0.02 0.02a 0.02a 0.02a 0.020.02a 0.02a 0.02a! 0.045=1.86*0.02*(1a) a=0.2c 故 [A ]=[H ]=4.0*10 3 (M) K a= [H ] [A ] [HA] = (4.0*103 ) 2 0.024.0*10 3 =1.0*10 3 41 某 0.1 M 非揮發性弱酸 HA 之水溶液 c 加水稀釋至 0.05 M 後 c 下列各項性質與 原水溶液比較 c 何者正確? A 沸點上升 B 凝固點上升 C 蒸氣壓下降 D 解離度增加 E ph 值增加. BDE 稀釋後 c 溶液濃度變稀 c 解離度增大. 溶液的性質 : 沸點下降 凝固點上升 蒸氣壓上升 [H ] 下降 ph 值上升. 二 鹼的解離平衡 ( 配合翰版課本 P.138 ~ P.140) 1 K b 1 定義 : 若 BOH 為一元弱鹼 c 其解離平衡反應式為 BOH (aq) _ B (aq)oh (aq)c 則鹼的解離常數 (K b )= [B ] [OH ] [BOH] 2 鹼的解離度 : 常以 a 表示. c 鹼的 K b 值愈大 c 鹼性愈強. 1 定義 : 達平衡時 c 鹼解離之濃度與鹼之初濃度的比值. 鹼解離之濃度 2 公式 :a= *100% 鹼之初濃度 2 C 0 K b a 5 1 [OH ]=QCW 0 W*WKW b 2 a0 [OH ] = QCW 0W*WKW b =Z KW b [BOH] 0 C 0 C 0
142 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 相關題型 : 單元練習單 1; 多 3 5 K b 的計算嗎啡是一種生物鹼 c 能有效抑止強烈的疼痛 c 廣用於止痛的醫療用途. 若 0.010 M 嗎啡溶液的 ph 值為 10c 求嗎啡的 K b 值為若干? 1.0*10 6 溶液的 ph=10c 則 [OH ]=10 4 M. 若以 BOH 代表嗎啡 c 則解離平衡反應式如下 : BOH (aq) _ B (aq) OH (aq) 0.010 10 4 10 4 10 4 y0.010 10 4 10 4 K b= [B ] [OH ] [BOH] = (104 ) 2 0.010 =1.0*10 6 51 可待因 (codeine) 是一種弱鹼 c 可用於治療咳嗽 c 其 K b =2.0*10 6 c 試求 0.02 M 可待因溶液的 ph 值為多少? A 3.5 B 5.5 C 8.3 D 10.3 E 10.8. D [OH ]=A0.0S2S*S2.S0S*S10S6 =2.0*10 4 (M) poh=4log2=3.7cph=143.7=10.3 三 同離子效應 ( 配合翰版課本 P.141) 1 在弱酸或弱鹼溶液中 c 加入含有與弱酸或弱鹼相同離子的電解質 c 會降低 弱酸或弱鹼的解離度 c 此即為酸鹼的同離子效應. 2 弱酸 弱鹼的同離子效應可用勒沙特列原理解釋. 3 利用醋酸來探討同離子效應 c 已知 CH 3 COOH 的 K a =1.8*10 5 c 則 : 1 0.02 M 1 升醋酸溶液中 : [H ]=QC 0 W*WK a =6*10 4 (M) a= 6*104 0.02 *100%=3% 2 0.02 M 醋酸溶液 1 升中 c 加入 0.1 莫耳醋酸鈉 : K a =1.8*10 5 = [H ][CH 3 COO ] [CH 3 COOH] a= 3.6*106 0.02 *100%=0.018% 0 [H ]*0.1 0.02 3 0.02 M 醋酸溶液 1 升中 c 加入 1.0 莫耳醋酸鈉 : K a =1.8*10 5 = [H ][CH 3 COO ] [CH 3 COOH] a= 3.6*107 0.02 *100%=0.0018% 0 [H ]*1.0 0.02! [H ]=3.6*10 6 (M)! [H ]=3.6*10 7 (M) 4 弱酸或弱鹼會因同離子存在 c 而降低其解離度 ; 當共同離子的濃度愈大者 c 其效應愈顯著.
42 酸鹼的解離平衡 143 同離子效應相關題型 : 單元練習單 9; 多 4 6; 進 1 6 在 0.01 M 醋酸水溶液中 c 加入固體醋酸鈉 c 直到溶液中醋酸鈉的最終濃度為 0.1 Mc 則將發生何變化? A 醋酸的解離常數增大 B 醋酸的解離常數減小 C 最終溶液的 ph 值較最初溶液高 D 最終溶液的 ph 值較最初溶液低 E 醋酸的解離度變小. CE AB 解離常數不變. CD ph 值較最初溶液高. 61 NH 3(aq) H 2 O (l) _ NH 4 (aq)oh (aq) 平衡中 c 加入少許硝酸 c 下列敘述何者正確? A 反應向右移動 B 反應向左移動 C 溶液的 ph 值上升 D [OH ] 增加 E [NH 4 ] 增加. AE 加入 H c 使反應向右移動 c 溶液的 ph 值下降 c[oh ] 減小 c 而 [NH 4 ] 增加. 同離子的應用相關題型 : 單元練習多 5 6; 進 2 6 7 已知在 0.020 M CH 3 COOH (aq) 中 cch 3 COOH 之解離百分率為 3.0%c 若於 500 ml 該水溶液中加入 0.020 mol CH 3 COONac 溶液之 ph 值為何? A 6.4 B 5.0 C 4.7 D 4.0. B 由解離百分率求出 K a= (0.020*3.0%)2 =1.8*10 5 c[ch 0.020 0.020 3COONa]= 0.5 =0.040(M)=[CH3COO ] CH 3COOH (aq) _ CH 3COO (aq) H (aq) 0.020 0.040 a a a 0.020a 0.040a a [H ]=K a* [CH3COOH] [CH 3COO ] =1.8*105 * 0.020 0.040 =9.0*106 (M)c 故 ph=6log9=5.0 71 已知氨水的 K b =1.8*10 5 c 求 :( 式量 :NH 4 Cl=53.5) 1 0.5 M 氨水的 [OH ] 及其解離百分率分別為何? 2 欲使 200 毫升 0.5 M 氨水中的 [OH ]=1.0*10 5 Mc 需加入多少克 NH 4 Cl? 1 [OH ]=3.0*10 3 Mca=0.6% 2 9.63 1 [OH ]=A0.5S*S1.8S*S10S 5 =3.0*10 3 (M) a= 3.0*103 *100%=0.6% 0.50 2 [OH ]=K 0.5*0.2 b* n NH4 Cl=0.18( 莫耳 ) n NH4 Cl W NH4 Cl=0.18*53.5=9.63( 克 )
144 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 四 多質子酸的解離平衡 ( 配合翰版課本 P.142 ~ P.144) 1 含有兩個或兩個以上可解離出氫離子的酸 c 即在水溶液中不只可解離出一 個 H 的酸 c 稱為多質子酸. 2 1 二質子酸 : 分子有兩個 H 可解離的酸. H 2 SO 4 H 2SO 3 H 2CO 3 H 2C 2 O 4 H 3PO 3. 2 三質子酸 : 分子有三個 H 可解離的酸. H 3 PO 4 H 3AsO 4. 3 多質子酸的解離為逐步解離 c 每個步驟都有一個解離常數. H 3 PO 4(aq) _ H (aq)h 2 PO 4 (aq) K a1 = [H ] [H 2 PO 4 [H 3 PO 4 ] H 2 PO 4 (aq) _ H 2 (aq)hpo 4 (aq) K a2 = [H ] [HPO 4 [H 2 PO 4 ] ] 2 ] =7.1*10 3 =6.3*10 8 2 HPO 4 (aq) _ H 3 (aq)po 4 (aq) K a3 = [H ] [PO 4 =4.4*10 13 [HPO 2 4 ] 4 多質子酸經多段解離平衡 c 其解離常數間的關係 :K a1 > K a2 > K a3 c 故多質子酸之 酸性強度及溶液中的 [H ]c 以第一解離常數 K a1 決定. 備 P.263 5 1 原理 : 根據質量守恆關係. 2 單質子酸 (HA): 弱酸的初濃度 (C 0 )=[HA][A ] 3 多質子酸 : 1 二質子酸 (H 2 S): 弱酸的初濃度 (C 0 )=[H 2 S][HS ][S 2 ] 2 三質子酸 (H 3 PO 4 ): 弱酸的初濃度 (C 0 )=[H 3 PO 4 ][H 2 PO 4 ][HPO 2 4 ] [PO 4 3 ] 6 1 原理 : 溶液呈電中性 c 故溶液中陰 陽離子總電荷量應相同. 2 單質子酸 (HA):[H ]=[A ][OH ] 3 多質子酸 : 1 二質子酸 (H 2 S):[H ]=[HS ]2[S 2 ][OH ] 2 三質子酸 (H 3 PO 4 ):[H ]=[H 2 PO 4 ]2[HPO 2 4 ]3[PO 3 4 ][OH ] 3 ]
42 酸鹼的解離平衡 145 多質子酸的解離相關題型 : 單元練習多 2; 進 3 8 某溫度下 c 硫酸之第一步解離視為完全解離 c 第二步之解離常數 K a2 =1.0*10 2. 求 1.0 M 硫酸溶液中 c[h ] 及 [SO 4 2 ] 的濃度約為何? [H ]=1.01 Mc[SO 4 2 ]=0.01 M 第一步 : H 2SO 4(aq) H (aq) HSO 4 (aq) 初濃度 1.0 0 0 平衡 0 1.0 1.0 第二步 : HSO 4 (aq) _ H (aq) SO 4 2(aq) 初濃度 1.0 1.0 0 平衡 1.0x 1.0x x 將平衡濃度代入 K a2! 1.0*10 2 = x(1.0x) 1.0x x=0.01(m)=[so 4 2 ] [H ]=1.0x=1.01(M) 81 已知某二質子酸 (H 2 A) 的 K a1 和 K a2 分別為 1.0*10 3 及 4.0*10 7. 在 0.1 M 的此二質子酸溶液中 c 下列各粒子的濃度 c 何者正確? A [H 2 A]=0.1 M B [H ]=0.01 M C [HA ]=1.0*10 2 M D [A 2 ]=4.0*10 7 M E [OH ]=0 M. D H 2A _ H HA 0.1x xy xy HA _ H A 2 xy xy y K a1 =1.0*10 3 = (xy)*(xy) 0 x x 0.1x 0.1x x09.5*10 3 (M) K a2 =4.0*10 7 = (xy)*y 0y=[A 2 ] xy 故 [H 2A]=0.19.5*10 3 =0.0905(M) [H ]0[HA ]=9.5*10 3 (M)c[A 2 ]=4.0*10 7 (M) [OH ]01.05*10 2 (M) 多質子酸的計算相關題型 : 單元練習進 5 9 某溫度下 c0.1 M H 2 S (aq) 溶液之 ph=5c 且溶液中 [S 2 ]=10 16 M. 下列相關敘述何者正確? A H 2 S 的第一解離常數 K a1 約為 10 9 B H 2 S 的第一解離常數 K a1 約為 10 5 C H 2 S 的第二解離常數 K a2 約為 10 16 D 溶液中 c[hs ] 大約為 10 5 M E 溶液中 c[h ]= [OH ][HS ]2[S 2 ]. ACDE ph=5 [H ]y[hs ]=10 5 M! K a1 = [H ] [HS ] [H 2S] K a2 =[S 2 ]=10 16 = (105 ) 2 0.1 =10 9 91 已知磷酸 (H 3 PO 4 ) 水溶液的解離常數為 K a1 =7.1*10 3 K a 2 =6.3*10 8 K a3 =4.4*10 13. 在 0.1 M H 3 PO 4 溶液中 c 下列敘述何者正確? A 0.1 M=[H 3 PO 4 ][H 2 PO 4 ][HPO 2 4 ][PO 3 4 ] B [H ]=[H 2 PO 4 ] 2[HPO 2 4 ]3[PO 3 4 ][OH ] C [HPO 2 4 ]=6.3*10 8 M D [H 3 PO 4 ]>[H ] >[H 2 PO 4 ] E [H 3 PO 4 ]:[H 2 PO 4 ]:[PO 3 4 ]=K a1 :K a2 :K a3. ABCD
146 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 92 0.10 M H 2 CO 3 溶液中 ( 已知 K a1 K a 2 及 K w )c 下列敘述何者正確? A 0.10=[H 2 CO 3 ][HCO 3 ][CO 3 2 ] B [H ]=[HCO 3 ][CO 3 2 ][OH ] C [H ] [CO 2 3 ] =K a1 *K a2 D [H 2 CO 3 ]:[HCO 3 ]:[CO 2 3 ]=1: K a 1 [H 2 CO 3 ] [H ] : K a1 *K a2 [H ] 2 E ADE K w [OH ] =K a 1 * [H 2CO 3 ] [HCO 3 ]. 42 酸鹼的解離平衡 一 單一選擇題 ( D )1 室溫下 c 某弱鹼 BOH 之 K b =4*10 5 c 則 0.1 M 此弱鹼水溶液之 ph 值最接 近下列何值?(log2=0.3) A 3.2 B 9.0 C 10.8 D 11.3. ( C )2 安息香酸是一種單質子弱酸性物質 (25 nc 時 ck a =1*10 5 )c 則下列有關 0.4 M 安息香酸水溶液的敘述 c 何者 s 錯誤? A [H ]=2*10 3 M B 解離度 a=0.5% C 安息香酸的濃度愈高 c 其解離 度愈大 D 升高溫度可使解離常數變大. ( A )3 兩種弱酸水溶液 HX HY( 解離常數依序為 K 1 K 2)c 已知 HX 的酸性較 HY 強 c 下列敘述何者正確? 3 因為酸性 HX>HYc 則 K 1>K 2c 且同濃度水溶液中 chx 的 [H ] 較 HY 大. A K 1 >K 2 B 同濃度水溶液中 chx 與 HY 中的 [H ] 相等 C K 1 <K 2 D 同濃度水溶液中 chx 中的 [H ] 較 HY 中的 [H ] 小. ( D )4 0.02 莫耳 HA 溶於 1 升水中 c 達平衡時 c 測得其 ph=4c 求此酸的 K a 值為若干? A 10 7 B 2*10 7 C 4*10 7 D 5*10 7. ( C )5 定溫下 c 四種弱酸之初濃度與其 ph 值如下表所示 c 試問四者中 c 何者之 K a 值最大? HF HCOOH HNO 2 CH 3 COOH 初濃度 1.0 M 1.0 M 2.0 M 2.0 M ph 值 1.7 2.0 1.4 2.22 A HF B HCOOH C HNO 2 D CH 3 COOH. ( A )6 25 nc 時 c 下列各酸濃度均為 0.10 Mc 何者的 ph 值最低? A HSO 4 (K a =1.2*10 2 ) B HF(K a =7.2*10 4 ) C HCN(K a =6.2* 10 10 ) D CH 3 COOH(K a =1.8*10 5 ). ( C )7 K a =10 6 之弱酸 c 其各種濃度溶液之 [H ] 與酸濃度的關係圖 c 何者正確? ([H ] 為縱軸 c 酸濃度為橫軸 c 單位為 mol/l) A B C D 6 在同濃度時 ck a 值愈大的酸 c 其解離生成的 [H ] 愈大 cph 值愈低.
42 酸鹼的解離平衡 147 ( B )8 取 ph=3 的 CH 3 COOH 水溶液 10 mlc 加水至 1000 ml 時 c 則溶液的 ph 值 變為若干?(CH 3 COOH 之 K a =1.8*10 5 ) A 3 B 4 C 5 D 6 E 7. ( D )9 對於 0.1 M 甲酸 (HCOOH) 溶液 0.5 升 c 採用下列操作方法 A~Dc 則有關 甲酸的解離百分率 (a) 和溶液 ph 值的變化 c 何者正確? 操作方法甲酸的解離百分率 (a) 溶液 ph 值之變化 A 加少量 0.5 M HCOO (aq) 減小減小 B 加少量的 0.5 M HCl (aq) 增大增大 C 加 200 毫升水減小增大 D 加少量 0.5 M NaOH (aq) 增大增大 ( A )0 25 nc 時 c 某單質子酸 HA 在 [HA] [A ] 不同比例之水溶液 中的 poh 值如右圖所示 c 則此酸之 K a 值為若干? A 5*10 10 B 5*10 6 C 2*10 5 D 2*10 4 E 5*10 4. 0 poh=5! [OH ]=1*10 5 M 2[H ]=1*10 9 則 K a= [H ] [A ] =10 9 * 1 [HA] 2 =5*1010 9 A ph 值增大.B 解離百分率和 ph 值均減小. C 解離百分率增大. 二 多重選擇題 (BD)1 下列有關 0.10 M HCN 水溶液的敘述 c 何者正確?(HCN 的 K a =4.0*10 9 ) E A 溶液呈鹼性 B 離子濃度以 [H ] 為最大 C [OH ]y[cn ] D [CN ] [HCN]=0.10 M E [H ]=[CN ][OH ]. (AB)2 已知 H 2 S 之 K a1 K a 2 分別為 1.0*10 7 1.2*1014 c 則在 0.1 M H 2 S 溶液中 c CD 下列敘述何者正確? A ph=4 B [S 2 ]=1.2*10 14 M C [HS ]=1.0*10 4 M D [H 2 S] [HS ][S 2 ]=0.1 M E 2[H ]=2[HS ]2[OH ][S 2 ]. (AB)3 有一杯氨水溶液 c 加水稀釋 c 體積增至 4 倍 c 溫度不變 c 下列敘述何者正確? CE A [NH 3 ] 約變成 1 倍 B [H ] 約變成 2 倍 C 解離度約變成 2 倍 D [OH ] 4 約變成 2 倍 E OH 的莫耳數約變成 2 倍. 3 D [OH ] 約變成 1 倍. 2 (BC)4 0.1 M 醋酸溶液 c 若要使醋酸的解離度 (a) 和溶液的 ph 值均增大 c 可採用下列何項方法?( 已知亞硫酸的 K a1 和 K a2 分別為 1.5*10 2 和 1.0*10 7 ) A 加少量冰醋酸 B 加入亞硫酸鈉 C 加水稀釋 D 加熱 E 加入醋酸鈉. (BD)5 將 0.02 M 氫氯酸溶液 100 毫升與 0.20 M 醋酸溶液 (K a =1.8*10 5 )100 毫升混合而得溶液 200 毫升 c 下列敘述何者正確? A [H ]y0.11 M B [H ]y0.01 M C [CH 3 COO ]y1.34*10 3 M D [CH 3 COOH]y0.1 M E [Cl ]y0.02 M. (AB)6 25 nc 時 c 於 100 毫升 0.1 M CH 3 COOH(K a =1.8*10 5 ) 水溶液中 c 加入下 DE 列何種物質可使溶液的 ph 值增加? A 10 毫升純水 B 1.0 毫升 0.1 M NaOH (aq) C 1.0 毫升 0.1 M CH 3 COOH (aq) D 0.001 莫耳 CH 3 COONa (s) E 0.001 莫耳 NaHCO 3(s) (H 2 CO 3 的 K a1 =4.4*10 7 ).
148 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) ( 以 * 標示者為多重選擇題 ) ( D )1 下列有關 ph 值的敘述 c 何者正確? A 25 nc 時 cph=3 的鹽酸濃度和 ph=3 的醋酸濃度相等 B 25 nc 時 c 1*10 3 M 氫氧化鈉水溶液的 ph 值和 50 nc 時 c1*10 3 M 氫氧化鈉水溶液 的 ph 值相等 C 25 nc 時 c1*10 8 M 的鹽酸其 ph=8 D 25 nc 時 cph= 3 的鹽酸和 ph=3 的醋酸水溶液分別以水稀釋為原來的 10 倍 c 所得溶液之 ph 值醋酸低於鹽酸. ( D )2 某溶液中 CN 及 CH 3 COO 的莫耳濃度相同 c 若加 HClO 4(aq) 於此溶液中 c 直至 [H ]=10 4 M 時 c 下列敘述何者正確?(HCN 之 K a =4*10 10 c CH 3 COOH 之 K a =1.8*10 5 ) A [CN ]=[CH 3 COO ] B [CH 3 COOH]>[HCN] C [CN ]>[CH 3 COO ] D [CH 3COO ] [CH 3 COOH] [CN ] [HCN] =0.18. *(BC)3 定溫下 c 硫酸之第一步解離近乎完全 c 第二步解離常數 K a2 =1*10 2 c 現有 D A B 兩杯溶液 ca 杯為 1.0 M 硫酸水溶液 cb 杯為 1.0 M 硫酸氫鈉水溶液. 下列有關 A B 兩杯溶液的敘述 c 何者正確? A A 杯中 c[h ] 為 2.0 M B A 杯中 c[h ] 為 1.01 M C A 杯中 c[hso 4 ] 為 0.99 M D B 杯中 c[h ] 為 0.095 M E B 杯中 c[h ] 為 0.1 M. 4 有一溶液每升中含 10.8 克 HCN( 比重 1.0)c 回答下列問題 : 1 寫出此弱酸在水中解離之平衡反應式及平衡常數表示式.(HCN 之 K a =4*10 9 ) 2 溶液中 c 氫離子之濃度為若干 M? 解離百分率為何? 3 取此溶液 15 毫升 c 加水調整後使溶液的 ph=5c 需加水若干毫升? 1 HCN _ H CN ck a= [H ] [CN ] [HCN] 2 [H ]=4*10 5 Mca=1*10 2 % 3 225 5 已知 0.1 M H 2 S 溶液的 ph=4c 且 [S 2 ]=10 14 Mc 求 H 2 S 的 1 K a1 值為何? 2 K a2 值為何? 1 1*10 7 2 1*10 14 6 已知醋酸與苯甲酸之 K a 依序為 1.8*10 5 及 6.4*10 5. 混合 0.4 M 醋酸溶液 0.5 升與 0.2 M 苯甲酸溶液 0.5 升 c 求 : 1 混合液的 ph 值為多少? 2 混合液中 c [CH 3COO ] [C 6 H 5 COO ] 1 2.5 2 0.56 等於多少? 7 已知某弱鹼 (BOH) 之 0.04 M 水溶液 ( 重量莫耳濃度約為 0.04 m) 的凝固點為 0.093 ncc 回答下列問題 :( 水的 K f =1.86 nc/mclog2=0.3clog3=0.5) 1 該弱鹼之 K b 值為何? 2 室溫下 c 該溶液之 ph 值為何? 3 該弱鹼之解離百分率為何? 1 3.3*10 3 2 12 3 25%
43 43 一 鹽 鹽 類 149 類 鹽的分類與命名 配合翰版課本 P.146 P.149 1 鹽的定義 1 由酸鹼中和產生之離子化合物. CH3COOH(aq)NaOH(aq) CH3COONa(aq)H2O(l) 2 酸中可解離的 Hc被金屬離子或 NH4 所取代而成的化合物. HNO3 酸! NaNO3 鹽 HCl 酸! NH4Cl 鹽 3 鹼中可解離的 OH c被酸根或非金屬陰離子所取代而成的化合物. Ca(OH)2 鹼! CaCl2 鹽 NaOH 鹼! Na2SO4 鹽 4 鹽類通常是離子晶體c具有高熔點 高沸點的特性c溶於水會解離而具導電性c 為電解質. 2 鹽的種類與命名 1 正鹽 酸中可解離的 H 或鹼中可解離的 OH c完全被取代而形成的鹽c即 不含可解離 H 或 OH 的鹽c稱為正鹽. NaCl NH4Cl CuSO4 Al2(SO4)3 Na2HPO3 亞磷酸鈉 NaH2PO2 次 磷酸鈉. 2 酸式鹽 多質子酸可解離之 Hc僅有部分被金屬離子或 NH4 所取代而形成 的鹽c稱為酸式鹽. NaHCO3 碳酸氫鈉c或酸式碳酸鈉 NaH2PO4 磷酸二氫鈉 Na2HPO4 磷酸氫二鈉 NaH2PO3 亞磷酸氫鈉. 3 鹼式鹽 多元鹼可解離之 OH c僅有部分被酸根或非金屬陰離子所取代而形 成的鹽c稱為鹼式鹽. Mg(OH)Cl 氯化氫氧鎂或鹼式氯化鎂 Pb(OH)NO3 硝酸氫氧鉛(II) Cu(OH)CH3COO 醋酸氫氧銅(II). 4 複鹽 由兩種或兩種以上的陽離子或陰離子組合而成的鹽c稱為複鹽.複鹽溶 於水c可以解離出所有成分的陰 陽離子. KAl(SO4)2 12H2O 鉀礬或明礬或十二水合硫酸鋁鉀 NaKCO3 碳酸 鉀鈉. KAl(SO4)2 12H2O(s) K(aq)Al3(aq)2SO42(aq)12H2O(l) 5 錯鹽 含有錯離子的鹽c稱為錯鹽. [Ag(NH3)2]Cl 氯化二氨銀 K3[Fe(CN)6] 六氰鐵(III)酸鉀 K4[Fe(CN)6] 六氰鐵(II)酸鉀. [Ag(NH3)2]Cl(s) [Ag(NH3)2](aq)Cl(aq)
150 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 1 鹽的命名 寫出下列各種鹽的名稱. 1 Na 2 HPO 4 2 MgSO 4 3 KAl(SO 4 ) 2 12H 2 O 4 BaCO 3 5 Mg(OH)Cl 6 K 3 [Fe(CN) 6 ] 7 NaH 2 PO 3 8 [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl 9 CuI 2 0 CuI q Fe 2 (SO 4 ) 3 w NaHSO 4 1 磷酸氫二鈉 2 硫酸鎂 3 明礬 ( 或十二水合硫酸鋁鉀 ) 4 碳酸鋇 5 氯化氫氧鎂 6 六氰鐵 (III) 酸鉀 7 亞磷酸氫鈉 8 氯化二氨銀 9 碘化銅 (II) 0 碘化銅 (I) q 硫酸鐵 (III) w 硫酸氫鈉 11 下列有關鹽的命名 c 何者正確? A Hg 2 Cl 2 : 氯化汞 B NaH 2 PO 4 : 磷酸氫鈉 C Na 2 HPO 3 : 亞磷酸鈉 D NaNO 2 : 硝酸鈉 E SnCl 2 : 氯化錫. C A 氯化亞汞. B 磷酸二氫鈉. D 亞硝酸鈉. E 氯化亞錫. 鹽的種類 2 寫出下列各種鹽屬於何種鹽類. 相關題型 : 單元練習單 1 1 NaCl 2 CH 3 COONH 4 3 K 4 [Fe(CN) 6 ] 4 NaH 2 PO 4 5 Bi(OH) 2 NO 3 6 NH 4 CN 7 NaHSO 4 8 Ca(OH)Cl 9 NaHCO 3 0 Na 2 HPO 3 q NaH 2 PO 2 w [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl 1 正鹽 2 正鹽 3 錯鹽 4 酸式鹽 5 鹼式鹽 6 正鹽 7 酸式鹽 8 鹼式鹽 9 酸式鹽 0 正鹽 q 正鹽 w 錯鹽 二 鹽之水溶液的酸鹼性 ( 配合翰版課本 P.149 ~ P.152) 1 鹽類中的陰 陽離子分別和水反應 c 使其水溶液呈現鹼性或酸性的反應 c 稱為水解反應. 1 陰離子 (A ) 水解 : A (aq) H 2 O (l) _ HA (aq) OH (aq) K b '= [HA] [OH ] [A ] ) HA (aq) _ H (aq) A (aq) K a = [H ] [A ] [HA] K b ' K a =K w ck b '= K w K a H 2 O (l) _ H (aq) OH (aq) K w =[H ] [OH ] K b ' 為 A 的水解常數 ck a 為 HA 的解離常數.
43 鹽類 151 2 陽離子 (M ) 水解 : M (aq) H 2 O (l) _ MOH (aq) H (aq) K a '= [MOH] [H ] [M ] ) MOH (aq) _ M (aq) OH (aq) K b = [M ] [OH ] [MOH] K a '*K b =K w ck a '= K w K b H 2 O (l) _ H (aq) OH (aq) K w =[H ] [OH ] K a ' 為 M 的水解常數 ck b 為 MOH 的解離常數. 2 強酸與強鹼所形成的正鹽 c 由於其共軛鹼 (A ) 或共軛酸 (M ) 不會發生水解 c 所以其水溶液呈中性. 1 強酸的共軛鹼 (A ):Cl NO 3 ClO 4 Br I 等. 2 強鹼的共軛酸 (M ):Na K Rb Cs Ca2 Sr2 Ba2 等. 3 弱酸與強鹼所形成的正鹽 c 其水溶液呈鹼性. 以 CH 3 COONa 為例 : 1 CH 3 COONa 易溶於水 c 解離後產生 CH 3 COO (aq) 及 Na (aq). 2 鈉離子不水解 c 醋酸根會發生水解 c 並釋出氫氧離子 c 溶液呈鹼性. CH 3 COO (aq)h 2 O (l) _ CH 3 COOH (aq) OH (aq) 3 平衡常數表示式為 K b '= [CH 3COOH] [OH ] [CH 3 COO ] = K w K a K a 為醋酸的解離常數 ck b ' 為醋酸根的水解常數. 4 強酸與弱鹼所形成的正鹽 c 其水溶液呈酸性. 以 NH 4 Cl 為例 : 1 NH 4 Cl 易溶於水 c 解離後產生 Cl (aq) 及 NH 4 (aq). 2 氯離子不水解 c 銨離子水解 c 並釋出氫離子 c 溶液呈酸性. NH 4 (aq)h 2 O (l) _ NH 3(aq) H 3 O (aq) 3 平衡常數表示式為 K a '= [NH 3] [H 3 O ] [NH 4 ] = K w K b K b 為氨的解離常數 ck a ' 為銨離子的水解常數. 5 弱酸與弱鹼所形成的正鹽 c 其水溶液的酸鹼性是由其共軛鹼與共軛酸的水解常數大小來決定. 以 NH 4 CN 為例 : 教 P.126 1 NH 4 CN 易溶於水 c 解離後產生 NH 4 (aq) 及 CN (aq). 2 NH 4 (aq)h 2 O (l) _ NH 3(aq) H 3 O (aq) K a '= K w K b =5.5*10 10 CN (aq)h 2 O (l) _ HCN (aq) OH (aq) K b '= K w =1.6*10 5 K a K b '>K a ' NH 4 CN (aq) 呈鹼性 6 NaHA 1 在水溶液中的反應式 :( 同時發生解離與水解反應 ) 教 P.126 1 解離 :HA (aq) _ A 2 (aq)h (aq) K a2 = [H ] [A 2 ] [HA ]
152 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 2 水解 :HA (aq)h 2 O (l) _ H 2 A (aq) OH (aq) K b '= [H 2A] [OH ] = K w [HA ] K a1 2 若 K a2 > K w K a1 c 水溶液呈酸性 cnaha (aq) 為酸性的酸式鹽. HSO 4 (aq) HC 2O 4 (aq) HSO 3 (aq) H 2PO 4 (aq) H 2PO 3 (aq). 3 若 K a2 < K w K a1 c 水溶液呈鹼性 cnaha (aq) 為鹼性的酸式鹽. HCO 3 (aq) HS (aq) HPO 2 4 (aq). 4 磷的含氧酸 : 化學式存在的鈉鹽鹽的種類水溶液酸鹼性 磷 酸 H 3 PO 4 Na 2 HPO 4 酸式鹽 鹼性 NaH 2 PO 4 酸式鹽 酸性 Na 3 PO 4 正鹽鹼性 亞磷酸 H 3 PO 3 NaH 2 PO 3 酸式鹽 酸性 Na 2 HPO 3 正鹽 鹼性 次磷酸 H 3 PO 2 NaH 2 PO 2 正鹽鹼性 鹽的 ph 值計算相關題型 : 單元練習進 1 3 室溫下 c 某一 KX (aq) 的 0.1 M 溶液 ph 值為 9c 則 0.1 M HX (aq) 的 ph 值為何? A 3 B 5 C 7 D 8 E 11. A ph=9! poh=5 X H 2O _ HX OH K b 平衡 0.110 5 10 5 10 5 K b = (105 ) 2 0.110 5 01*10 9! HX 的 K a= Kw K b =1*105 0.1 M HX! [H ]=A0.1*S(1*1S0 5 )=1*10 3 ph=3 鹽的酸鹼性判定 4 四種水溶液分別為 0.1 M 之 a CH 3 COONa b NH 4 Cl c CH 3 COONH 4 d NH 4HSO 4 c 相關題型 : 單元練習單 5 6 7; 多 6; 進 1 2 3 4 5 則溶液之 ph 值大小排列順序 c 何者正確?(NH 4 (aq) 的 K a =5.7*10 10 cch 3 COO (aq) 的 K b =5.7*10 10 chso 4 (aq) 的 K a =1.3*10 2 ) Ac>a>b>d D Bc>a>d>b Ca>c>d>b Da>c>b>d. a CH 3COONa 鹼性 b NH4Cl 酸性 c CH3COONH4 中性 d NH4HSO4 酸性 c 且酸性 HSO 4 (aq)> NH 4 (aq) ph 值大小 :CH 3COONa>CH 3COONH 4>NH 4Cl>NH 4HSO 4c 即 a>c>b>d
43 鹽類 153 41 下列哪一種液體的 ph 值最大? 日大 A 純水 溶液. D B 氯化鈉水溶液 C 氯化銨水溶液 D 醋酸鈉水溶液 E 硫酸氫鈉水 43 鹽類 A ph=7 B 不水解 cph=7 C NH 4 水解 cph<7 D CH 3COO 水解 cph>7 E NaHSO 4 解離 cph<7 一 單一選擇題 ( D )1 下列鹽類中 c 何者為正鹽? 1 H2C2O4 H2SO4 和 H 2CO 3 均為二質子酸 c 故 ABC 均為酸式鹽. H 3PO 2 為單質子酸 c 故 NaH 2PO 2 為正鹽. A NaHC 2 O 4 B NaHSO 4 C NaHCO 3 D NaH 2 PO 2. ( C )2 下列四種 0.1 M 的鹽類溶液 c 哪一種在常溫下呈酸性? A Na 2 CO 3 B BaCl 2 C CuSO 4 D Na 2 HPO 4. 2 A Na 2CO 3 呈鹼性.B BaCl 2 呈中性.D Na 2HPO 4 呈鹼性. ( D )3 下列各鹽水解後之酸鹼性 c 何者 s 錯誤? 3 D Ca(OCl) 2 的水溶液呈鹼性. A KHSO 4 NaHC 2O 4 NaH 2PO 4 的水溶液均為酸性 B FeCl 3 Al 2(SO 4 ) 3 NH 4 NO 3 的水溶液均為酸性 C CH 3 COONa KF Na 2 S 的水溶液均為鹼性 D Ca(OCl) 2 CsClO 4 SrBr 2 的水溶液均為中性. ( E )4 下列鹽類中 c 何者屬於酸式鹽 c 且其水溶液呈酸性? A CH 3 COONa B Na 2 HPO 4 C KH 2 PO 2 D K 2 HPO 3 E NaHSO 4. ( A )5 0.1 M NaF 水溶液中 c 何種粒子的濃度最大? A Na B F C HF D OH. 5 因 F 會產生水解反應 :F H 2O _ HFOH c ( C )6 為了使 Na 2 CO 3 溶液中 A 水 [Na ] [CO 3 2 ] 故 [F ]<[Na ]. 的比值接近 2c 可加入下列何種物質? B 適量 Na 2 CO 3 粉末 C 適量 KOH 固體 D 適量 NaOH 固體 E 適量 Ca(OH) 2 固體. ( C )7 已知下列物質之 K a chf=6.5*10 4 ;HNO 2 =5.1*10 4 ;HS =1.2*10 14 ; 二 多重選擇題 HSO 3 =6.2*10 8 c 下列敘述何者正確? A 最弱的酸為 HF B 最強的共軛鹼為 F C HNO 2 S 2 _ HS NO 2 之 反應趨向產物 D 酸性 :HS >HSO 3 E 與 H 結合之傾向 :NO 2 >S 2. (BD)1 下列有關鹽類的敘述 c 何者正確? A NaNO 3 (NH 4) 2 SO 4 均為正鹽 c 水溶液皆為中性 B NaH 2 PO 4 NaH 2PO 3 均為酸式鹽 c 水溶液皆為酸性 水溶液皆為鹼性 C Cu 2 (OH) 2 CO 3 Ba(OH)NO 3 均為鹼式鹽 c D KAl(SO 4 ) 2 12H 2 O 屬於複鹽 c 而 K 4 Fe(CN) 6 屬於錯鹽 E F Cl 是鹼性陰離子 ccu 2 Mg2 是酸性陽離子. (CE)2 水中含有何種物質可增加 CaCO 3 及 MgCO 3 的溶解度? A CO 3 2 B OH C CO 2 D NaCl E HCl. (BC)3 下列何者為酸性的酸式鹽? 1 A (NH 4) 2SO 4 為正鹽 c 但水溶液呈酸性. C Cu 2(OH) 2CO 3 為銅綠 c 呈酸性. E Cl 為中性陰離子. 2 C CaCO 3(s)CO 2(g)H 2O (l) Ca(HCO 3) 2(aq) MgCO 3(s)CO 2(g)H 2O (l) Mg(HCO 3) 2(aq) E CaCO 3(s)2HCl (aq) CaCl 2(aq)CO 2(g)H 2O (l) MgCO 3(s)2HCl (aq) MgCl 2(aq)CO 2(g)H 2O (l) A NaH 2 PO 2 B NaH 2 PO 3 C NaH 2 PO 4 D Na 2 HPO 4 E Na 2 HPO 3.
154 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) (BC)4 下列有關磷酸 亞磷酸 次磷酸之鈉鹽的敘述 c 何者正確? D A 共有 5 種鈉鹽 B 屬於酸式鹽者有 3 種 C 屬於正鹽者有 3 種 c 且其水溶液皆呈鹼性 D 屬於酸式鹽 c 其水溶液呈鹼性者僅 1 種 E 依布 洛酸鹼學說 c 可呈兩性者有 2 種. (BD)5 下列均為 0.1 M 的水溶液 c 若均取等量混合 c 何者混合後水溶液呈酸性? E A HNO 3 NaOH B H 2 SO 4 NaOH C H 2 SO 4 Ba(OH) 2 D H 2 C 2 O 4 KOH 5 A 為 NaNO E H 3 PO 4 KOH. 3c 呈中性.B 為 NaHSO 4c 呈酸性.C 為 BaSO 4(s)c 溶液呈中性.D 為 KHC 2O 4c 呈酸性.E 為 KH 2PO 4c 呈酸性. (BC)6 在 0.1 M NH 4 Cl 水溶液中 c 下列敘述何者正確? E A [NH 4 ]=[Cl ]=0.1 M B [H ]>[OH ] C [Cl ] 最大 D 各粒子濃度中 c [NH 4 ] 最小 E [H ][NH 4 ]=[OH ][Cl ]. ( 以 * 標示者為多重選擇題 ) ( C )1 某生為測得氨水的解離常數 c 於 25 nc 做以下實驗 : 準確地稱取 2.14 克 NH 4 Cl 固體配成 100 毫升水溶液 c 以 ph 計測得此溶液的 ph 值為 4.7c 則氨水的解離常數約為若干?(log2=0.3; 原子量 :N=14cH=1cCl=35.5) A 1*10 9 B 2*10 8 C 1*10 5 D 2*10 5. *(BE)2 已知 K a 值如下 :H 2 A:4.4*10 7 cha :4.7*10 11 ch 2 X:1.7*10 2 c HX :6.2*10 8 ch 2 Y:1.0*10 7 chy :1.3*10 13 c 下列哪些水溶液呈酸性? A NaHA B NaHX C Na 2 X D NaHY E H 2 Y. *(AB)3 0.1 M 的鈉鹽溶液 :NaA NaB NaCc 其 ph 值依次為 7 9 11c 下列敘述 DE 何者正確? A 同溫 同莫耳濃度時之解離度 :HA>HB>HC B K a :HA>HB>HC C 同溫 同莫耳濃度時水溶液中 :[HA]>[HB]>[HC] D HC 之 K a =1*10 9 E 水解常數 :C >B >A. *(BC)4 下列哪些鹽類的溶解度會因 ph 值下降而增加? E A AgCl B ZnS C K 2 CrO 4 D PbI 2 E Ag 3 PO 4. 5 已知 25 nc 時 c0.1 M 醋酸水溶液的 ph 值約為 3c 在此溶液中加入少量醋酸鈉晶體 c 待溶解完畢後 c 發現溶液的 ph 值變大. 對於上述現象 c 甲 乙兩生有不同的解釋. 甲生認為 : 醋酸鈉水解呈鹼性 c 造成溶液中的 [OH ] 增大 c 因而使溶液的 ph 值增加 ; 乙生則認為 : 醋酸鈉溶於水解離出大量醋酸根 c 抑制了醋酸的解離 c 造成溶液中 [H ] 變小 c 因而使溶液的 ph 值增加. 1 上述兩種解釋中 c 哪一位較正確? 2 若要驗證 1 的正確性 c 可加入下列何種物質於 0.1 M 醋酸溶液中 c 然後再測量溶液的 ph 值?( 已知 :CH 3 COO 的 K b =1.0*10 9 ;NH 4 的 K a =1.0*10 9 ;HCO 3 的 K b =1.0*10 8 ;NH 3 的 K b =1.0*10 5 ) A CH 3 COOK B CH 3 COONH 4 C NH 3 D NaHCO 3. 3 承第 2 題 c 添加該物質後 c 溶液的 ph 值將會如何?( 填升高 下降或不變 ) 1 乙生 2B 3 升高 5 1 因為 CH 3COO 的水解作用比 CH 3COOH 的解離 (K a=1.0*10 5 ) 弱 c 在醋酸溶液解離時 c 加入 CH 3COONa 會造成同離子效應. 2 因為 CH 3COONH 4 在水溶液中呈中性 c 用以證明不是水解造成溶液的 ph 值升高.
44 緩衝溶液 155 44 緩衝溶液 1 弱酸與其弱酸鹽或弱鹼與其弱鹼鹽組成的溶液 c 其 ph 值不會因加入少量 的強酸或強鹼而大幅度的變化 c 故稱為緩衝溶液. 課 P.153 2 應用同離子效應. 1 弱酸與其弱酸鹽 :HA 與 A 共存的水溶液. HA (aq) _ H (aq)a (aq)ck a = [H ] [A ] [HA] [H ]=K a * [HA] [A ] c 同溫下 ck a 固定 c 所以 [H ] b [HA] [A ] 當加入少量的強酸時 ch A HAc 故 [H ]=K a * n HAn H n A n H 當加入少量的強鹼時 coh HA A H 2 Oc 故 [H ]=K a * n HAn OH 若加入的酸與鹼只是微量 c 則 n HAn H n A n H [H ] 的變化量不大 c 因此 ph 值變化也不大. 2 弱鹼與其弱鹼鹽 :BOH 與 B 共存的水溶液. BOH (aq) _ B (aq)oh (aq)ck b = [B ] [OH ] [BOH] [OH ]=K b * [BOH] [B ] 或 n HAn OH n A n OH c 同溫下 ck b 相同 c 所以 [OH ] b [BOH] [B ] n A n OH 的比值變化小 c 故 當加入少量的強酸時 cboh (aq) H (aq) B (aq)h 2 Oc[OH ]=K b * n BOHn H n B n H 當加入少量的強鹼時 cb (aq)oh (aq) BOH (aq) c[oh ]=K b * n BOHn OH n B n OH 若加入的酸與鹼只是微量 c 則 n BOHn H n BOH n OH 或的比值變化小 c 故 n B n H n B n OH [OH ] 的變化量不大 c 因此 ph 值變化也不大. 3 備 P.287 P.288 ( 配合翰版課本 P.153 ~ P.156) 緩衝溶液的種類配製方法實例 弱酸及其弱酸鹽 (HAA ) 弱鹼及其弱鹼鹽 (BOHB ) 1 弱酸 弱酸鹽 CH 3 COOHCH 3 COONa 2 過量弱酸 強鹼 過量 CH 3 COOHNaOH 3 過量弱酸鹽 強酸 過量 CH 3 COONaHCl 1 弱鹼 弱鹼鹽 NH 3 NH 4 Cl 2 過量弱鹼 強酸 過量 NH 3 HCl 3 過量弱鹼鹽 強鹼 過量 NH 4 ClNaOH
156 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 1 配製緩衝溶液時 c 常選用 pk a 值與溶液的 ph 值相近之弱酸及其鹽.! 因 [H ]=K a * [HA] [A ] c 當 [HA] [A ] y1 時 cph=pk a 2 配製緩衝溶液時 c 可選用 pk b 值與溶液的 poh 值相近之弱鹼及其鹽.! 因 [OH ]=K b * [BOH] c 當 [BOH] y1 時 cpoh=pk [B ] [B b ] 4 HA (aq) A (aq) c 1 緩衝溶液稀釋 c 對 [HA] [A ] 的比值變動不大 c 所以 [H ] 幾乎不變. 2 [HA] 及 [A ] 濃度愈高或 [HA] [A ] y1c 緩衝能力愈大. 3 [HA] 及 [A ] 濃度相同時 c 緩衝溶液的 ph 值等於 pk a. 5 教 P.128 1 緩衝溶液對生物體非常重要 c 控制體內的 [H ]c 藉以穩定 ph 值. 人體血液 2 ph=7.42c 血液中的緩衝溶液是 :H 2 PO 4 與 HPO 4 或 H 2 CO 3 與 HCO 3 等. 2 對 ph 值敏感的反應 c 如酶 ( 酵素 ) 的催化反應 c 應在緩衝溶液下進行. 緩衝溶液的定義相關題型 : 單元練習多 1 2 1 下列有關緩衝溶液的敘述 c 何者 s 錯誤? A 緩衝溶液是強酸和強鹼的混合液 B 酵素催化反應通常須在緩衝溶液中進行 C 緩衝溶液之 ph 值不會因為加入少量的強酸或強鹼而發生大幅度的變化 D 緩衝溶液是利用同離子效應的原理. A A 緩衝溶液是弱酸與其弱酸鹽或弱鹼與其弱鹼鹽所形成的混合溶液. 11 緩衝溶液在生物體中或其他對酸鹼度敏感的系統是非常重要的 c 其 ph 值不易因少量強酸或強鹼的加入而有大幅度的改變 c 其原理為何? A 水合反應 B 同離子效應 C 酸鹼中和 D 稀釋作用. B 緩衝溶液的配製 2 下列各溶液混合 c 何者可配成緩衝溶液? A 0.2 M CH 3 COOH 100 毫升和 0.2 M CH 3 COONa 100 毫升 B 0.2 M CH 3 COOH 100 毫升和 0.2 M NaOH 100 毫升 C 0.2 M CH 3 COOH 100 毫升和 0.1 M NaOH 100 毫升 D 0.2 M CH 3 COONa 100 毫升和 0.2 M HCl 100 毫升 E 0.2 M CH 3 COONa 100 毫升和 0.1 M HCl 100 毫升. 相關題型 : 單元練習單 2 3 4 5 6; 多 3 4; 進 2 3 ACE 緩衝溶液的組成 :1 弱酸 弱酸鹽 c 如 A.2 過量弱酸 強鹼 c 如 C.3 過量弱酸鹽 強酸 c 如 E.
44 緩衝溶液 157 21 下列等體積的混合液c何者為最有效的緩衝溶液 A 1.0 M CH3COOH 與 1.0 M CH3COONa C 1.0 M NH4Cl 與 1.0 M CH3COONa E 1.0 M HNO3 與 1.0 M NaNO3. B 1.0 M NH3 與 1.0 M NaOH D 0.1 M HCl 與 1.0 M NH4Cl 緩衝溶液須為弱酸與弱酸鹽或弱鹼與弱鹼鹽c且兩者 濃度愈高c濃度比值愈趨近 1 者c緩衝效果較佳. A 22 在 0.1 M CH3COOH 和 0.1 M CH3COONa 共存的 10 ml 水溶液中c加入下列何 項物質c將使溶液失去緩衝作用 A 0.01 M Ca(OH)2(aq) 30 ml B STP 下c加入 11.2 ml HCl(g) C 0.05 g NaOH(s) D 0.05 M H2SO4(aq) 5 ml. CH3COOH 0.1*10=1.0 mmol CH3COONa 0.1*10=1.0 mmol 當加入的 H 或 OH 超過 1.0 mmolc該緩衝溶液的緩衝作用會失效. 11.2 A OH=0.01*30*2=0.6 mmol B H =0.5 mmol 22.4 0.05 C OH *1000=1.25 mmol D H 0.05*5*2=0.5 mmol. 40 C 3 相關題型 單元練習 緩衝溶液的選擇 單1 3 4 8 進1 下列哪個酸鹼對會使水溶液的 ph 值穩定c並保持在 9 附近 A CH3COOH CH3COONa CH3COOH 的 Ka=1.8*10 B NH4Cl NH3 NH3 的 5 7 11 Kb=1.6*10 C H2CO3 NaHCO3 H2CO3 的 Ka =4.4*10 Ka =4.7*10 5 1 2 D NaH2PO4 Na2HPO4 H3PO4 的 Ka =7.1*10 Ka =6.3*10 Ka =4.4*10 3 1 8 2 13 3. B 配製 ph=9 [OH]=105 M 之緩衝溶液c故選 Kb 接近 105 者. 31 下列何者可以等體積混合配製成 ph=4 的緩衝溶液 醋酸之 Ka=1.8*10 5 A 0.18 M 醋酸鈉1.0 M 醋酸 B 0.18 M 醋酸鈉0.1 M 醋酸 酸鈉1.0 M 醋酸 D 1.0 M 醋酸鈉0.18 M 醋酸. [CH3COOH] [CH3COONa] [CH3COOH] 1.0*104=1.8*105* [CH3COONa] [CH3COOH] 1.0 = [CH3COONa] 0.18 [H ]=Ka* A 4 C 0.018 M 醋 相關題型 單元練習 緩衝溶液的應用 進4 已知 37 nc 時c碳酸之 Ka =6.0*107c人體內血液系統緩衝溶液之 ph 值為 7.4.求 1 血液中的碳酸與碳酸氫根的濃度比 [H2CO3] [HCO3] 為何 log2=0.3 A 1 15 B 15 1 C 10 1 D 1 10 A ph=7.4c則溶液中 [H]=4.0*108 M H2CO3(aq) _ HCO3(aq)H(aq)cKa1=6.0*107 [HCO3]*4.0*108 7 =6.0*10 [H2CO3] [H2CO3] [HCO3]=1 15 E 5 1.
158 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 41 取 0.1 莫耳 NH 3 和 0.1 莫耳 NH 4 Cl 溶於 0.5 升水中 c 配製的緩衝溶液之 [H ] 約 為多少?(NH 3(aq) 的 K b =1.8*10 5 ) 5.6*10 10 M 44 緩衝溶液 [OH ]=K b* nnh3 n NH4Cl! [OH ]=1.8*10 5 * 0.1 0.1 =1.8*105 (M) [H ]= 1.0*1014 1.8*10 5 =5.6*10 10 (M) 1 BD 均為緩衝溶液 c 緩衝溶液中共軛酸鹼對的濃度愈大 c 緩衝效果愈好. 一 單一選擇題 ( D )1 下列各水溶液中 c 若加入少量的強酸或強鹼 c 何者的緩衝效果最好? A 0.01 M CH 3 COOH B 含有 0.01 M CH 3 COOH 和 0.01 M CH 3 COONa C 0.5 M CH 3 COONa D 含有 0.5 M CH 3 COOH 和 0.5 M CH 3 COONa. ( B )2 均為 0.1 升的水溶液 c 分別溶有下列物質 :a 0.10 mol CH 3 COOH 和 0.10 mol CH 3 COONa b 0.10 mol CH 3 COONa c 0.10 mol CH 3 COOH 和 0.10 mol NaOH d 0.10 mol HCl 和 0.10 mol CH 3 COONac 則何者具有相同的 ph 值? Aa 和 b Bb 和 c Cc 和 d Da 和 d. ( C )3 醋酸的解離常數 K a =1.75*10 5 c 若要維持 CH 3 COOH CH 3 COONa 構成之 緩衝溶液的 ph 值在 5.0 左右 c 則 [CH 3COOH] 濃度比值應為何? [CH 3 COO ] A 1.00*10 5 B 1.75*10 5 C 5.71*10 1 D 1.75. ( B )4 在 0.3 M 醋酸溶液 (K a =2*10 5 )1 升中 c 需加入若干莫耳醋酸鈉 c 方可得 2 a 為緩衝溶液.c CH 3COOH 和 NaOH 完全反應生成 0.10 mol CH 3COONa.d HCl 和 CH 3COONa 完全反應生成 0.10 mol CH 3COOH. 故 b 和 c 有相同的 ph 值. 到 ph=5 的緩衝溶液?(log2=0.3) A 0.9 B 0.6 C 0.3 D 0.15. ( D )5 25 nc 時 c 在 0.10 M 氨水 1 升中 c 加入 5.35 克氯化銨 (NH 4 Cl) 固體 c 完全溶解後 c 溶液的 ph 值約為多少? 已知氨水的 K b =1.8*10 5 c 氯化銨 (NH 4 Cl) 的式量 =53.5 A 4.8 B 5.6 C 8.4 D 9.3. ( C )6 取 0.10 M 醋酸溶液 100 毫升和 0.20 M 氫氧化鈉溶液 25 毫升混合 c 試問混合溶液的 [H ] 為多少?(CH 3 COOH 的 K a =1.8*10 5 ) A 4.2*10 3 B 5.4*10 4 C 1.8*10 5 D 3.6*10 6. ( D )7 磷酸 (H 3 PO 4 ) 的各級解離常數為 K a1 =7.1*10 3 K a 2 =6.3*10 8 K a 3 = 4.2*10 13 c 則 0.1 M 磷酸 1 升與 0.1 M NaOH 水溶液若干升相混合 c 所得的 7 緩衝溶液可由過量的弱酸與強鹼配製而成 c 溶液中含有弱溶液緩衝效果最弱? 酸及其共軛鹼 c 才具有緩衝效果. A 含有 H 3PO 4 和 H 2PO A 0.5 B 1.5 C 2.5 D 3.5. 4.B 含有 H 2PO 4 和 HPO 2 4.C 含 2 有 HPO 4 和 PO 3 4.D 只有 PO 3 4 c 故不為緩衝溶液. ( D )8 某溶液 100 ml 中含 0.1 M HA 及 0.1 M NaAc 加入下列何者會超過其緩衝能力? A 0.1 M NaOH 50 ml B 0.2 M NaOH 40 ml C 0.1 M HCl 30 ml D 1.0 M HCl 20 ml. 8 溶液中含 HA=0.1*0.1=0.01(mol)c 含 NaA=0.1*0.1=0.01 (mol)c 故加入的 NaOH 和 HCl 都不能超過 0.01 molc 否則便超過其緩衝能力. A NaOH=0.005 mol.b NaOH=0.008 mol.c HCl=0.003 mol. D HCl=0.02 mol.
44 緩衝溶液 159 二 多重選擇題 1 C 加入 NaOH 會使 CH 3COOH 的解離度增加 c 但 [H ] 降低. E 1 M CH 3COOH 若稀釋 100 倍時 cph 值才增加 1. (AB)1 定溫下 c 下列有關 1.0 M CH 3 COOH 溶液 100 ml 的敘述 c 何者正確? D A 加入 HClcCH 3 COOH 解離度減小 c[h ] 增加 B 加水稀釋後 c 溶液 H 莫耳數增加 c 溶液 ph 值也增加 C 加入少量 NaOHc 則 CH 3 COOH 解離度增加 c 溶液中 [H ] 增大 D 加入少量 CH 3 COONac 溶液導電性增加 c 溶液 ph 值增大 E 欲使溶液 ph 值變為原來的 2 倍 c 需加水使溶液體積倍增. 2 C 緩衝溶液加入少量的強酸或強鹼 c 其 ph 值變化不大. (AB)2 下列敘述 c 何者正確? E 為 CH 3COOH 和 CH 3COONa 共存 c 可作為緩衝溶液. DE A 緩衝溶液具有同離子效應 B 血液具有緩衝溶液效果 C 緩衝溶液加入數滴強酸或強鹼時 c 溶液 ph 值呈顯著變大 D 具有同離子效應的弱電解質水溶液 c 其解離度比其在純水中為小 E 1 M CH 3 COOH 溶液 60 ml 加入 1 M NaOH 溶液 40 ml 後 c 再加入微量的 HCl (aq) c 則溶液 ph 值變化量很小. (AB)3 在 NH 3 水溶液中 c 若加入少量下列物質 c 何者可抑制 NH 3 解離 ( 使解離度減 3 由 NH DE 小 )? 3(aq)H 2O (l) _ NH 4 (aq)oh (aq)c 則 A NH 4Cl 和 D (NH 4) 2SO 4 均可提供 NH 4 c 抑制 NH 3 的解離 c 而 B NaOH 和 E Na 2CO 3 均可提供 OH 抑制 NH 3 的解離. A NH 4 Cl B NaOH C KBr D (NH 4 ) 2 SO 4 E Na 2 CO 3. (CD)4 0.1 M HA (aq) 50 ml 加入下列何者 c 無法成為緩衝溶液? E A 0.1 M NaOH (aq) 20 ml B 0.1 M NaOH (aq) 30 ml C 0.1 M NaOH (aq) 50 ml D 0.1 M NaOH (aq) 100 ml E 0.1 M Ba(OH) 2(aq) 30 ml. ( 以 * 標示者為多重選擇題 ) ( B )1 已知 H 3 PO 4 之 K a1 =7.1*10 3 K a 2 =6.3*10 8 K a 3 =4.4*10 13 c 若將 NaOH 水溶液逐滴加入 H 3 PO 4 溶液中 c 當混合溶液之 ph 值為 5.0 時 c 下列何者的濃度最大? A [H 3 PO 4 ] B [H 2 PO 4 ] C [HPO 2 4 ] D [PO 3 4 ]. ( B )2 已知 0.01 M CH 3 COOH (aq) 中 c 其解離百分率為 4%c 若於該溶液 500 ml 中加入 0.02 mol CH 3 COONac 求溶液之 ph 值為何? A 5.1 B 5.4 C 6.7 D 7.3. *(AC)3 已知 HCN 的 K a =4*10 10 c 若將 7.3 克 HCl (g) 與 49 克 NaCN (s) 混合加水使之 D 成 1 升溶液 c 下列敘述何者正確?( 原子量 :Cl=35.5c 式量 :NaCN=49) A 溶液的 ph 值近於 10 B [CN ]=1.0 M C [HCN]=0.2 M D 此溶液可構成緩衝溶液 E [H ]=0.2 M. 4 實驗室有甲 乙兩溶液 c 甲 :0.1 M 二質子弱酸 H 2 A (aq) ; 乙 :0.10 M NaOH (aq). 若利用上述兩溶液混合來配製 ph=7 的緩衝溶液 c 則兩溶液所需的體積比 (V 甲 :V 乙 ) 為若干?(H 2 A:K a1 =4*10 7 ck a2 =1*10 11 ) 5:4 4 欲配製 ph=7 的緩衝溶液 c 選擇弱酸的 K a 值接近 7c 故由 H 2A 及 HA 所組成的緩衝溶液較為適當. H 2A OH HA H 2O 初 0.1V 甲 0.1V 乙 0.1V 乙 0.1V 乙 0.1V 乙 末 0.1(V 甲 V 乙 ) 0 0.1V 乙又 [H ]=K a1 * [H2A] [HA ] =Ka 1* nh2a n HA! 1*10 7 =4*10 7 * 0.1(V 甲 V 乙 ) 0.1V 乙! 1 4 = V 甲 V 乙! 4V 甲 4V 乙 =V 乙 V 乙 V 甲 :V 乙 =5:4
160 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 45 酸鹼滴定與滴定曲線 一 酸鹼滴定 ( 配合翰版課本 P.157 P.158) 1 是一種利用已知濃度的溶液 ( 標準液 ) 來測定另一未知溶液濃度 ( 待測液 ) 的方法. 2 一般是以強酸或強鹼來滴定未知鹼或酸. 1 開始滴定前 : 溶液的 ph 值決定於被滴定之酸或鹼溶液的解離. 2 當量點之前 : 溶液 ph 值決定於被滴定酸或鹼之剩餘量與其生成鹽間之平衡解離. 3 恰達當量點時 : 溶液的酸鹼性決定於鹽的水解. 4 過當量點後 : 溶液的 ph 值決定於過量之強酸或強鹼. 3 達當量點時 c 酸釋出 H 的莫耳數等於鹼釋出 OH 的莫耳數. C A V A a=c B V B b(c A C B 表示酸鹼的體積莫耳濃度 cv A V B 表示酸鹼的體積 ca b 表示 1 莫耳酸鹼可解離出 H 或 OH 的莫耳數 ) 4 備 P.294 P.295 1 組成 : 一般為有機弱酸或有機弱鹼 c 其在酸性或鹼性溶液中會呈現不同的顏色. 石蕊在水中之平衡反應式 :HIn (aq) _ H (aq)in (aq)c[h ]=K a * [HIn] ( 紅 ) ( 藍 ) [In ] 在酸性溶液中平衡左移 c 主要以 HIn 型式存在 c 所以溶液呈現紅色 ; 在鹼性溶液中平衡右移 c 主要以 In 型式存在 c 溶液因而呈現藍色. 2 滴定終點 : 為指示劑的變色點 c 與當量點不同. 一般酸鹼滴定實驗中 c 常選擇 指示劑的變色範圍接近當量點 c 將達滴定終點時所消耗的劑量視同為達當量點 時的劑量. 3 常見的指示劑 : 課 P.158 指示劑酸型色變色範圍 ph 值鹼型色適用範圍 甲基橙紅 3.2 ~ 4.4 黃酸性區 甲基紅紅 4.2 ~ 6.3 黃 石蕊紅 4.5 ~ 8.3 藍 適用於強酸 弱鹼滴定 溴瑞香草酚藍黃 6.0 ~ 7.6 藍 中性區附近 酚紅 黃 6.8 ~ 8.4 紅 酚酞 無 8.2 ~ 10.0 紫紅 鹼性區 茜素黃 R 黃 10.1 ~ 12.0 紅 適用於強鹼 弱酸滴定
45 酸鹼滴定與滴定曲線 161 5 實驗操作 1 取一定量未知 酸或鹼溶液 1 2 取濃度已知之標 準酸或鹼溶液 3 當溶液變色時 為滴定終點 4 讀取正確讀數 相關題型 單元練習 酸鹼指示劑的應用 多4 某 0.1 M 未知水溶液c在加入數滴不同的指示劑後c溶液呈現的顏色如下表所示c則 該水溶液可能為下列何者 未知液加入 實驗次別 指示劑名稱 指示劑 ph 值變色的範圍 1 甲 小於 1.2 呈紅色c大於 3.3 呈黃色 黃色 2 乙 小於 3.1 呈紅色c大於 4.4 呈藍色 藍色 3 丙 小於 8.0 呈無色c大於 10.0 呈紅色 淡紅色 4 丁 小於 10.3 呈無色c大於 12.0 呈藍色 無色 A酒精 B碳酸氫鈉 C食用醋 D氫氧化鈉 指示劑後的顏色 E鹽酸. B 由實驗次別3知c該水溶液之 ph 值 8.0<pH<10.0c為弱鹼性c故選B. 2 酸鹼滴定求分子量 相關題型 單元練習 單2 4 5 取 3.6 g 單質子弱酸 HAc溶於水配製成 250 ml 後c取出 50 ml 置入錐形瓶c以 0.1 M NaOH 標準液滴定c達當量點時用去 NaOH(aq) 40 mlc下列敘述何者正確 A HA 之分子量為 180 B置入錐形瓶的待測液c應以滴定管或分度吸量管量取 C滴定前c應先以 HA(aq) 潤洗錐形瓶 D達當量點時c錐形瓶中的溶液呈中性 好的 NaOH(aq) 隔天才滴定c則測得的 HA 之分子量會較小. E配 ABE A 3.6 50 40 * *1=0.1* *1 M 250 1000 M=180 BC 錐形瓶的待測液以滴定管或分度吸量管量取標準體積c所以錐形瓶不可以待測液潤洗. D 強鹼弱酸滴定的當量點c其溶液呈鹼性. E 標準液 NaOH 為強鹼c易吸收空氣中的酸性氣體 如 CO2 而使 [NaOH] 變小c造成滴定所需 NaOH 增多c經計算所得之待測弱酸的濃度因而偏高.
162 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 21 苯甲酸為單質子酸 c 分子式為 C 7 H 6 O 2. 取某不純苯甲酸試樣 2.44 克溶於水 c 以 0.1 M NaOH 溶液滴定 c 滴入 50 毫升時發現過量 c 再以 0.1 M H 2 SO 4(aq) 反滴定 c 需耗去 H 2 SO 4 15 毫升 c 則該試樣中含苯甲酸的純度為何? A 10% B 15% C 20% D 25% E 30%. A 2.44*x 15 50 *10.1* *2=0.1* 122 1000 1000 *1 x=0.1! 純度為 10% 二 滴定曲線與酸鹼指示劑的運用 ( 配合翰版課本 P.159 ~ P.162) 1 以 0.1 M NaOH (aq) 滴定 0.1 M HCl (aq) 50 ml 為例 : 編 號 加入的 NaOH V b (ml) 溶液組成溶液 [H ] [OH ] 的計算 ph 值 指示劑 酚酞甲基橙 12222344445 1 2 3 4 5 6 0.0 僅 HCl [H ]=[HCl]=0.1 M 1.00 10.0 20.0 40.0 49.0 49.9 HCl NaCl [H ]= 0.1 500.1 V b 50V b 1.18 1.37 1.96 3.00 4.00 當量點 7 50.0 NaCl [H ]=[OH ]=10 7 M 7.00 無 紅 橙 12222344445 8 9 0 q w 50.1 51.0 60.0 70.0 80.0 NaOH NaCl [OH ]= 0.1 V b0.1 50 50V b 10.00 11.00 11.96 12.22 12.36 粉紅 紅 黃 滴定終點 1 在當量點附近 cph 值的變化非常明顯 cph=3 ~ 11 左右的曲線近似垂直 c 垂直段的中點即為當量點. 2 指示劑的選擇要其變色範圍落在垂直線內 c 故在 ph=3 ~ 11 左右變色的指示劑均可使用 c 例如 : 甲基橙 甲基紅 石蕊 酚酞等. 3 以酚酞為指示劑 c 終點雖超越當量點 c 呈鹼性 c 但指示劑變色時所需 NaOH 體積約等於當量點 NaOH 所需體積. 4 以甲基橙為指示劑 c 雖然終點 ph 值小於當量點 c 呈 酸性 c 但指示劑變色所需 NaOH 體積 c 約等於當量點所需 NaOH 體積.
45 酸鹼滴定與滴定曲線 163 2 以 0.1 M NaOH (aq) 滴定 0.1 M CH 3 COOH (aq) 50 ml( 假 設 K a =1.0*10 5 ) 為例 : 加入的 指示劑 編 號 NaOH V b (ml) 溶液組成溶液 [H ] [OH ] 的計算 ph 值 酚酞甲基橙 酸 過 量 12222344445 1 2 3 4 5 6 0.0 僅 CH 3 COOH [H ] =A0.1S*S1.0S*S10S 5 3 =1.0*10 3 10.0 4.40 CH 3 COOH 25.0 [H ]=1.0*10 5 * 5.00 40.0 CH 3 COONa 0.1*500.1*V b 5.60 49.0 ( 緩衝溶液 ) 0.1*V b 6.70 49.9 7.70 無 紅 當量點 7 50.0 CH 3 COONa [OH ]=Z 0.1 2 X*X K w K a 8.85 粉紅 黃 鹼 過 量 1223445 8 9 0 q 50.1 51.0 60.0 70.0 NaOH CH 3 COONa [OH ]= 0.1*V b0.1*50 V b 50 10.00 11.00 11.96 12.22 紅 滴定終點 1 在當量點附近 cph=6 ~ 11 左右的曲線近似垂直 c 在垂直曲線的中點即為當 量點. 2 在 ph=6 ~ 11 左右變色的指示劑可作為此滴定的指示劑之用 c 例如 : 酚酞 酚紅等 c 但甲基橙 甲基紅等則不適用. 3 第 3 點稱為半當量點 c 其 phypk a. 4 超過當量點之後的滴定與強鹼滴定強酸的滴定曲線吻合 c 因為都是過量的 NaOH 決定溶液的 ph 值.
164 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 強鹼滴定強酸相關題型 : 單元練習單 6 7; 進 1 3 3 取 0.51 g 鄰苯二甲酸氫鉀 ( 簡稱 KHPc 式量為 204) 配成溶液來標定 NaOHc 需 NaOH (aq) 20.0 ml 始能令酚酞由無色轉成紅色. 另取 50 ml 未知濃度鹽酸以上述的 NaOH (aq) 滴定 c 所得 ph 變化滴定曲線如右圖所示. 回答下列問題 : 1 所標定 NaOH 溶液的體積莫耳濃度為何? 2 未知濃度鹽酸的體積莫耳濃度為何? 3 當滴入的 NaOH 體積達 75 ml 時 c 溶液的 [H ] 值為何? 1 0.125 M 2 0.10 M 3 2.86*10 13 M 0.51 20.0 1 *1=CNaOH* *1! CNaOH=0.125(M) 204 1000 2 0.125*40*1=C HCl*50*1! C HCl=0.10(M) 3 [OH ]= 0.125*750.1*50 7550 =0.035(M);[H ]= 1.0*1014 =2.86*10 13 (M) 0.035 31 以 0.10 M NaOH (aq) 滴定 0.10 M HCl (aq) 10 ml:( 一滴為 0.05 mlclog2=0.3) 1 當溶液的 ph=1.7 時 c 用去 NaOH 若干 ml? 2 在達當量點的前 1 滴 NaOH (aq) 加入時 c 溶液的 ph 值為何? 3 在達當量點的後 1 滴 NaOH (aq) 加入時 c 溶液的 ph 值為何? 4 當溶液的 ph=12.7 時 c 已滴入 NaOH (aq) 若干 ml? 1 6.7 2 3.6 3 10.4 4 30 4 弱酸的探討 相關題型 : 單元練習 多 1 2 3; 進 2 某單質子弱酸 HA (aq) 的 K a =1.0*10 6. 回答下列問題 : 1 1.0 M HA (aq) 100 毫升 c 其中 [H ]=4 M. 2 承 1 題 c 若加入 0.01 莫耳 NaA (s) c 則 [H ]=4 M. 3 承 1 題 c 若通入 0.1 莫耳 HCl (g) c 則 [H ]=4 M. 4 承 1 題 c 若加入 1.0 M NaOH (aq) 50 毫升 c 則 [H ]=4 M. 5 承 1 題 c 若加入 1.0 M NaOH (aq) 200 毫升 c 則 [H ]=4 M. 1 1.0*10 3 2 1.0*10 5 3 1.0 4 1.0*10 6 5 3*10 14 1 弱酸解離 :[H ]=AC 0S*SK a=a1.0s*1.0s*10 6 =1.0*10 3 (M) 2 緩衝溶液 :[H ]=K a* nha =1.0*10 6 * 1.0*0.1 =1.0*10 5 (M) n NaA 0.01 3 HA (aq) _ H (aq) A (aq) 平衡後 1.0x x1.0 x 1 同離子效應 [H ]=x1.0y1.0(m) 4 緩衝溶液 :[H ]=1.0*10 6 * 1.0*0.11.0*0.05 =1.0*10 6 (M) 1.0*0.05 5 強鹼剩餘量決定溶液之 [OH ]:[OH ]= 1.0*2001.0*100 = 1 300 3 (M) [H ]= Kw [OH ] = 1014 =3*10 14 (M) 1 3
45 酸鹼滴定與滴定曲線 165 41 某生配製 0.10 M 醋酸溶液 25 mlc 並以 0.10 M 氫氧化鈉溶液滴定 c 使用氫氧化鈉溶液 50 ml. 回答下列各小題 :( 醋酸之 K a =1.69*10 5 ck w =1.0*10 14 ) 1 滴定前 c 醋酸溶液中氫離子有多少 mol? 2 滴定達當量點時 c 有多少 mol 氫離子反應生成水? 3 第 1 與 2 小題中氫離子莫耳數是否相同? 為什麼? 4 下列哪一個圖較接近正確的滴定圖形? A B C D 1 3.25*10 5 2 2.5*10 3 3 否 c 因為滴定前 CH 3COOH 只有部分 H 解離 c 所以氫離 子莫耳數較少 c 但中和屬完全反應 c 提供的 H 莫耳數較多 4B 5 滴定的應用與指示劑的選擇 相關題型 : 單元練習多 4; 進 4 右圖之滴定曲線圖為某一元鹼溶液 40 mlc 以 0.2 M HCl (aq) 滴定達當量點之圖形 c 回答 1 2 題 : 1 此一元鹼原來的濃度約為何? A 0.2 M B 0.1 M C 0.15 M D 0.5 M E 1.0 M. 2 此滴定實驗最適合選用下列何種指示劑? A 橙色 IV( 變色範圍 :ph=1.4 ~ 2.6) B 甲基橙 ( 變色範圍 :ph=3.2 ~ 4.4) C 甲基紅 ( 變色範圍 :ph=4.2 ~ 6.3) D 石蕊試紙 ( 變色範圍 :ph=4.5 ~ 8.3) E 酚酞 ( 變色範圍 :ph=8.2 ~ 10.0). 1C 2C 1 C 0*40*1=0.2*30*1! C 0=0.15(M) 2 強酸滴定弱鹼 c 故當量點的 ph 值必小於 7c 且由題圖知 ph 值約等於 5c 故選甲基紅. 51 右圖為某單質子弱酸 HA (aq) (K a =1.0*10 5 )20 mlc 以 0.05 M NaOH (aq) 滴定所得的滴定曲線圖. 回答下列問題 : 1 甲點的 ph 值為何? 2 丁點的 [H ] 為何? 3 在當量點時將溶液蒸發乾燥後 c 共可得正鹽 0.164 gc 求單質子弱酸 HA 的分子量為何? 1 3 2 5.0*10 13 M 3 60
166 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 強酸與弱酸的比較相關題型 : 單元練習單 1 3 日大 6 ph 值均為 3.0 之鹽酸及醋酸溶液各 1.0 升 c 下列敘述何者正確? A 以 0.010 M NaOH (aq) 分別滴定此兩溶液 c 達當量點時 c 溶液均呈中性 B 兩溶液所含 H 的濃度均為 1.0*10 3 M C 若將此兩溶液分別用水稀釋至 2.0 升 c 溶液所含 H 的濃度均為 5.0*10 4 M D HCl (aq) 為強電解質 cch 3 COOH (aq) 為弱電解質 E 0.010 M NaOH (aq) 分別滴定此兩溶液 c 達滴定終點時 c 用去 NaOH (aq) 的體積均相同. BD A 鹽酸滴定後 c 達當量點時呈中性 c 醋酸溶液則為鹼性. C 因 ph=3c 鹽酸為強電解質 c 故 [HCl]=10 3 M; 醋酸溶液屬於弱電解質 c 故 [CH 3COOH]>10 3 M. 因此 c 稀釋後鹽酸的 [H ]=5.0*10 4 Mc 醋酸溶液的 [H ]>5.0*10 4 M. E 因 [CH 3COOH]>[HCl]c 故用 NaOH (aq) 滴定 c 所需體積以醋酸溶液較大. 61 今有同體積的 a:0.05 M 鹽酸 cb:0.05 M 硫酸 cc:0.05 M 醋酸 c 下列敘述何者正確? A ph 值大小 :b>a>c B 各以相同濃度氫氧化鈉完全中和所需氫氧化鈉之體積 :a=b=c C 各以相同濃度氫氧化鈉完全中和所生鹽之莫耳數 :b>a=c D 各以相同濃度氫氧化鈉完全中和後 c 溶液之 ph 值以 c 為最高. D A [H ] 大小 :b>a>c ph 值大小 :b<a<c B 需 NaOH 體積 :b>a=c C 完全中和產生鹽的莫耳數 :a=b=c D a b 中和後溶液呈中性 cc 呈鹼性 (CH 3COONa)c 所以 c 的 ph 值最高. 45 酸鹼滴定與滴定曲線 一 單一選擇題 ( C )1 下面是有關酸鹼滴定的問題 : 以標準 NaOH (aq) 滴定未知濃度的 HCl (aq) c 實驗操作步驟如下 :1 以燒杯量取未知濃度的 HCl (aq) 25.0 ml;2 放入錐形瓶中 c 此瓶須事先用蒸餾水洗淨 ;3 並經該待測溶液潤洗過 ;4 加入幾滴酚酞作指示劑 ;5 另取一支玻璃栓開關的滴定管 c 經蒸餾水洗淨 ;6 直接注入標準 NaOH (aq) c 進行滴定 ;7 發現溶液由淡紅色變為無色 ;8 並持續約 30 秒不褪色即停止滴定 c 記下數據. 上述操作有幾項 s 錯誤? A 3 B 4 C 5 D 6. ( B )2 有一未知濃度的鹽酸 30 mlc 以 0.05 M 氫氧化鈉溶液滴定 c 當加入 100 ml 時發現過量 c 然後用 0.1 M 硫酸溶液反滴定至終點 c 用去 2.5 ml. 求此鹽酸的濃度為若干 M? 2 由 n H =n OH c[hcl]*30*10.1*2.5*2 A 0.12 B 0.15 C 0.18 D 0.20. =0.05*100*1! [HCl]=0.15(M) ( D )3 同體積的 0.1 M HCl (aq) 和 0.1 M CH 3 COOH (aq) c 用 0.1 M NaOH (aq) 來做滴定實驗. 下列何者對這兩個滴定實驗是相同的? A 一開始時的 ph 值 B 在中性點時所加入的 NaOH (aq) 體積 C 達當量點時的 ph 值 D 達當量點時所加入 NaOH (aq) 的量.
4 碳酸鈉為二元鹼. 由 n H =n OH c 1.06 106 * 50 45 酸鹼滴定與滴定曲線 100 *2=[HCl]*25*103 *1! [HCl]=0.40(M) ( D )4 以 1.06 克碳酸鈉溶成 100 毫升溶液 c 取 50 毫升以未知濃度鹽酸滴定 c 用去 鹽酸 25 毫升達當量點 c 求此鹽酸的濃度為若干 M?( 式量 :Na 2 CO 3 =106) A 0.10 B 0.25 C 0.30 D 0.40. ( A )5 某二質子酸的酸式鈉鹽 (NaHX)3.44 克溶於 20 毫升水中 c 用 0.40 M KOH 50.0 毫升滴定達當量點. 求此二質子酸 (H 2 X) 的分子量為何?( 原子量 : Na=23) 5 設 X 的原子量為 ac 則 NaHX=231a=24a 由 n H =n OH c 3.44 *1=0.40*0.05*1! a=148 24a A 150 B 172 C 198 D 250. H 2X 的分子量 =1*2148=150 ( D )6 以 0.1 M NaOH (aq) 滴定 0.1 M HCl (aq) 50 mlc 當溶液 ph=2.0 時 c 用去若干 ml NaOH (aq)? A 25 B 28 C 32 D 41. ( B )7 0.10 M HCl (aq) 逐次滴入 0.10 M NaOH (aq) c 其 ph 值與 NaOH (aq) 體積關係圖為 實線部分 ; 若改以 0.010 M HCl (aq) c 逐次滴入 0.010 M NaOH (aq) c 其 ph 值與 NaOH (aq) 體積關係圖為虛線部分 c 下列圖形何者正確? A B C D 167 7 強酸 強鹼的滴定 c 若酸和鹼的濃度愈小 c 達當量點時 c 圖形的垂直變化範圍愈短. 二 多重選擇題 (CD)1 某同學於 HX 25.00 ml 溶液中 c 逐漸滴入 0.010 M 氫氧 化鈉溶液 c 發現溶液的 ph 值呈現如右圖般的變化 c 其 中 A B C D 各點的體積與溶液的 ph 值如下表所示 c 下列敘述何者正確? NaOH 體積 (ml) ph 值 A 0 3.5 B 12.50 5.0 C 25.00 8.0 D 37.50 12.0 A HX 為弱酸 c 滴定時應以甲基紅為指示劑 1 由題圖可判斷 C 點為當量點 c 則 B 點為半當量點 c 故可知 ph=pk a=5ck a=1*10 5 又 HXNaOH NaXH 2O 則 [HX]*0.025*1=0.010*0.025*1 [HX]=0.01(M) A 強鹼與弱酸的滴定常用酚酞作為指示劑 c 而不能用酸性變色的指示劑 c 如甲基紅.B [HX]=0.01 M. D 在 B 點時 c 弱酸和弱酸鹽共存 c 為緩衝溶液. B 未滴定前 c[hx] 的濃度為 0.1 M C HX 的 K a =10 5 D B 點的混合溶液具有緩衝溶液的特性 E D 點的混合溶液具有緩衝溶液的特性. (BC)2 某酸 HA 之 K a =1*10 5 c 丸子在實驗室裡做酸鹼中和反應 c 首先將 0.03 mol DE HA 溶於水配成 300 ml 溶液 c 下列敘述何者正確? A 溶液中 [H ]=0.1 M B HA 解離度約 1% C 取 HA (aq) 20 ml 加入 0.1 M NaOH (aq) 10 mlc 溶液 ph 值約等於 5 D 承 Cc 該混合液為緩衝溶液 E 承 C 繼續加入 0.1 M NaOH (aq) 至 20 ml 止 c 滴幾滴酚酞 c 溶液呈淡粉紅色. (AD)3 右圖為 25 nc 時 c0.10 M NaOH (aq) 滴定弱酸 HA(K a = E 6.4*10 6 )20 ml 之滴定曲線 c 下列敘述何者正確? A a 點之 ph 值為 3.1 B b 點之 ph 值為 4.2 C c 點之 ph 值為 7.0 D d 點之 ph 值為 12.3 E 此滴定過程可選用酚酞作指示劑.
168 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) (BC)4 右圖為某酸與鹼的滴定曲線圖 c 下列哪些物質可以作 D 為該反應的指示劑? A 甲基紫 (0 ~ 1.6) B 甲基橙 (3.2 ~ 4.4) C 甲基紅 (4.2 ~ 6.3) D 溴瑞香草酚藍 (6.0 ~ 7.6) E 酚酞 (8.2 ~ 10.0). ( 以 * 標示者為多重選擇題 ) *(BD)1 小明以酚酞為指示劑 c 用標準的氫氧化鈉溶液標定體 E 積為 25 ml 的硫酸溶液 c 其滴定曲線如右圖中的曲線甲. 若事先於硫酸溶液中加入 1.0 M 的鹽酸 3.0 mlc 則滴定曲線如曲線乙. 根據小明的實驗 c 下列敘述何者正確? A 硫酸濃度為 0.30 M B 硫酸濃度為 0.15 M C 氫氧化鈉濃度為 0.20 M D 氫氧化鈉濃度為 0.15 M E 到達滴定終點時 c 兩溶液顏色皆由無色變成粉紅色. *(AE)2 已知 CH 3 COOH 的 K a =1.8*10 5. 室溫下 c 以 0.10 M NaOH (aq) 滴定 0.10 M CH 3 COOH 水溶液 20.0 mlc 當滴定至溶液中之 [CH 3 COO ]=[Na ] 時 c 下列選項何者正確? A [H ]=[OH ] B 所加入 NaOH (aq) 之體積大於 20.0 ml C 溶液之 ph<7 D [CH 3 COO ]:[CH 3 COOH]=1:0.018 E [CH 3 COO ]:[CH 3 COOH]=180:1. 3 右圖為以 0.1 M NaOH (aq) 滴定未知濃度 HCl (aq) 25 ml 所得的滴定曲線 c 回答下列問題 :(log2=0.3) 1 A 點的 ph 值為何? 2 當加入 NaOH (aq) 15 ml 時 c[h ] 為若干 M? 3 C 點的 ph 值為何? 4 當加入 NaOH (aq) 55 ml 時 c[h ] 為若干 M? 1 0.7 2 8.75*10 2 3 7 4 1.6*10 12 4 指示劑的選用宜使用其變色範圍落在滴定曲線近乎垂直線的區間內 c 由題圖知此區間對應的 ph 值為 3 ~ 8 之間. 4 以 0.1 M HCl 滴定 100 ml 氨水 c 如右圖所示 c 若溫度均維持在 25 ncc 求 : 1 氨水的初濃度為何? 2 氨水的解離常數為何? 3 a 點的 ph 值為何? 4 c 點的 ph 值為何? 5 當量點的 ph 值為何? 6 當溶液中的 [NH 4 ]=[Cl ] 時 c 此時溶液的 ph 值為何? 1 0.1 M 2 1*10 5 3 9 4 1.7 5 5.15 6 7
實驗二酸鹼滴定 169 實驗二 酸鹼滴定 1 藉由酸鹼中和反應 c 了解標準溶液標定的意義 c 並藉以測量制酸劑的制酸量. 2 1 C A V A a=c B V B b (C A C B 分別表示酸 鹼的體積莫耳濃度 ;V A V B 分別表示酸 鹼的體積 ; a b 分別表示一分子酸或鹼可解離出的 H 或 OH 數目 ) 2 以 KHP( 鄰苯二甲酸氫鉀 ) 標定 NaOH (aq) 濃度. 1 本實驗的標準鹼液為 NaOH (aq) c 因 NaOH (s) 易潮解不易精確 稱量 c 且其溶液易吸收空氣中的 CO 2 c 而使其濃度發生變 化 c 故須先以 KHP 標定已配好之 NaOH (aq) c 計算其正確濃度. 2 KHP 純度高 c 性質安定 c 不易分解變質 c 符合作為標定用藥的條件. 3 胃藥中制酸劑的制酸量. 1 胃藥通常含有制酸劑 鎮靜劑 黏膜保護劑等成分. 常見的制酸劑如下表 所示 : 制酸劑 NaHCO 3 CaCO 3 Mg(OH) 2 Al(OH) 3 特色可溶 c 速效性制酸劑難溶 c 持續性制酸劑制酸 保護胃黏膜 2 胃藥常含有多種制酸劑 c 有些難溶以致滴定終點不易判斷 c 故本實驗以反滴定法定量 c 加入過量 HCl (aq) 使胃藥完全溶解 c 再用標準 NaOH (aq) 反滴定之. 3 因為胃藥含有多種制酸劑 c 故本實驗結果以每錠胃藥可中和的 HCl 克數來表示制酸量. 3 1 標定氫氧化鈉溶液 : 利用 C NaOH *V NaOH *1=0.1*25*1c 求氫氧化鈉溶液濃度 C NaOH c 做兩次滴定 取平均值.
170 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 2 以標準 NaOH (aq) 滴定未知濃度的 HCl (aq) : 利用 C NaOH *V NaOH *1=C HCl *20*1c 求鹽酸的濃度 C HCl c 做兩次滴定取平均值. 3 滴定制酸劑片 :
實驗二酸鹼滴定 171 利用 W 36.5 *1C NaOH* V NaOH 1000 *1=C HCl* a25 1000 *1c 求 W. W: 制酸劑中之制酸量 c 相當於多少克 HCl 4 1 制酸劑片中可能含有不易溶解的鹼性物質 c 故將過量的標準酸液加入使其完全溶解 c 再以標準鹼液進行反滴定. 2 由於制酸劑片中的成分常含有碳酸鹽或碳酸氫鹽 c 與鹽酸反應後會產生 CO 2(g) c 因此需煮沸 c 以便將 CO 2 趕出 c 才不至於影響滴定結果.
172 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 制酸劑的定量 1 某生欲測定胃藥中制酸劑的制酸量 c 其操作過程如下 : q 精稱 0.408 克 KHP( 式量 =204) 置入錐形瓶中 c 加入 50.0 毫升蒸餾水使之溶解後 c 再加入 2 滴酚酞. w 取欲標定濃度之氫氧化鈉溶液於滴定管中 c 滴定 1 之 KHP 溶液 c 當滴入 20.0 毫升氫氧化鈉溶液時 c 錐形瓶溶液恰呈粉紅色. e 取質量 1.00 克胃藥片 c 研磨後完全置入燒杯中 c 加入 0.500 M HCl (aq) 28.0 毫升 c 充分攪拌. 將燒杯中的溶液煮沸 1 分鐘 c 冷卻後過濾 c 濾液倒入錐形瓶中. r 加 2 滴酚酞於 3 之錐形瓶中 c 再以標定過之氫氧化鈉溶液滴定之 c 當氫氧化鈉溶液滴入 40.0 毫升時達滴定終點. 回答以下問題 : 1 KHP 為幾質子酸? 2 氫氧化鈉溶液的體積莫耳濃度為何? 3 在 e 中 c 為何燒杯中的溶液要煮沸 1 分鐘? 4 一錠胃藥片中 c 制酸劑的制酸量相當於多少克 HCl?( 原子量 :Cl=35.5) 1 單質子酸 2 0.100 M 3 趕走溶液中之 CO 2c 以免影響滴定結果 4 0.365 2 n OH =n H! C 20.0 0.408 NaOH* *1= 1000 204 *1 C NaOH=0.100(M) 4 制酸劑之 n OH NaOH 之 n OH =n H W 36.5 *10.100*40.0*1=0.500*28.0*1! W=365( 毫克 )=0.365( 克 ) 11 假設某一胃藥片之制酸劑為碳酸鈣 c 其中所含之制酸劑的測定步驟如下 : 1 取一粒 0.400 克的此種胃藥片 c 磨碎後加入 50.0 毫升蒸餾水. 2 加入過量之 80.0 毫升 0.100 M HCl 溶液 c 煮沸後並冷卻. 3 以酚酞為指示劑 c 用 0.100 M NaOH 滴定 c 需 44.0 毫升始達滴定終點. 回答下列問題 : 1 寫出步驟 2 相關反應之反應式為何? 2 步驟 3 達滴定終點時 c 溶液呈何種顏色? 3 胃藥片中含碳酸鈣多少克? 4 為什麼不直接用鹽酸來滴定此胃藥片內的鹼含量? 1 CaCO 3(s)2HCl (aq) CaCl 2(aq)H 2O (l)co 2(g) W 3 100 *20.100*0.044*1 2 粉紅色 =0.100*0.08*1 3 0.18! W=0.18( 克 ) 4 碳酸鈣難溶於水 c 直接用鹽酸滴定 c 終點難確認
第 4 章水溶液中酸 鹼 鹽的平衡 173 一 單一選擇題 ( B )1 某單質子酸 HAc 在不同比例之 [A ] [HA] 水溶液中的 ph 值如右圖所示 c 則此酸之 K a 值為何? A 5*10 6 B 2*10 5 C 2*10 4 D 5*10 4. 91 指考 ( C )2 弱酸 (HA) 與弱酸鹽 (NaA) 可配製成緩衝溶液. 有一弱酸的解離常數 K a =1*10 4 c 若配製成 ph=5.0 的緩衝溶液 c 則溶液中的弱酸與弱酸鹽濃度 的比值為何?( 即 [HA] [NaA]) A 1 1000 B 1 100 C 1 10 D 1 E 10. 94 指考 ( B )3 下列哪一圖中的曲線可以定性描述 : 苯甲酸 ( 甲 ck a =6.6*10 5 ) 與氫氟酸 ( 乙 ck a =6.7*10 4 )c 在水中的解離百分率與其濃度的關係? A B C D E 3 解離百分率 a=z Ka C 0 K a 愈大 酸度愈強 c 同濃度時 c 解離百分率愈大 ; 同種酸時 cc 0 愈大 c 解離百分率愈小 97 指考 ( E )4 醋酸 醋酸根與水在常溫下會進行下述反應 c 其平衡常數分別為 K 1 K 2 與 K w : CH 3 COOH (aq) H 2 O (l) _ CH 3 COO (aq)h 3 O (aq)ck 1 =1.8*10 5 ;CH 3 COO (aq) H 2 O (l) _ CH 3 COOH (aq) OH (aq)ck 2 ;2H 2 O (l) _ H 3 O (aq)oh (aq)ck w. 今以 50 ml 0.50 M 醋酸水溶液與等體積 等濃度的醋酸鈉溶液混合製得溶液 甲 c 試問下列敘述 c 哪一項是正確的? A K 1 小於 K 2 下降 B 於溶液甲中加入少量 0.10 M HCl (aq) c 則溶液的 ph 值會大幅 C 若在溶液甲中加入 5.0 ml 0.10 M HCl (aq) c 則溶液中醋酸的 K 1 會變 大 D 溶液甲的 ph 值大於 5 E K w 等於 K 1 與 K 2 的乘積. 97 指考 ( E )5 濃度均為 0.1 M 的下列五種物質的水溶液 :1 NH 3 2 NH 4Cl 3 CH 3 COOH 4 CH 3 COONa 5 CH 3 COONH 4 c 試問其 ph 值由低至高的排列順序 c 下列哪 一選項正確? A23514 B32451 C23415 D53214 E3254 1. 98 指考
174 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) ( D )6 下列哪一選項中的各個化合物 c 溶於水後皆呈鹼性? A NH 4 Cl Cu(NO 3 ) 2 C 2H 5 OH B NH 4 Cl KCl NaHCO 3 C Cu(NO 3 ) 2 NaF C 2 H 5 OH D NaF K 2 CO 3 NaHCO 3 E KCl Cu(NO 3 ) 2 K 2CO 3. 6 A NH 4Cl 酸性 Cu(NO3)2 酸性 C2H5OH 中性.B NH 4Cl 酸性 KCl 中性 NaHCO3 鹼性. C Cu(NO 3) 2 酸性 NaF 鹼性 C2H5OH 中性.E KCl 中性 Cu(NO3)2 酸性 K2CO3 鹼性. 100 指考 ( C )7 下列相同質量的制酸劑 c 哪一個能中和最多的鹽酸?( 式量 :NaHCO 3 =84c CaCO 3 =100cMg(OH) 2 =58cAlPO 4 =122c[Al(H 2 O) 5 (OH)]SO 4 =230) A NaHCO 3 B CaCO 3 C Mg(OH) 2 D AlPO 4 E [Al(H 2 O) 5 (OH)]SO 4. 101 指考 ( B )8 以 0.10 M 的 NaOH 溶液滴定某單質子弱酸的滴定曲線如下圖所示. 橫軸為加入 NaOH 的毫升數 c 縱軸為溶液的 ph 值. 試問下列何者正確? A 在滴定過程中 c 當加入 0.10 M 的 NaOH 溶液 2 ml 時 c 所得的溶液具有最 佳的緩衝能力 B 此單質子弱酸的解離子常數 (K a ) 約為 1.0*10 6 C 此弱 酸的濃度為 10 4 M D 此實驗最好選用甲基紅作指示劑 E 此滴定反應為吸 熱反應. 102 指考 ( D )9 右圖是碳酸鈉溶液用 0.1000 M 鹽酸滴定的滴定曲 線. 圖中灰色區塊代表指示劑變色範圍. 圖中各點 的滴定體積 (V HCl cml) 為甲 0 乙 10.00 丙 25.00 丁 40.00 戊 48.00 己 48.00 庚 50.00 辛 55.00. 試問在滴定的過程中 c 於何處的溶液具有緩 衝性質? A 只有丙 B 只有戊 C 乙與丙 D 乙與丁 E 乙 與庚. 104 指考 ( A )0 有一單質子弱酸 (HX) 的鈉鹽 NaXc 已知 0.20 M 的 NaX 溶液之 ph 值為 10. 現擬以 HX 和 NaX 混合配製 ph 值為 6.0 的緩衝溶液 c 則此緩衝溶液中 [X ] 的比值最接近下列哪一數字? [HX] A 0.20 B 0.50 C 1.0 D 2.0 E 5.0. 105 指考 二 多重選擇題 (BC)1 在室溫 c 將 0.10 M HCl 水溶液逐漸滴入 0.10 M NH 3 水溶液 50 ml 中 c 並經 E 混合均勻. 下列有關溶液之敘述 c 何者正確?(NH 3 水溶液的 K b =1.8*10 5 ) A 初始 0.10 M 的 NH 3 水溶液 c 其 [H ] 值約為 1.3*10 3 M B 加入 20 ml 的 HCl 水溶液後 c 可成為緩衝溶液 C 加入 60 ml 的 HCl 水溶液後 c 溶液的 [H ] 值約為 9.1*10 3 M D 加入 HCl 水溶液到達當量點時 c 溶液的 ph 值 為 7.0 E 加入 HCl 水溶液 c 無指示劑狀況下 c 溶液中的離子濃度 c 必遵守 [NH 4 ][H ]=[Cl ][OH ]. 93 指考
第 4 章水溶液中酸 鹼 鹽的平衡 175 (AC)2 鄰苯二甲酸氫鉀 (C 6 H 4 (COOH)(COOK))c 簡寫為 KHPc 分子量為 204c 在化學實驗中 c 常利用其化學性質穩定 c 且能與強鹼完全反應之特質 c 作為酸鹼滴定之一級標準品. 精稱 0.355 g 之 KHP 固體 c 以器皿 Xc 配製成 50.0 ml 的標準溶液. 另用器皿 Yc 取出 20.0 mlc 並置於器皿 Zc 加入指示劑後 c 以未知濃度的 NaOH 溶液滴定 c 到達滴定終點時 c 用去 NaOH 溶液之體積為 27.6 ml. 1 2 A 器皿 X 是圖 1 所標示的丙項器皿 B 器皿 Y 是圖 1 所標示的丁項器皿 C 滴定時 cnaoh 溶液要裝於圖 1 所標示庚項器皿 ( 栓塞為鐵弗龍材質 ) D 最適合的器皿 Zc 為圖 1 所標示燒杯甲. 滴定時 c 並用玻璃棒隨時攪拌 E 在圖 2 所標示的正確讀數為 21.85r0.01 ml.( 註 : 圖 1 所標示器皿的刻度值 Vc 可為 20 ml 或 50 ml. 各器皿並未以實物大小的比例繪製 ) 2 KHP 配成 50.0 ml 容量瓶丙取出 20.0 ml 移液吸管己置入錐形瓶乙 滴定管庚 0.355 g ( 器皿 X) ( 器皿 Y) ( 器皿 Z) E 正確讀數為 21.8080.01 ml. 93 指考 ( D )1 若以 0.01 M 的鹽酸滴定 NaQ 的水溶液 50 ml 時 c 溶液的 ph 值變化如下圖. 求 HQ 的 K a 值應接近於下列的哪一個選項?(NaQ 是 HQ 的共軛鹼 ck a = [H ] [Q ] ) [HQ] A 1*10 2 M B 1*10 4 M C 1*10 5 M D 1*10 8 M E 1*10 10 M. 92 指考 2 在不同溫度下 c 草酸 ((COOH) 2 ) 的飽和水溶液濃度如下表所示. 表中的濃度是指溶 液 100 克中所含溶質的克數. 取 30 nc 的飽和溶液 10.0 克 c 以蒸餾水將其稀釋至 250.0 毫升後 c 精確量取此稀釋溶液 20.0 毫升 c 以 0.100 M 的氫氧化鈉溶液滴定. 試 問到達滴定終點時 c 需要用多少毫升的氫氧化鈉溶液? 溫度 (nc) 20 30 40 50 60 70 濃度 8.7 12.5 17.5 23.9 31.5 45.8 22.2 2 10.0* 12.5 100 * 20.0 90 250.0 *2 =0.100* V 1000 *1! V=22.2( 毫升 ) 93 指考
176 互動式教學講義 選修化學 ( 上 ) 3 實驗課後王同學發現實驗桌上有六瓶試劑未予歸位 c 可能為醋酸 鹽酸 硫酸 氫氧化鉀 氫氧化鈣以及氨水. 王同學取出其中兩瓶 c 進行簡易分析實驗以辨識兩者成分. 以下為其實驗記錄 : 實驗 I: 從第一瓶溶液中取出 25.00 mlc 以標準 NaOH 溶液滴定 c 滴定結果列於下表中. NaOH 體積 (ml) ph 值 NaOH 體積 (ml) ph 值 5.0 2.2 25.0 7.0 10.0 2.4 25.2 9.5 20.0 3.0 26.0 10.0 24.0 3.8 30.0 10.7 24.8 4.5 實驗 II: 從第一瓶溶液中取 25.00 ml 後 c 加入 10.00 ml 0.01 M 的硫酸 c 再以同一標準 NaOH 溶液滴定 c 滴定結果繪於上圖中. 實驗 III: 從第一瓶與第二瓶溶液中分別取出 25.00 ml 與 10.00 mlc 相互混合之後 c 再以標準 NaOH 溶液滴定. 滴定結果也繪於上圖中. 實驗 IV: 完成實驗 III 後 c 再加入數滴 BaCl 2 c 溶液並無沉澱出現 c 但若改加草酸鈉 c 則溶液出現白色沉澱. 95 指考 1 答案紙上 c 比照上圖的繪圖方式 c 將實驗 I 的滴定結果繪於方格紙內 c 並以平滑曲線連接各點. 2 計算標準 NaOH 溶液的濃度.( 單位 :M) 3 若在 12.50 ml 標準 NaOH 溶液中加入 12.50 ml 0.01 M 的鹽酸溶液 c 則最後溶液的 ph 值為何? 4 寫出第一瓶所含成分的正確中文名稱與化學式 c 並計算其濃度.( 單位 :M) 5 寫出第二瓶所含成分的正確中文名稱與化學式 c 並計算其濃度.( 單位 :M) 1 見詳解 2 0.01 M 3 7.0 4 氫氯酸 HCl 0.01 M 5 氫氧化鈣 Ca(OH)2 0.005 M 4 1 2 3 三種溶液 c 組成如下 :1 20.0 ml 的 0.20 M HCl 溶液 2 20.0 ml 的 0.20 M CH 3 COOH 溶液 (K a =2.0*10 5 ) 3 20.0 ml 的 0.20 M HClO 溶液 (K a =3.0*10 8 ). 都以 0.10 M NaOH 溶液分別滴定此三種溶液 c 試以 1 2 3 代號回答下列各題. 103 指考 1 滴定達當量點時 c 三種溶液所需的 0.10 M NaOH 溶液之體積 (ml) 大小順序為何? 2 滴定達當量點時 c 三種溶液的 ph 值大小順序為何? 3 滴定達 ph=7.0 時 c 三種溶液所需的 0.10 M NaOH 溶液之體積 (ml) 大小順序為何? 4 當加入 0.10 M NaOH 溶液 20.0 ml 於 2 溶液時 c 試計算此混合溶液的 ph 值? 11=2=3 21<2<3 31>2>3 4 4.7