北京大学《普通化学》11期中考试真题1.pdf

期中考试问答题 5. (3 分) 根据酸碱的质子理论，说明什么是两性离子？写出0.1mol/L NaHCO3 溶液pH 计 算的简化公式（H2CO3 的电离常数以Ka1 和Ka2 表示），并进一步说明可以用该简化公式 计算的原因。 解：方法一 1）既可以给出质子又可以接受质子的离子为两性离子。（1 分）  2 ）[H+]= Ka1 Ka2 pH=(1/2)(pKa1+pKa2) （1 分）(只给出质子计算式，不扣分) 3 ）HCO3‐ 给出质子（作为酸）与接受质子（作为碱）的能力不一定相等，但由于两个反 应各自生成的质子与氢氧根之间的中和反应，促进了各个反应的平衡向右移动，最终使 得两个反应生成的CO 2‐与H CO 的浓度近似相等（形成了实际上的HCO ‐之间的质子传 3 2 3 3 递反应）。另一方面，在 HCO3‐浓度不太低时，水自身对于酸度的影响可以或略。           （1 分）    方法二 1）即能给出质子又能接受质子的离子为两性离子。（1 分）  2 ）OH c K    所以， H   pH= (1/2)(pKw + pKa1 - pc)                 （1 分）(只给出质子计算式，不扣分)   3 ）HCO ‐ + 2‐ + H O=H O  + CO                K = K 3   2 3 3 1 a2 ‐ ‐ HCO + H O=OH  + H CO                K = 3   2 2 3 2 H CO 是一个很弱的酸， 因此 K *K ≪K ，所以K 远大于 K ，因此HCO ‐ 溶液以碱式 2 3   ，  a1 a2 2 1 3   电离为主，溶液显碱性。  又因为 400，所以溶液的氢氧根离子浓度可以用简化公式进行计算：      （1 分）    讨论：方法一与方法二的结果哪个更精确些？ 由分析化学的精确计算，在c=0.1mol/L, K 4.310 ，K 4.810 ，K 10 + ‐9 + ‐9 时，可得[H ]=4.5*10 mol/L；用方法一可得[H ]=4.5*10 mol/L，与精确计算法计 算的结果相同；而用方法二计算得到[H+]=2.1*10‐10mol/L，有加大差异。所以方法一更 为准确。  从以下推导过程可知，方法二没有考虑到下述反应（3 ）即中和反应对于反应平衡移 动的影响，引起较大误差；同时也说明：方法一的近似处理在HCO3‐浓度不太低时（水 自身对于酸度的影响可以忽略）计算精确度很好。  （1）HCO - +