取某一元弱酸(HA)纯品 1.250g,制成 50ml 水溶液。用 0.0900mol/L NaOH 溶液滴定至化学计量点,消耗 41.20ml。在滴定过程中,当滴定剂加到 8.24ml 时,溶液的 pH 为 4.30。 计算:(1)HA 的摩尔质量为____;(2)HA 的 pKa ____;(3)化学计量点的 pH为____。(各计算结果均保留至小数点后一位)
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查酸碱滴定中物质的量关系、缓冲溶液的pH计算以及盐类水解的应用。
解题思路:
- 摩尔质量计算:利用化学计量点时n(NaOH)=n(HA),结合质量与物质的量关系求解。
- pKa计算:根据滴定过程中某点的pH和加入的NaOH体积,判断处于缓冲区,利用缓冲溶液公式计算。
- 化学计量点pH:化学计量点时生成A⁻,需通过盐类水解计算溶液的pH。
破题关键:
- 化学计量点关系:n(NaOH)=n(HA)。
- 缓冲溶液公式:pH = pKa + log([A⁻]/[HA])。
- 水解计算:利用Kb与Ka的关系,结合水解平衡计算pOH。
(1) HA的摩尔质量
步骤1:计算NaOH的物质的量
n(NaOH) = C(NaOH) × V(NaOH) = 0.0900 mol/L × 0.04120 L = 0.003708 mol
步骤2:确定HA的物质的量
化学计量点时n(HA) = n(NaOH) = 0.003708 mol
步骤3:计算摩尔质量
M(HA) = m(HA) / n(HA) = 1.250 g / 0.003708 mol ≈ 337.1 g/mol
(2) HA的pKa
步骤1:计算加入NaOH的物质的量
n(NaOH) = 0.0900 mol/L × 0.00824 L = 0.0007416 mol
步骤2:确定HA和A⁻的物质的量
反应后:
n(HA) = 0.003708 mol - 0.0007416 mol = 0.0029664 mol
n(A⁻) = 0.0007416 mol
步骤3:代入缓冲溶液公式
pH = pKa + log(n(A⁻)/n(HA))
4.30 = pKa + log(0.0007416/0.0029664)
log(0.25) = -0.602 ⇒ pKa = 4.30 + 0.602 ≈ 4.9
(3) 化学计量点的pH
步骤1:计算A⁻的浓度
总溶液体积 = 50 mL + 41.20 mL = 91.20 mL
c(A⁻) = n(A⁻) / V_total = 0.003708 mol / 0.0912 L ≈ 0.04065 mol/L
步骤2:计算Kb
Ka = 10⁻⁴·⁹ ≈ 1.2589 × 10⁻⁵ ⇒ Kb = Kw / Ka = 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.2589 × 10⁻⁵ ≈ 7.945 × 10⁻¹⁰
步骤3:近似计算[OH⁻]
[OH⁻] = √(c × Kb) = √(0.04065 × 7.945 × 10⁻¹⁰) ≈ 5.686 × 10⁻⁶ mol/L
步骤4:计算pH
pOH = -log(5.686 × 10⁻⁶) ≈ 5.25 ⇒ pH = 14 - 5.25 ≈ 8.75