题目

100mL0.20mol/LHCl溶液和100mL0.50mol/LNaAc溶液混合后,计算:(1)溶液的pH;(2)在混合溶液中加入10mL0.50mol/LNaOH后,溶液的pH;(3)在混合溶液中加入10mL0.50mol/LHCl后,溶液的pH;

题目解答

答案

解:(1)(0.500.100–0.200.100)/(0.100+0.100)=0.15mol/L0.200.100/(0.100+0.100)=0.10mol/Lmol/L,pH=4.93(2)(0.010.5)/0.210=0.024mol/Lmol/L,pH=5.12(3)mol/L,pH=4.75

解析

步骤 1：计算混合溶液中HCl和NaAc的浓度
混合后，HCl和NaAc的浓度分别为：
\[ [HCl] = \frac{0.20 \times 0.100}{0.100 + 0.100} = 0.10 \, mol/L \]
\[ [NaAc] = \frac{0.50 \times 0.100}{0.100 + 0.100} = 0.25 \, mol/L \]

步骤 2：计算混合溶液的pH
混合溶液中，HCl和NaAc形成缓冲溶液，根据Henderson-Hasselbalch方程：
\[ pH = pK_a + \log \left( \frac{[NaAc]}{[HCl]} \right) \]
已知醋酸的pK_a = 4.75，代入计算：
\[ pH = 4.75 + \log \left( \frac{0.25}{0.10} \right) = 4.75 + \log(2.5) = 4.75 + 0.398 = 5.148 \]

步骤 3：加入10mL0.50mol/LNaOH后，计算溶液的pH
加入NaOH后，NaOH与HCl反应，生成NaCl和水，剩余的NaAc和NaCl形成缓冲溶液。计算剩余的HCl和NaAc的浓度：
\[ [HCl] = 0.10 - \frac{0.50 \times 0.010}{0.210} = 0.10 - 0.0238 = 0.0762 \, mol/L \]
\[ [NaAc] = 0.25 + \frac{0.50 \times 0.010}{0.210} = 0.25 + 0.0238 = 0.2738 \, mol/L \]
代入Henderson-Hasselbalch方程：
\[ pH = 4.75 + \log \left( \frac{0.2738}{0.0762} \right) = 4.75 + \log(3.59) = 4.75 + 0.555 = 5.305 \]

步骤 4：加入10mL0.50mol/LHCl后，计算溶液的pH
加入HCl后，HCl与NaAc反应，生成HAc和NaCl，剩余的HCl和NaAc形成缓冲溶液。计算剩余的HCl和NaAc的浓度：
\[ [HCl] = 0.10 + \frac{0.50 \times 0.010}{0.210} = 0.10 + 0.0238 = 0.1238 \, mol/L \]
\[ [NaAc] = 0.25 - \frac{0.50 \times 0.010}{0.210} = 0.25 - 0.0238 = 0.2262 \, mol/L \]
代入Henderson-Hasselbalch方程：
\[ pH = 4.75 + \log \left( \frac{0.2262}{0.1238} \right) = 4.75 + \log(1.825) = 4.75 + 0.261 = 5.011 \]