无机化学是化学的一个重要分支,主要研究无机物质的性质、组成、结构以及它们之间的反应。本资料涉及的是2017年西安交通大学无机化学课程的习题及答案,主要内容涵盖酸碱理论、缓冲溶液及其应用等多个知识点。
1. **酸碱质子理论**:该理论认为酸是质子的供体,碱是质子的受体。例如,NH4+可视为质子供体(共轭酸),而H2O可以既是质子供体也是质子受体,因此是两性物质。
2. **电离平衡与电离度**:在NH3.H2O溶液中加入NH4Cl,会增加NH4+的浓度,根据同离子效应,会抑制NH3.H2O的电离,使电离度减小。
3. **缓冲对的选择**:用于配制特定pH溶液的缓冲对需要考虑其解离常数(pKa)。例如,pH=5的溶液应选择HAc-NaAc这对缓冲对,因为HAc的pKa(4.75)最接近目标pH值。
4. **缓冲溶液**:缓冲溶液能够抵抗外加少量酸或碱的影响,保持pH基本不变。其缓冲容量与缓冲比(抗酸/抗碱的浓度比)、总浓度和缓冲对的性质有关,而与温度也存在一定关系。温度升高通常会导致解离度和解离常数增大。
5. **抗酸和抗碱成分**:在NaH2PO4-Na2HPO4缓冲对中,Na2HPO4是抗酸成分,因为它能接受一个质子形成H2PO4-;在NH3-NH4Cl缓冲对中,NH4Cl是抗碱成分,它能提供质子形成H+。
6. **[H+]的计算**:pH=3的溶液,其[H+]为10^-3 mol.l^-1,因为pH=-log([H+])。
7. **缓冲对的组成**:HAc-NaAc是一个典型的缓冲对,而NaOH-NaAc、HCl-NaCl、HCl-NaOH不是,因为后者中的酸碱不具有共轭关系。
8. **缓冲容量的影响因素**:缓冲容量不受温度直接影响,但温度会影响解离平衡,进而影响缓冲能力。
9. **缓冲范围的计算**:缓冲溶液的缓冲范围通常在其共轭碱的pKa值附近,如Kb=1.0×10^-6的缓冲溶液,其缓冲范围为7~9。
10. **配制特定pH缓冲溶液**:pH=10的缓冲溶液应选择NH3-NH4Cl这对缓冲对,因为其pKa(9.24)最接近目标pH值。
11. **缓冲能力最强的缓冲对**:缓冲能力最强的通常是缓冲对浓度相等时,即0.5 mol.l^-1HAc—0.5 mol.l^-1NaAc。
12. **电离度的影响**:在NH3.H2O的电离平衡中,加入NH4Cl会使NH3的电离度减小,因为增加了NH4+的浓度,使得平衡逆向移动。
13. **酸中毒的定义**:人体血液pH小于7.35时,称为酸中毒,这是一个病理状态,可能由酸性物质过多或碱性物质过少引起。
这些知识点是无机化学基础理论的重要组成部分,对于理解和解决实际问题至关重要,尤其在实验操作和生物医学领域有广泛的应用。通过掌握这些概念,学生能够更好地理解酸碱平衡和缓冲系统的原理,并能应用于实际的化学实验中。