题目

100mL0.20molcdot (L)^-1HCl溶液和100mL0.50molcdot (L)^-1NaAc溶液混合后，计算：(1)溶液的pH；(2)在混合溶液中加入10mL0.50molcdot (L)^-1NaOH后，溶液的pH；(3)在混合溶液中加入10mL0.50molcdot (L)^-1HCl后，溶液的pH.

$100mL0.20mol\cdot {L}^{-1}HCl$溶液和$100mL0.50mol\cdot {L}^{-1}NaAc$溶液混合后，计算：

(1)溶液的pH；

(2)在混合溶液中加入$10mL0.50mol\cdot {L}^{-1}NaOH$后，溶液的pH；

(3)在混合溶液中加入$10mL0.50mol\cdot {L}^{-1}HCl$后，溶液的pH.

题目解答

答案

解析

步骤 1：计算混合溶液中HCl和NaAc的物质的量
$100mL0.20mol\cdot {L}^{-1}HCl$溶液中HCl的物质的量为$0.1L\times0.20mol\cdot {L}^{-1}=0.02mol$。
$100mL0.50mol\cdot {L}^{-1}NaAc$溶液中NaAc的物质的量为$0.1L\times0.50mol\cdot {L}^{-1}=0.05mol$。
步骤 2：计算混合溶液的pH
混合后，HCl和NaAc发生中和反应，生成HAc和NaCl。反应后剩余的NaAc为$0.05mol-0.02mol=0.03mol$，生成的HAc为$0.02mol$。根据缓冲溶液的pH计算公式$PH=PKa+\lg\frac{c盐}{c酸}$，其中$PKa$为HAc的酸解离常数，$c盐$为NaAc的浓度，$c酸$为HAc的浓度。假设$PKa=4.75$，则$PH=4.75+\lg\frac{0.03}{0.02}=4.93$。
步骤 3：计算加入$10mL0.50mol\cdot {L}^{-1}NaOH$后的pH
加入$10mL0.50mol\cdot {L}^{-1}NaOH$后，NaOH与HAc发生中和反应，生成NaAc和H2O。反应后剩余的HAc为$0.02mol-0.005mol=0.015mol$，生成的NaAc为$0.03mol+0.005mol=0.035mol$。根据缓冲溶液的pH计算公式$PH=PKa+\lg\frac{c盐}{c酸}$，则$PH=4.75+\lg\frac{0.035}{0.015}=5.12$。
步骤 4：计算加入$10mL0.50mol\cdot {L}^{-1}HCl$后的pH
加入$10mL0.50mol\cdot {L}^{-1}HCl$后，HCl与NaAc发生中和反应，生成HAc和NaCl。反应后剩余的NaAc为$0.03mol-0.005mol=0.025mol$，生成的HAc为$0.02mol+0.005mol=0.025mol$。根据缓冲溶液的pH计算公式$PH=PKa+\lg\frac{c盐}{c酸}$，则$PH=4.75+\lg\frac{0.025}{0.025}=4.75$。