Unit 8 · 酸与碱练习题 · Acids and Bases
涉及的课：U8.1 酸碱入门U8.2 强酸强碱的 pH 与 pOHU8.3 弱酸弱碱的平衡（Ka、Kb）U8.4 酸碱反应与缓冲溶液U8.5 酸碱滴定与滴定曲线U8.6 分子结构与酸碱性U8.7 pH 与 pKaU8.8 缓冲溶液的性质U8.9 Henderson-Hasselbalch 方程U8.10 缓冲容量
- 1填空
25 °C 时某溶液的 pOH = 3.40。求溶液中的 c(H₃O⁺)。
× 10mol/L解析pH = 14.00 − 3.40 = 10.60，c(H₃O⁺) = 10−10.60 = 2.5 × 10−11 mol/L。也可以先求 c(OH⁻) = 10−3.40，再用 Kw ÷ c(OH⁻)。pH 有两位小数，浓度保留两位有效数字。
复习：U8.1 酸碱入门
- 2填空
把 30.0 mL 0.100 mol/L HCl 和 20.0 mL 0.100 mol/L Sr(OH)₂ 混合。求混合后溶液的 pH（25 °C）。
解析n(H⁺) = 30.0 × 0.100 = 3.00 mmol；每个 Sr(OH)₂ 给出 2 个 OH⁻，n(OH⁻) = 2 × 20.0 × 0.100 = 4.00 mmol。OH⁻ 过量 1.00 mmol，总体积 50.0 mL，c(OH⁻) = 0.0200 mol/L，pOH = 1.70，pH = 12.30。忘了乘 2 会得到 OH⁻ 不足、溶液呈酸性的错误结论。
- 3填空
求 0.15 mol/L 亚硝酸 HNO₂ 溶液的 pH。HNO₂ 的 Ka = 4.6 × 10−4。
解析HNO₂ ⇌ H⁺ + NO₂⁻，x² ÷ (0.15 − x) = 4.6 × 10−4。近似：x ≈ √(4.6 × 10−4 × 0.15) = 8.31 × 10−3，占 5.5%，略超过 5%，应该解一元二次方程：x = 8.08 × 10−3，pH = 2.09。近似值给出 2.08，只差 0.01，在允许范围内。
- 4单选
把 25.0 mL 0.20 mol/L HNO₂ 和 25.0 mL 0.20 mol/L KOH 混合。关于混合后的溶液，下列说法正确的是？
解析两者都是 5.0 mmol，HNO₂ + OH⁻ → NO₂⁻ + H₂O 进行完全，剩下 0.10 mol/L KNO₂。NO₂⁻ 是弱酸的共轭碱，Kb = Kw ÷ Ka = 2.2 × 10−11，水解使溶液呈弱碱性（pH ≈ 8.17）。弱酸与强碱恰好中和，溶液不是中性的；HNO₂ 已经反应完，不是缓冲溶液。
- 5单选
用 NaOH 溶液滴定弱酸 HCN 溶液。关于化学计量点，下列说法正确的是？
解析化学计量点时 HCN 恰好全部转化为 CN⁻，CN⁻ 与水反应生成 OH⁻，pH > 7（HCN 很弱，CN⁻ 的碱性较强，pH 相当高）。pH = pKa 是在半中和点，那时 HCN 和 CN⁻ 一样多。
- 6单选
苯酚 C₆H₅OH 和乙醇 C₂H₅OH 都是通过 O–H 给出质子，但苯酚的酸性比乙醇强得多。最好的解释是？
解析比较酸性要看共轭碱的稳定性。C₆H₅O⁻ 的负电荷能通过共振分散到苯环的几个碳原子上，比只集中在一个 O 原子上的 C₂H₅O⁻ 稳定，所以苯酚更容易给出 H⁺。O–H 键更强会使酸性更弱；苯环上的 H 不电离。
- 7填空
醋酸的 pKa = 4.74。在 pH = 5.74 的溶液中，c(CH₃COO⁻) ÷ c(CH₃COOH) 是多少？
解析pH = pKa + lg[c(A⁻)/c(HA)]，lg 比值 = 5.74 − 4.74 = 1.00，比值 = 101.00 = 10。pH 比 pKa 高 1，碱式（CH₃COO⁻）是酸式的 10 倍。
- 8单选
下列哪一组物质溶于水（物质的量相同），能形成缓冲溶液？
解析缓冲溶液要有一对弱的共轭酸碱：HCO₃⁻（弱酸）和 CO₃²⁻（它的共轭碱）既能中和加入的 OH⁻，也能中和加入的 H⁺。HCl、HNO₃ 是强酸，Cl⁻、NO₃⁻ 几乎没有碱性，不能中和加入的酸；NaOH 和 NaCl 中也没有能中和碱的弱酸。
复习：U8.8 缓冲溶液的性质
- 9填空
某缓冲溶液中 c(HNO₂) = 0.25 mol/L，c(NaNO₂) = 0.40 mol/L。HNO₂ 的 pKa = 3.34。求 pH。
解析pH = pKa + lg[c(NO₂⁻)/c(HNO₂)] = 3.34 + lg(0.40/0.25) = 3.34 + 0.20 = 3.54。碱式比酸式多，pH 比 pKa 稍高。
- 10单选
下列四种 NH₃/NH₄Cl 缓冲溶液中，哪一种在 pH 明显降低之前能中和最多的 HCl？
解析加入的 H⁺ 由碱式 NH₃ 中和：NH₃ + H⁺ → NH₄⁺。能中和多少 HCl 取决于 NH₃ 的物质的量：第一种有 0.50 mol，第二种 0.050 mol，第三种 0.050 mol，第四种 0.050 mol，而且第四种本来 NH₃ 就比 NH₄⁺ 少得多。缓冲容量看物质的量，不只看浓度。
复习：U8.10 缓冲容量
- 11单选
比较 25 °C 时 0.10 mol/L HCl 和 0.10 mol/L HCN（Ka = 4.9 × 10−10）的 pH。
解析HCl 完全电离，c(H⁺) = 0.10 mol/L，pH = 1.00。HCN 极弱：c(H⁺) ≈ √(4.9 × 10−10 × 0.10) = 7.0 × 10−6 mol/L，pH ≈ 5.15。浓度相同，电离程度却差得极远。忘了开平方会得到 10.31。
- 12填空
求 0.20 mol/L NH₄Cl 溶液的 pH（25 °C）。NH₃ 的 Kb = 1.8 × 10−5。
解析NH₄⁺ 是 NH₃ 的共轭酸：Ka = Kw ÷ Kb = 1.0 × 10−14 ÷ 1.8 × 10−5 = 5.6 × 10−10。NH₄⁺ ⇌ NH₃ + H⁺，c(H⁺) ≈ √(5.6 × 10−10 × 0.20) = 1.1 × 10−5 mol/L，pH = 4.98。Cl⁻ 是强酸的共轭碱，不影响 pH。