第五章
水溶液中的平衡
5-1 酸鹼強度 對於同濃度的酸或鹼而言，其強度大小可依其所解離出來的氫離子或氫氧離子濃度 的大小來決定；因此酸鹼的強弱，可根據其游離常數的大小來決定。一般而言，游離常 數愈大，表示該酸或鹼的強度愈強。如，過氯酸(HClO4)、硫酸(H2SO4)、鹽酸(HCl) 等等酸溶於水時，幾乎完全游離，稱之為強酸；如，氫氟酸(HF)無法完全游離，則 稱之為弱酸。 一.酸的游離常數(Ka)： 1.定義：若有一弱酸 HA ，其解離方程式為HA(aq) H(aq) A(aq)，則其解離常數為 ] [ ] ][ [ HA A H Ka ；若將其解離方程式寫成HA(aq) H2O(l) H3O(aq) A(aq)，則其 解離常數為 ] [ ] ][ [ 3 HA A O H Ka ；兩方程式所代表意義相同。 2.性質： (1)Ka值愈大，酸的相對強度愈大；Ka值愈小，酸的相對強度愈弱。如， 強酸：Ka ；解離度()1，常見的有鹽酸、硫酸、氫碘酸、過氯酸等等。 弱酸：Ka 1，常見的有醋酸、氫氟酸、亞硫酸、氫硫酸、碳酸等等。 (2)溫度升愈時，Ka值變大。 (3)定溫時，同一種酸的Ka恆為定值。 二.單質子酸的解離： 1.解離方程式： HA(aq) H( aq )
) ( aq A 初 C 0 0 平 Cx 0x 0x 所以， ) ( ] [ ] ][ [ 2 x C x HA A H Ka ；如果Ka很小時，則C遠大於x
，故Cx大約等於 C， 因 此 上 述 方 程 式 可 寫 成 ] [ ] [ ] [ ] ][ [ 2 2 x C K x C K H A C x HA A H Ka a a 。 2.解離度(游離度) C K C K C a a 100% [HA] ] [H 100% 原來 用掉 。若 (1)同濃度的各種弱酸水溶液中，Ka值愈大的酸，其解離度愈大 (2)同種弱酸，若酸的濃度愈大，其解離度愈小。1.已知，某單質子酸的 1.0105 a K ，初始濃度為0.1M 時，則 (1)[H]？ M (2)pH ？ (3)
？ (4)若加水稀釋，使其濃度變成原來的 4 1 ，則
？ 2.已知，0.010M 的氫氟酸(HF)的游離百分率為12%，則其Ka值大約是多少？ 3.已知，0.100M 的 HF 溶液中，[H]8.0103M ，則其 a K ？ 4.設兩種酸 HX 與 HY 的水溶液，若於同濃度下， HX 的酸性較 HY 強，則下列各項 敘述中，正確的是 (A)Ka值的大小是HX HY (B)反應HY X HX Y的反應 趨勢是向右 (C)同濃度 HX 與 HY 溶液的[H]大小是HX HY (D)X 的鹼性比 Y 強 (E)同莫耳數的 HX 與 HY ， HX 的當量數大於 HY 的當量數。 5.若將1.0M 的CH3COOH 加水稀釋，則下列各項敘述中，正確的是 (A)[H]變小 (B)氫離子數變多 (C)解離度變大 (D)Ka變小 (E)導電性變大。乙的 10 1 倍 (D)[H]甲為乙的10 倍(E)
甲為乙的10 倍。 7.某有機單質子酸的分子式為C4H8O2，在25oC 時，其解離常數Ka 4106；將該 酸性物質2.20g配成100mL的水溶液，則 (1)該酸性溶液的體積莫耳濃度是多少？ (2)該溶液的pH 值是多少？ (3)其解離度是多少？ 三.多質子酸的解離與解離常數： 1.多質子酸的解離方程式與解離常數：以H3PO4為例。 H3PO4(aq) H(aq)H2PO4(aq)……….. ] [ ] ][ [ ) 1 ( 4 3 4 2 1 PO H PO H H Ka ) ( 4 2PO aq H 2 ) ( 4 ) (aq HPO aq H ………..…….. ] [ ] ][ [ ) 2 ( 4 2 2 4 2 PO H HPO H Ka 2 ) ( 4 aq HPO 3 ) ( 4 ) (aq PO aq H ………..…….….. ] [ ] ][ [ ) 3 ( 2 4 3 4 3 HPO PO H Ka 當方程式(1)(2)(3)時，可得方程式H3PO4(aq) 3H(aq) PO43(aq)，且該方程 式的解離常數 ] [ ] [ ] [ 4 3 3 4 3 3 2 1 PO H PO H K K K Ka a a a 。 2.一般而言，多質子酸的Ka1會遠大於Ka2、Ka3，所以多質子酸的強弱及水溶液中 的[H]，通常只決定於 1 a K 。 3.多質子酸於水溶液中達平衡時須符合兩條件： (1)質量守恆。 (2)電荷平衡。 四.多質子酸解離的計算：1.雙質子弱酸：已知，[H A2 ]aM ，於水溶液中，會有下列各種反應且會達平衡， 2 (aq) H A H(aq) + (aq) HA 初 a 0 0 平 a x x y x y 2 1 2 [ ][ ] ( )( ) [ ] a H HA x y x y x K H A a x a (因為Ka1 Ka2，所以x y，故可省略y) (aq) HA H(aq) + 2 (aq) A 初 x x 0 平 x y x y y 2 2 [ ][ ] ( ) ( ) [ ] a H A x y y K y HA x y (因為Ka1 Ka2，所以x y，故可省略y) 結果：[H A2 ]a、[H ] [HA ] x a Ka1 、 2 2 [A ]Ka 。 2.雙質子強酸：已知，[H A2 ]aM ，於水溶液中，會有下列各種反應且會達平衡， 2 (aq) H A H(aq) + (aq) HA 1 a K 很大，所以，幾乎完全解離。 初 a 0 0 平 0 a x a x (aq) HA H(aq) + 2 (aq) A 初 a a 0 平 a x a x x 2 2 [ ][ ] ( ) ( ) [ ] a H A a x x K HA a x (因為Ka1不是很小，所以，x不可省略) 結果：[H A2 ] 0 、[H] ( a x )、[HA] ( a x )、[A2]x。 3.三質子弱酸：已知，[H A3 ]aM ，於水溶液中，會有下列各種反應且會達平衡， 3 (aq) H A H(aq) + 2 (aq) H A 初 a 0 0 平 a x x y z x y
平 x y x y z y z 2 2 2 [ ][ ] ( ) ( ) ( ) ( ) [ ] a H HA x y z y z x y K y H A x y x 2 (aq) HA H(aq) + 3 (aq) A 初 y x y 0 平 y z x y z z 3 3 2 [ ][ ] ( ) ( ) ( ) ( ) [ ] a H A x y z z x z K HA y z y 結 果 ： [H A3 ] a x、 [H ] [H A2 ] x (a x) Ka1 、 2 2 [HA ] y Ka 、 3 2 3 1 [ ] ( ) a a a K K A z a x K 。 8. 於 某 溫 度 下 ， 硫 酸 的 第 一 步 游 離 ， 幾 乎 完 全 游 離 ， 而 第 二 步 的 游 離 常 數 是 2 2 1.00 10 a K 。則1.0M 的硫酸溶液中，氫離子濃度與硫酸根濃度各是多少 M 9.將0.1M 的HCN 加水稀釋，使其體積變成100倍，則 (1)游離度變為原有的若干倍？ (2)[H]變為原有的若干倍？ (3)Ka是否改變？ 10. 已 知 ， H3PO4的 三 個 游 離 步 驟 的 游 離 常 數 分 別 是 1 7.1 10 3 a K 、 8 2 6.2 10 a K 、 13 3 4.4 10 a K ，則下列關於0.10M 的磷酸(H3PO4)水溶液 中各種濃度的表示中，正確的有 (A)[H PO ] [H PO ] [HPO ] [PO3 ] 0.10M 4 2 4 4 2 4 3 (B)[ ] 2 [ ] 3 [ 3 ] [ ] [ ] 4 2 4 4 2 HPO PO OH H PO H (C) H PO H 3M 4 2 ] [ ] 4.2 10 [ (D) HPO2 8M 4 ] 6.2 10 [ (E) PO3 18M 4 ] 1.2 10 [ 。
11.已知，H2S的Ka1 1.0107、Ka2 1.31013，求出0.1M 的氫硫酸(H2S)水 溶液的 (1)[H]？ (2)[HS]？ (3)[S2]？ (4)溶液中[H2S]、[H]、[HS]、[S2]的大小。 12. 已 知 ， H3PO4的 三 個 游 離 步 驟 的 游 離 常 數 分 別 是 1 7.2 10 3 a K 、 8 2 6.3 10 a K 、 13 3 4.2 10 a K ， 試 求0.10M 的 磷 酸 溶 液 中[H3PO4]？ ] [H2PO4 ？[H]？[ 2] 4 HPO ？[ 3] 4 PO ？ 四.鹼的游離常數(Kb)：
1.定義：若有一弱鹼BOH，其解離方程式為BOH(aq) B(aq) OH(aq)，則其解離常
數為 ] [ ] ][ [ BOH OH B Kb ；如，NH3(aq) H2O(l) NH4(aq) OH(aq)，則其解離常數 為 ] [ ] ][ [ 3 4 NH OH NH Kb 。 2.性質： (1)Kb值愈大，鹼的相對強度愈大；Kb值愈小，鹼的相對強度愈弱。 (2)溫度升愈時，Kb值變大。
初 C 0 0 平 Cx 0x 0x 所以， ) ( ] [ ] ][ [ 2 x C x BOH OH B Kb ；如果Kb 很小時，則C遠大於
x
，故Cx大約等 於 C， 因 此 上 述 方 程 式 可 寫 成 ] [ ] [ ] [ ] ][ [ 2 2 x C K x C K OH B C x BOH OH B Kb b b 。 (1)[OH] CKb ， b w w K C K OH K H ] [ ] [ 。 (2)解離度(游離度) C K C K C b b 100% [BOH] ] [OH 100% -原來 用掉 。 13.已知，氨的 1.8105 b K ，初始濃度為0.1M 的氨水時，則 (1)[OH]？ M (2)pH ？ (3)
？ 14.已知，25oC 時， 2 ) (OH Ca 的 5.6106 sp K ，則同溫下，飽和Ca(OH)2水溶液 的pH 值，大約是 (A)13.9 (B)12.3 (C)11.2 (D)8.75。 15.已知，25oC時，比啶( ) 5 5H N C 的 1.5109 b K ，求0.2M 比啶溶液的[H]？ 16.0.1M 的單鹽基弱鹼水溶液，測得其pH 11，則其解離常數Kb ？五.共軛酸鹼對的Ka與Kb：以NH3 aq( )為例。 1.水溶液中，NH3 aq( )的解離方程式是NH3(aq) H2O(l) NH4(aq) OH(aq)，所以，其 游離常數 ] [ ] ][ [ 3 4 NH OH NH Kb 。 2.而NH3 aq( )的共軛酸NH4，在水中的游離反應是NH4 aq( ) ( ) ) ( 3 aq H aq NH ，所以， 其游離常數 ] [ ] ][ [ 4 3 NH H NH Ka 。 3.所以， a b H OH Kw NH OH NH NH H NH K K ] ][ [ ) ] [ ] ][ [ ( ) ] [ ] ][ [ ( 3 4 4 3 。 4.當酸的Ka值愈大，其共軛鹼的Kb值愈小；而鹼的Kb值愈大，其共軛酸的Ka值 愈小。 17.已知，25oC 時， 3 NH 的Kb 1.6105M ，其共軛酸的 a K 值為何？ 18.已知，25oC 時，某單質子酸 1.0105 a K ，當其濃度為105M 時，其解離度大 約是(A)1% (B)31% (C)62% (D)93%。 19. 已 知 ， HF 、 HNO2、 HS、 3 HSO 的 Ka分 別 是 6.5104 、 5.1104、 15 10 2 . 1 、6.2108，則下列各項敘述中，錯誤的有 (A)上列最強酸為 HF (B) 上列最強的共軛鹼為F (C) HNO S 2 2 NO HS 的反應趨向於生成物 (D)酸性 強弱HS HSO3 (E)與H 結合的傾向是 2 2 S NO 。
20.已知，25oC 時，0.10M 的NaA水溶液中，其[OH]1.0103M ，則 (1)A 的 b K ？ (2) HA 的Ka ？ 六.酸的強度： 1.含氧酸： (1)酸性物質XOm(OH)n中，如果
m
值愈大，則酸性愈強。如， HClO4 HClO3 HClO2 HClO。HNO3 HNO2 H2SO4 H2SO3 例外：H3PO3 H3PO2 H3PO4 (2)同週期元素的含氧酸，酸性隨原子序增加而變強；同族元素則由上往下漸弱。如， HClO4 H2SO4 H3PO4 HNO3 H3PO4 H3AsO4
HClO3 HBrO3 HIO3
2.氫化物：同週期元素氫化物的酸性隨原子序增加而變強；同族元素則由上往下漸強。 如， HF H2O NH3 HI HBrHClHF H2TeH2Se H2SH2O 3.有機物：
(1)羧基(COOH)數目愈多，酸性愈強。如，(COOH)2 CH3COOH 。 (2)碳數愈多，酸性愈弱。
(3)烷基中的氫原子被氯取代愈多，酸性愈強。如，
CCl3COOH CHCl2COOH CH2ClCOOH CH3COOH 。
(4)芳香族的羧酸具有較強的酸性。如，C6H5COOH CH3COOH 。唯一例外的是 COOH H C HCOOH 6 5 。 七.鹼的強度： 1.同週期元素氫氧化物，鹼性由左至右漸減；同族元素的氫氧化物，則由上往下漸強。 如， NaOH Mg(OH)2 Al(OH)3 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 2.弱酸的Ka愈小，其共軛鹼的鹼性愈強。
3.有機化合物CH3NH2 NH3 C6H5NH2。 21.下列各項敘述中，一定正確的有 (A)同一種酸的濃度愈大，其Ka愈大，故酸性愈強 (B)同濃度的酸，其Ka愈大，解離百分率愈大 (C)同濃度的各種酸，其Ka愈大， 酸性愈強 (D)三質子酸的酸性強度一定大於二質子酸 (E)硫酸的酸性強度大於亞硫酸。 22. 同 濃 度 的 下 列 各 種 酸 中 ， 酸 性 最 強 的 是 (A)HClO4 (B)H2S (C)H3PO4 (D) COOH CH3 。 23.下列各組酸強度的比較，正確的是 (A)HF HI (B)H3PO2 H3PO4 (C)PH4 NH4
(D)HNO3 H3PO4 (E)HClO4 H2SO4。
24.有一0.2M 的弱酸水溶液(HA(aq)、Ka 1.0106)，於平衡狀況時，下列各物種 的濃度最大的是 (A)H (B) OH (C)A (D) HA 。 25.今有HA(aq)與HB( aq)兩酸性溶液濃度均為0.1M ；已知，HA(aq)的解離常數大於 ) ( aq HB ，則下列敘述中，正確的是 (A)[HA][HB] (B)[A] B[ ] (C)[HA]溶液 中的[H]比[HB]溶液中的[H]大 (D)反應HAB HBA，利於向右 (E)相 對鹼性A B。
<Homework 5-1> 1.已知，25oC 時， 2 HNO 的 7.2104 a K 、CH3COOH 的 1.8105 a K ，則，
(1)同濃度下，HNO2與CH3COOH 的酸強度，何者比較大？(HNO2)
(2)同濃度下，HNO2與CH3COOH 的 pH 值，何者比較大？(CH3COOH)
2.已知，0.10M 的單質子弱酸，其游離百分率為1% ，則 (1)1.0M 的此單質子弱酸，其游離百分率若干？(0.32%) (2)此單質子弱酸的Ka ？(1.0105) 3.將一元弱酸 HA 加水稀釋，使其體積變為原來體積的16倍，則 (1)導電度是否改變？(降低) (2)[H]變為原有幾倍？ ) 4 1 ( (3)游離度變為原有幾倍？(4) 4.已知，25oC 時 HF 的K M a 4 10 5 . 6 ，其共軛鹼的Kb ？ (1.51011) 5.關於同濃度的醋酸與鹽酸的性質敘述中，醋酸小於鹽酸的有 (A)pH 值 (B)游離常數 a K (C)滴定此兩種酸，使溶液呈中性時所需的氫氧化鈉莫耳數 (D)滴定此兩種酸，達 當量點所需的氫氧化鈉莫耳數 (E)游離百分率。(BCE) 6.已知，25oC時HCN的 4.01010 a K ，則同溫下，1.0105M 的HCN 溶液中， 其[H]？(1.2107M) 7.已知甲胺(CH3NH2)在水中呈鹼性，其Kb 4.0104，則下列關於0.1M 甲胺水 溶 液 的 敘 述 中 ， 正 確 的 是 (A) 甲 胺 的 游 離 方 程 式 為 CH3NH2 H2O OH NH CH3 3 (B) 甲 胺 的 游 離 百 分 率 為 0.04% (C) 溶 液 的 [OH]大 約 是 M 3 10 3 . 6 (D) 溶 液 中 [ ] 3 3 NH CH 大 約 是 6.3103M (E) 3 3NH CH 的 11 10 5 . 2 a K 。(ACDE) 8.已知，單質子弱酸 HA 、 HB 、HC 的Ka分別是1.0105M 、 1.0106M 、 M 8 10 0 .
1 ，則同濃度的NaA、NaB、NaC水溶液中，[OH]的大小順序是如何？ )
(NaCNaBNaA
9.已知，25oC 時CH COOH 3 H CH3COO的 5 10 8 . 1 a K 、H 0；同濃度 下，若將溫度上升至40oC，則下列各項敘述中，正確的有 (A)[H]變大 (B)游離度 變大 (C)Ka變大 (D)Ka不變 (E)游離度變小。(ABC) 10.若將醋酸水溶液的溫度升高，則 (A)[H]增加 (B)解離百分率增加 (C) a K 變大 (D) 導電度增加 (E) pH 值變小。(ABCDE) 11.若某酸在某濃度時的解離百分率為0.2%，若將此溶液加水稀釋使體積變成原溶液 的25 倍，則新溶液的解離度是多少？(1%)
12. 已 知 ， H2SO4的 Ka1很 大 ， 而 2 1.2 10 2 a K ， 則 0.04M 的 H2SO4(aq)的 ] [H ？ (0.048) 13.於同濃度時，下列各種水溶液其酸性最強的是 (A)HClO4 (B)H S2 (C)H PO3 4 (D) 3 CH COOH 。(A) 14.若0.1M的單質子弱鹼，其解離百分率為1%，則 (1)1.0M 的此單質子弱鹼，其解離百分率若干？(0.32%) (2)此單質子弱鹼的Kb ？(1 10 ) 5 15. 水 的 解 離 H O2 H(aq) OH(aq) 為 一 吸 熱 反 應 ， 於 25oC時 ， 其 離 子 積 常 數 14 1.0 10 w K 。則下列敘述中，正確的是 (A)在 60oC時，純水之 14 w pK (B)在 60oC時，某水溶液之 pOH 7，則此溶液之 pH 7 (C)在10oC時，純水之 pH 7 (D)在60oC時，鹼性溶液的pHpOH 14。(B) 16.某單質子酸0.01莫耳溶於1 升水中而得 pH 3之水溶液，則此酸之Ka值約為 (A) 7 3 10 (B)1.0 10 6 (C)1.0 10 5 (D)3 10 3。(C) 17.已知，H S2 (aq) H(aq) + (aq) HS 7 1 1.0 10 a K (aq) HS (aq) H + 2 (aq) S 15 1 1.0 10 a K 則在0.1M的H S2 溶液中， (1)[H]？(104M) (2)[S2]？(1015M) 18.定溫下，某弱酸溶液中加入水，則下列敘述中，錯誤的是 (A)弱酸之解離百分率變 大 (B)H的莫耳數增加 (C) pH 值變小 (D)弱酸之 a K 值不變。(C)
一.定義：於弱電解質水溶液中，若加入與弱電解質所解離出的離子相同時，則該弱電 解質的解離度會因此而有減少的效應。
1.於弱酸中加入強酸或弱酸鹽時，弱酸的解離百分率會變小。 2.於弱鹼中加入強鹼或弱鹼鹽時，弱酸的解離百分率會變小。 二.實例：
1.於平衡系統CH3COOH(aq) CH3COO(aq) H(aq)中，若加入醋酸鈉(CH3COONa)，
則根據勒沙特列原理，平衡會往左移，導致解離度()變小、Ka值仍不變，而 ] [CH3COOH 、[CH3COO]皆變大，唯有[H]變小(pH 值變大)。 2.於平衡系統NH3(aq) H2O(l) NH4(aq)OH(aq)中，若加入氯化銨(NH4Cl)，則根 據勒沙特列原理，平衡會往左移，導致解離度()變小、Kb值仍不變，而[NH3]、 ] [NH4 皆變大，唯有[OH]變小(pH 值變小)。 三.同離子效應的溶液組成： 1.弱酸的同離子效應： (1)弱酸與弱酸鹽共存：以醋酸(CH3COOH)與醋酸根( 3 ) COO CH 共存為例。於平
衡系統CH3COOH(aq) CH3COO(aq)H(aq)中，若加入醋酸鈉(CH3COONa)，
則根據勒沙特列原理，平衡會往左移，導致解離度()變小；而Ka值仍等於 ] [ ] ][ [ 3 3 COOH CH H COO CH ， 而 [CH3COOH]、 [CH3COO]皆 變 大 ， 故 ] [ ] [ ] [ 3 3 COO CH COOH CH K H a 則會變小(pH 值變大)。 (2) 弱 酸 與 強 酸 ： 以 醋 酸 (CH3COOH)與 鹽 酸 (HCl)共 存 為 例 。 於 平 衡 系 統 ) ( 3COOH aq CH ) ( ) ( 3COOaq H aq CH 中，若加入鹽酸(HCl)，則根據勒沙特列 原理，平衡會往左移，導致解離度()變小，但[H]變大(因為溶液中的氫離 子 大 多 來 自 於 鹽 酸 ) ； 而 Ka值 仍 等 於 ] [ ] ][ [ 3 3 COOH CH H COO CH ， 而 ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ 3 3 3 HCl COOH CH K H COOH CH K COO CH a a 。 2.弱鹼的同離子效應： (1) 弱 鹼 與 弱 鹼 鹽 共 存 ： 以 氨 水 (NH3)與 銨 根(NH4)共 存 為 例 。 於 平 衡 系 統
) ( 2 ) ( 3aq H Ol NH ) ( ) ( 4aq OH aq NH 中，若加入氯化銨(NH4Cl)，則根據勒沙 特列原理，平衡會往左移，[OH]變小，解離度()亦會變小，而 b K 值仍等 於 ] [ ] ][ [ 3 4 NH OH NH 。所以 ] [ ] [ ] [ 4 3 NH NH K OH b 。 (2) 弱 鹼 與 強 鹼 ： 以 氨 水 (NH3)與 氫 氧 化 鈉 (NaOH)共 存 為 例 。 於 平 衡 系 統 ) ( 2 ) ( 3aq H Ol NH ) ( ) ( 4aq OH aq NH 中，若加入氫氧化鈉(NaOH)，則根據勒沙 特列原理，平衡會往左移動，導致解離度()變小，但[OH]變大(因為溶液中 的氫氧離子大多來自於 氫氧化鈉)；而 Kb值仍等於 ] [ ] ][ [ 3 4 NH OH NH ，所以， ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ 3 3 4 NaOH NH K OH NH K NH b b 。 四.同離子效應的計算： 1.於HA(aq) H(aq) A(aq)反應中， [ ] ] [ ] [ A HA K H a 。 (1)若於aM 的 HA 溶液中，加入bM 的HCl 時，[H]bM， a K b a A] [ 。 (2)若於aM 的 HA 溶液中，加入bM 的NaA時，[A]bM ， a K b a H] [ 。 (3)若外加的同離子濃度與原本的弱酸濃度相同([HA] A[ ])，則 a K H] [ 。 2.於BOH(aq) B(aq) OH(aq)反應中， [ ] ] [ ] [ B BOH K OH b 。 (1)若於aM 的BOH溶液中，加入bM 的NaOH時，[OH]bM ， b K b a B] [ 。 (2)若於aM 的BOH溶液中，加入bM 的BCl時，[B]bM ， b K b a OH] [ 。 (3)若外加的同離子濃度與原本的弱鹼濃度相同([BOH] B[ ])，則 b K OH] [ 。 1. 已 知 醋 酸 的 1.8105 a K ， 若 將0.1mol 的CH3COONa(s)加 到0.2M 、 L1 的 ) ( 3COOH aq CH 中，則
2.已知， HF 的 6.5104 a K ，則於0.10M 、1 升的 HF 水溶液中，需加入若干克的 ) ( s NaF ，才可使溶液之pH 4。(假設體積不變，NaF 42) 3.某單質子酸的 1.0108 a K ，濃度為1.0M ，則 (1)該溶液的pH ？ (2)取該溶液20mL，再加入2.0M 的NaOH(aq) 5.0mL，則該溶液的pH ？ 4.已知，甲、乙、丙三種單質子酸，其Ka依次為103、104、105；且濃度均為 M 10 . 0 、體積同為100mL。今各加入0.20M 的NaOH 25mL時，則三種酸液的 pH 值間的關係是 (A)甲乙丙 (B)甲乙丙 (C)甲乙丙 (D) 2 1 (甲丙)乙 (E) 2 1 (甲乙丙) 4 。 5.已知，某單質子弱酸的 2.5108 a K ，則將20.0mL、0.1M 的該溶液以0.10M 的NaOH 滴定，當pH 7時，須NaOH 多少mL？ 6.已知，在0.10M 的氨水(NH3 aq( ))中，加入些許固體氯化銨(NH4Cl(s))，當其完全 溶解後，測知其溶液中含氫氧根離子濃度為2.8106M 。則溶液中銨離子濃度 ) (NH4 。(氨水的K 1.6 10 5M) b
7.取2.80g的單質子弱酸 HA 溶於水中，並以0.50M 的NaOH 溶液滴定至當量點需 mL 2 . 29 ，則 HA 的分子量大約是多少？ 8. 已 知 ， 某 酸(HA)的 Ka 1.0105M 。 則 下 列 關 於0.03mol 的 HA 溶 於 水 形 成 mL 300 水 溶 液 的 敘 述 中 ， 正 確 的 是 (A) HA 的 濃 度 為 0.10M (B) 溶 液 中 M H ] 0.10 [ (C) HA 的 游 離 度 約 為1.0% (D) 於 20mL 的 HA 溶 液 中 ， 加 入 M 10 . 0 、10mL的NaOH 時，溶液的 pH 5 (E)於20mL的 HA 溶液中，加入 M 02 . 0 、100mL的NaOH 及一滴酚酞指示劑時，溶液呈紅色。 9.在0.01M 的醋酸中，加入醋酸鈉固體直至溶液中其濃度為0.10M ，則下列關於此 溶液的敘中，正確的是 (A)醋酸的Ka值變大 (B) pH 值增大 (C)醋酸的解離度變大 (D)[H]變小 (E)[ ] 3 COO CH 變小。 10. 已 知 ， CH3COOH 的 1.8105 a K ， 在 0.02M 的 HCl與 0.20M 的 ) ( 3COOH aq CH 等體積混合溶液中，此時的醋酸解離百分率是多少？
12. 若 HA表 單 質 子 弱 酸 ， 已 知 25o C時 ，0.10M 的 NaA(aq)的 pH 11， 則0.10M 的 (aq) HA 的pH ？ 13.四杯溶液：甲杯為純水、乙杯為0.02M 的醋酸溶液、丙杯含0.02M 的醋酸及醋酸鈉、 丁杯為0.02M 的氨水。試比較此四杯溶液的 pH 值大小順序為何？ (A)丁＞丙＞乙＞ 甲 (B)丁＞甲＞丙＞乙 (C)丙＞丁＞甲＞乙 (D)丙＞丁＞乙＞甲。 <Homework 5-2> 1.已知，含有0.010M 的苯甲酸(C6H5COOH)和0.03M 的苯甲酸鈉(C6H5COONa) 的溶液，則該溶液的[H]？(苯甲酸的 6.6105) a K (2.2105M) 2.若S1、S2、S3分別為CaF2在0.01M 的NaF( aq)、純水中、0.01M 的HCl( aq)中的 溶解度，則S1、S2、S3的大小順序是如何？(S3 S2 S1) 3.某種單質子酸( 1.0105) a K ，則於50mL、0.10M 的該溶液中，加入25.0mL、 M 10 . 0 的NaOH(aq)，則此混合液的pH ？(5)
4.關於CH3COOH(aq) CH3COO(aq) H(aq)平衡系的敘述中，正確的是 (A)加入水時，
游離度變大 (B)加入CH3COONa時，游離度減小 (C)加入NaOH( s)時，游離度變大
(D)加熱時游離度變大 (E)加入HNO3時，游離度變小。(ABCDE)
5.已知，CH3COOH 的 1.8105 a K ，今於1.0L、0.2M 的CH3COOH(aq)中加入 多少克的CH3COONa(s)，才可使溶液中的[H] 2.0105M 。(Na 23) (14.76g) 6.於0.15M 、100mL的氨水中加入0.02mol的NH4Cl(s)時，溶液中的[H]？(氨 水 1.8105) b K (7.11010M)
7.在 M1 、 L1 的CH3COOH 水溶液中加入0.60mol的NaOH( s)時，溶液中的[H]
COOH CH3 ( 的 1.8105) a K (1.2105M) 8.已知，500mL水溶液中含有15g 醋酸和4.1g醋酸鈉。則此水溶液之[H]？ COOH CH3 ( 的 1.8105) a K (9.0105M) 9.在氨水溶液中加入氯化銨後，則下列關於此溶液的敘中，正確的是 (A)溶液的pH 值
變小 (B)[OH]增大 (C)氨的解離百分率變大 (D)[ ] 4 NH 變大 (E)[H]變大。(ADE) 10.將0.1mol 的NH3溶於1 公升、0.1M 的下列溶液中，則氨在何項溶液中的解離度 最小？ (A)NH4Cl (B)NaOH (C)HCl (D)(NH4)2SO4。(D) 11.已知，某酸(HA)的 1.0105 a K ，則同濃度等體積的 HA 與NaA混合，則此新 溶液的pH 值是多少？(5) 14.某單質子弱酸HA， 1.0 10 5 a K ，取0.1 莫耳的 HA溶於水，配成1 升之溶液。則下 列各項敘述中，正確的是 (A)該溶液pH 3 (B)取 20 毫升的HA溶液，以0.10M 的 NaOH滴定，當加入10mL的NaOH時，溶液的 pH 約等於5 (C)取 20 毫升的HA溶 液，以0.10M 的NaOH滴定，達當量點之前1 毫升時，溶液中的[H] 2.5 10 4M (D)可選用甲基紅作為指示劑 (E)取 20 毫升的HA溶液，加入0.10M 的 NaOH溶液 21 毫升，溶液中的[OH] 2.5 10 3M 。(ABE) 5-3 鹽的種類與水解反應 一.鹽類的定義：酸中的氫離子(H)被金屬離子(Mn)或銨根離子( ) 4 NH 取代；或鹼 中的氫氧根離子(OH)被酸根或非金屬離子取代後所形成的物質。如， HClH被K取代KCl H2SO4 4 (NH4)2SO4 NH H 被 取代 NaOH 3 NaNO3 NO OH 被 取代 二.鹽類的分類： 1.正鹽： (1)定義：酸中全部可游離的氫離子完全被金屬離子(Mn)或銨根離子( ) 4 NH 取代， 所形成的化合物。 (2)實例：除下面所列出以外，常見的正鹽還有硝酸鉀(KNO3)、氯化鉀(KCl)、氯化 銨(NH4Cl)、硫酸銨((NH4)2SO4)、硫酸鉀(K2SO4)、氯化鐵(III) (FeCl3)。
a.過氯酸(HClO4)過氯酸鈉(NaClO4)。 b.磷酸(H3PO4)磷酸鈉(Na3PO4)。 c.亞磷酸(H3PO3) 亞磷酸鈉(Na2HPO3)。 d.次磷酸(H3PO2)次磷酸鈉(NaH2PO2)。 2.酸式鹽： (1)定義：酸中全部可游離的氫離子只有一部分被金屬離子(Mn)或銨根離子( ) 4 NH
c.磷酸(H3PO4)磷酸氫二鈉(Na2HPO4)。
d.亞磷酸(H3PO3) 亞磷酸氫鈉(NaH2PO3)。
(3)性質：酸式鹽的水溶液不一定呈現酸性；如，Na2HPO4、NaHCO3、NaHS的水
溶液呈鹼性。 3.鹼式鹽： (1)定義：鹼中全部可游離的氫氧根離子只有一部分被非金屬離子或酸根離子取代， 所形成的化合物。此類型鹽類中，仍有部分的氫氧根離子可游離。 (2) 實 例 ： 除 下 面 所 列 出 以 外 ， 常 見 的 鹼 式 鹽 還 有 氯 化 氫 氧 鎂 或 鹼 式 氯 化 鎂 ) ) ( (Mg OH Cl 、醋酸氫氧銅或鹼式醋酸銅(Cu(OH)(CH3COO))。 a.氫氧化鉍(Bi(OH)3) 硝酸氫氧鉍(Bi(OH)(NO3)2)。 b.氫氧化鉍(Bi(OH)3) 硝酸二氫氧鉍(Bi(OH)2NO3)。 c.氫氧化鉛(II) (Pb(OH)2) 硝酸氫氧鉛(Pb(OH)NO3)。 4.複鹽： (1)定義：由 2 種或 2 種以上鹽類，以一定比例結合成的另一種鹽類；該鹽類於水中 仍能游離出其成分鹽類的組成離子。 (2)通式： 4 2 3(SO ) M Mm n H O 2 12 或 4 2 2 2M (SO ) Mm n H O 2 6 。 (3)實例：
a.明礬KAl(SO4)212H2O 2 () 2 ) ( 4 3 ) ( ) (aq Alaq SO aq 12H Ol K 。 b.漂白粉CaCl(ClO)H2O ( ) ( ) 2 () 2 ) (aq Claq ClOaq H Ol Ca 。 5.錯鹽： (1)定義：含有金屬離子與分子或金屬離子與陰離子結合而成的錯離子鹽類。 (2)實例： a.硫酸四銨銅Cu(NH3)4SO4H2OCu2、SO42、NH3。 b.氯化二氨銀 Ag NH Cl Ag 2 3) ( 、Cl、 3 NH 。 c.亞鐵氰化鉀 K Fe CN K 6 4 ( ) 、Fe2、CN。 三.鹽類水解： 1.定義：鹽類溶於水中，所生成的離子與水的反應。將鹽類溶於水，所形成的溶液可 能是酸性、鹼性或中性；決定於該鹽類是否有離子可發生水解反應。 2.陰陽離子的水解情形： (1)強酸的陰離子： 4 ClO 、I 、 Br 、 Cl、 3 NO 、 2 4 SO ，不會發生水解反應，屬 於中性陰離子。 (2)強鹼的陽離子：Na、K 、 Rb、Cs、Ca2、Sr2、Ba2，不會發生水解反應， 屬於中性陽離子。 (3)弱酸的陰離子：CH COO 3 、S2、F 、 CN、 2 NO 、 3 4 PO 、 2 4 2O C 、 2 3 CO ，會 發生水解反應，屬於鹼性陰離子。 (4)弱鹼的陽離子： 4 NH 、Al3、Fe3、Be2、Mg2、Zn2會發生水解反應，屬於
酸性陽離子。 3.類型： (1)強酸與強鹼所形成的正鹽：該鹽類溶於水，不會發生水解反應，故其水溶液呈中 性。 (2)強鹼與弱酸所形成的正鹽：該鹽類溶於水後，弱酸的陰離子會發生水解作用，並 產生氫氧根離子，所以水溶液呈鹼性；以氫氧化鈉與醋酸作用產生醋酸鈉為例 ， 方程式如下：NaOH(aq) CH3COOH(aq) CH3COONa(aq) H2O(l)，而醋酸鈉
中 的 醋 酸 根 會 發 生 水 解 反 應 ， 反 應 如 下 ， CH3COO(aq) H2O(l) ( ) ) ( 3COOH aq OH aq CH ，所以水溶液呈鹼性。 (3)強酸與弱鹼所形成的正鹽：該鹽類溶於水後，弱鹼的陽離子會發生水解作用，並 產生氫離子，所以水溶液呈酸性；以鹽酸與氨水作用產生氯化銨為例，方程式 如下：HCl(aq) NH3(aq) NH4Cl(aq)，而氯化銨中的銨根離子會發生水解反應， 反應如下，NH4(aq) H2O(l) ) ( 3 ) ( 3aq H Oaq NH ，所以水溶液呈鹼性。 (4)弱酸與弱鹼所形成的正鹽：該鹽類溶於水後，弱鹼的陽離子與弱酸的陰離子均會 發生水解作用，但兩者的水解程度並不一樣，因此無法立刻判斷出該溶液的酸 鹼性，因此需根據弱酸Ka與弱鹼Kb的大小來判斷。其原則是 如果Ka Kb，則為酸性。 如果Ka Kb，則為鹼性。 如果Ka Kb，則為中性。 4.計算： (1)弱酸鹽(A)的水解呈鹼性： ) ( 2 ) (aq H Ol A ) ( ) (aq OH aq HA ，其水解常數表示如 下： a w w a h K K K K H A H OH HA A OH HA K 1 ] ][ [ ] ][ ][ [ ] [ ] ][ [ 。事實上，其Kh就是 A 的Kb。以醋酸鈉(CH3COONa)為例，表示如下：
水解反應式CH3COO(aq)
H2O(l) CH3COOH(aq)
OH(aq )初濃度 C 0 0 平衡 Cx 0x 0x 所以，K Kw [HA][OH] x2 ，因為 C遠大於
x
，故C Cx，則K x 2 ，(2)弱鹼鹽(B)的水解呈酸性： ) ( 2 ) (aq H Ol B ) ( ) (aq H aq BOH ，其水解常數表示如 下： b w w b h K K K K OH B OH H BOH B H BOH K 1 ] ][ [ ] ][ ][ [ ] [ ] ][ [ 。事實上，其Kh就是 B 的Ka。以氯化銨(NH4Cl)為例，表示如下： 水解反應式 NH4 aq( )
H2O(l) NH3 aq( )
H3O(aq) 初濃度 C 0 0 平衡 Cx 0x 0x 所以， x C x NH O H NH K K K b w h 2 4 3 3 ] [ ] ][ [ ，因為C 遠大於x
，故C Cx，則 C x Kh 2 ， 結果是 b w K K C O H x[ ] 3 。 四.酸式鹽的性質： 1.如果二質子酸的Ka1Ka2 Kw，則該酸式鹽溶於水後呈酸性。如， NaHSO4、 3NaHSO 、NaH2PO4、NaH2PO3、NaHC2O4。
2.如果二質子酸的Ka1Ka2 Kw，則該酸式鹽溶於水後呈鹼性。如， 3 HCO 、 2 4 HPO 、 HS 。 3.含有可解離H的陰離子： (1)呈酸性的有(水解大於再解離)：HS、 3 HCO、 2 4 HPO 。 (2)呈鹼性的有(再解離大於水解)： 2 2 4 HC O 、 2 4 H PO、 2 3 H PO、 4 HSO、 3 HSO。 1.以下各種鹽類中，屬於正鹽、酸式鹽、鹼式鹽、複鹽的分別有哪些？(甲)KCr(SO4)2 O H2
12 (乙)KHCO3 (丙)NaHSO4 (丁)Na2HPO4 (戊)NaH2PO4 (己)NaH2PO2
(庚)Na2HPO3 (辛)KHC2O4 (壬)Ca(OH)Cl (癸)NH4Cl。(正鹽(己)、(庚)、(癸)；
酸式鹽(乙)、(丙)、(丁)、(戊)、(辛)；鹼式鹽 (壬)。複式鹽(甲))
2.命名下列各種鹽類。 (1)NaH2PO4(磷酸二氫鈉)
(2)Na2HPO4(磷酸氫二鈉)
(3)Na3PO4(磷酸鈉)
(4)NaH2PO3(亞磷酸氫鈉)
(5)Na2HPO3(亞磷酸鈉)
(6)NaH2PO2(次磷酸鈉)
3.已知，某弱酸 HA 0.20mol和0.08mol的NaOH 混合後加水配成 L1 水溶液，測得 溶液的pH 5。則
(1)此弱酸的Ka值為多少？
(2)需再加多少莫耳的NaOH才能使溶液的pH 6。
4.同濃度下的各種鹽類水溶液， pH 值最大的是 (A)NaClO (B)NaClO2 (C)NaClO3
(D)NaClO4。 5.NaCN( s)的水溶液呈弱鹼性，其原因是 (A)Na易水解，而CN很安定 (B)Na很 安定，而CN易水解 (C)Na、CN皆易水解 (D)Na、CN皆不易水解。 6.已知，NH3的 1.6 10 5 b K ，則0.10M 的(NH4)2SO4(aq)之[H]？
8.已知， HA 的游離常數 1.0106 a K ，則其鈉鹽(NaA)的水解常數是多少？ 9.已知，25oC 時，某種單質子酸的 1.0105 a K 。則其0.10M 鈉鹽水溶液的pH 10.已知， HA 為一單質子弱酸，且常溫下0.1M 的NaA溶液，其pH 11，則同溫下， M 10 . 0 的 HA 溶液，其 pH ？ (A)3 (B)5 (C)6 (D)9。 11.試求0.20M 的NH4Cl(aq)，其[H]？(NH3的Kb 1.8105) 12.已知，NH3的 1.6 10 5 b K 。今於1.0L、0.20M 的氯化銨溶液中通入0.10mol 的氨，則此溶液中的[OH]？ M 13.下列關於離子水合的敘述中，正確的有 (A)Li、Na、K 及 Rb皆為酸性陽離子 (B)Be2、Ca2、Sr2及Ba2皆為酸性陽離子 (C)Mg2、Hg2 、Cu2及Fe2皆 為 酸 性 陽 離 子 (D) Cl、 Br 、 4 ClO 及 NO3皆 為 中 性 陰 離 子 (E) 4 2O HC 、 COO CH3 、HSO3、 2 NO 皆為酸性陰離子。
14.分別由AOH 、BOH、HC 、HD 形成四種鹽AC、BD 、AD 、BC，當濃度均為 M 0 . 1 時， AC、 BD 的 pH 7， AD 的 pH 7，BC的 pH 7，則 (A)鹼性是 AOH
BOH ，酸性是HDHC (B)鹼性是BOH AOH ，酸性是HCHD (C)鹼性 是AOH BOH，酸性是HDHC (D)鹼性是AOH BOH，酸性是HC HD。
15.在0.1M 的CH COOH3 溶液中，加入少量CH COONa3 固體，則下列敘述中，正確的 是 (A)解離度下降 (B)pH 值減少 (C)[CH COO3 ] 變小 (D)[H]變大。 16.下列各組酸鹼混合中，可產生酸性的酸式鹽的是 (A)1.0M 、100mL的H SO2 4與1.0M 100mL的NaOH (B)0.4M 、100mL的H SO2 3與0.8M 、100mL的NaOH (C) 1.0M 、 100mL的H CO2 3與1.0M 、100mL的NaOH (D)1.0M 、100mL的H C O2 2 4與2.0M 、 100mL的NaOH。 <Homework 5-3>
1.下列各種鹽類的中文名稱，錯誤的是 (A)NaH2PO2 次磷酸氫鈉 (B)Na2HPO3 亞
3 4NO NH (D)CH3COONH4。(D) 4.下列各種鹽類中，其水溶液呈鹼性的是 (A)硫化銨 (B)氯化鉀 (C)苯甲酸鈉 (D)硫酸鈣 (E)硝酸鋇。(AC) 5.下列各種水溶液中，其pH 7的有 (A)Na2CO3 (B)CH3COONa (C)(NH4)2SO4 (D) 3 3) (NO Al (E)NaCl。(CD) 6.於50mL、0.1M 的HCl 中加入50mL、0.1M 的NH3，求該混合液之[H]？( 3 NH 的 1.8105) b K (5.3106M)
7.下列各種鹽類中，其水溶液呈中性的有 (A)NaClO4 (B)KCN (C)NaHSO4 (D)KCl
(E)NaHCO3。(AD)
8.同濃度的下列各種鹽水溶液，其鹼性最強的是 (A)NH4NO3 (B)KNO3 (C)Na2CO3 (D)KHCO3。(C) 9.將10.0mL、1.0M 的 ( 1.0108) a K HA 與10.0mL、1.0M 的NaOH 混合，則該 混合液中[H]？(1.411011M)
10.同濃度的下列溶液中，(甲)HCl(乙)KOH (丙)NaNO3(丁)CH3COONa(戊)NH4Cl，
其 pH 值的大小順序是？(乙)>(丁)>(丙)>(戊)>(甲)。
11.於25oC 時、0.1M 的NaA、NaB、NaC的溶液中，其 pH 值分別是7、8、9，則下 列敘述中，錯誤的是 (A) HA 是強酸 (B)Ka大小順序為HAHBHC (C)HC 的 5 10 a K (D)水解百分率以NaA最大 (E)C的水解常數最大。 12.下列各物質中，其水溶液呈酸性的是 (A)硫酸鋁 (B)硫化鈉 (C)硝酸鋇 (D)硫酸氫鈉 (E)醋酸銨。(AD)
13.下列各物質中，其水溶液呈鹼性的是 (A)NaCN (B)NaHCO3 (C)NH3 (D)CuSO4
(E)NaNO3。(ABC)
14.下列水合離子，呈現酸性的是 (A) 3 6 2 ) (H O Al (B) 6 2 ) (H O Na (C) 3 6 2 ) (H O Fe (D) 3 6 2 ) (H O Cr (E) 2 6 2 ) (H O Ca 。(ACD) 15.下列各種離子中，會發生水解的有 (A) 4 NH (B) 3 HCO (C) 3 NO (D)Ba2 (E)HS 。(ABE)
16.下列何者是酸性之酸式鹽？ (A)NaHSO4 (B)NaHSO3 (C)NaHC O2 4 (D)NaH PO2 4 (E)
2 3 NaH PO 。(ABCDE) 17.下列有關鹽類的敘述中，正確的是 (A)NH NO4 3、(NH4 2) SO4均為正鹽，水溶液皆為 酸 性 (B)NaH PO2 2、 NaHCO3均 為 酸 式 鹽 ， 水 溶 液 皆 為 鹼 性 (C)Mg OH NO( ) 3、 3 ( ) Ba OH NO 均 為 鹼 式 鹽 ， 水 溶 液 皆 為 鹼 性 (D)KAl SO( 4 2) 12 H O2 屬 於 複 鹽 ， 而 3 2 ( ) Cu NH Cl屬於錯鹽 (E)Ba2、K呈中性，Cu2、Mg2呈酸性。(ADE) 18.以0.05mol的一元弱酸HX ，溶於水成200mL的溶液，其 pH 值為4，若再加入固體 0.08mol的NaX 於此溶液中，則該溶液pH ？ (A)4.4 (B)5.4 (C)6.8 (D)7.6。(D)
5-4 緩衝溶液 一.定義：當於該溶液中加入少量的強酸或強鹼後，該溶液的 pH 值只有些微的變化者， 此溶液即可稱之為緩衝溶液。 二.原理：當加入少量的強酸或強鹼，緩衝溶液的 pH 值變化不大；其原理與同離子效 應一樣。以弱酸(HA)與其鹽類(A)共存之水溶液為例(HA H A)，敘述如 下。 1.未加任何酸、鹼：溶液中只有 HA 、A 與少量的 H 。 2.加入少量強酸(反應向左)：強酸所產生的H 會與原本的 A 作用，產生不易解離的 弱酸(HA)，也因此減少了H 對 pH 值的影響。 3.加入少量強鹼(反應向右)：強鹼所產生的OH會與原本的H 作用，產生水，也因 此減少了OH對pH 值的影響。
(2)過量弱酸中，加入少量強鹼，如過量醋酸加少量氫氧化鈉。 ) ( ) ( 3COOH 過量 NaOH 少量 CH 。 其原因是過量醋酸會與少量氫氧化鈉反應生成醋酸鈉。 (3)過量弱酸鹽中，加入少量強酸，如過量醋酸鈉加少量鹽酸。 ) ( ) ( 3COONa 過量 HCl 少量 CH 。 其原因是過量醋酸鈉會與少量鹽酸反應生成醋酸。 2.弱鹼與弱鹼鹽： (1)將弱鹼與弱鹼鹽共同溶於水，如氨加氯化銨。 Cl NH NH3 4 。 (2)過量弱鹼中，加入少量強酸，如過量氨加少量鹽酸。 ) ( ) ( 3 過量 HCl 少量 NH 。 其原因是過量氨會與少量鹽酸反應生成氯化銨。 (3)過量弱鹼鹽中，加入少量強鹼，如過量氯化銨加少量氫氧化鈉。 ) ( ) ( 4Cl 過量 NaOH 少量 NH 。 其原因是過量氯化銨會與少量氫氧化鈉反應生成氨。 四.性質： 1.若 ] [ ] [ OH H 的比值為一定時，則緩衝溶液的 pH 值一定；若緩衝溶液的成分酸比較 強，即該酸的Ka值愈大，故緩衝溶液的 pH 值愈小。反之，若成分酸比較弱，則 pH 值較大。 2.若Ka值固定，則 pH 值隨 ] [ ] [ OH H 的比值而變；所以，將緩衝溶液稀釋時，並不會 改變 ] [ ] [ OH H 的比值，故pH 值不變。 3.緩衝溶液的濃度愈高，其緩衝能力愈強。 4.當酸與其共軛鹼的濃度相等時，該溶液具有最大的緩衝能力；緩衝效果最佳。 五.應用： 1.生物體中的緩衝溶液控制 pH 值，使其有合適的生存環境。如血液能緩衝代謝所產 生的酸，使其維持pH 7.35~7.45；若pH 7.8或pH 7.0及會導致死亡。 2.一些特定的實驗(如，酶催化反應)，因為對 pH 值的變化非常敏感，必須於緩衝溶 液下的環境進行實驗。 3.於工業製程上(如，造紙、釀酒、皮革、染料、照相)，於製造過程中亦須於緩衝溶液中 進行。 六.計算： 1.酸系緩衝溶液弱酸(HA)
弱酸鹽(NaA)：反應式 HA H A ] [ ] ][ [ HA A H Ka ，所以 [ ] [[ ]] [[ ]] 弱酸鹽 弱酸 a a K A HA K H ] [ ] [ log log ] [ ] [ log 弱酸 弱酸鹽 a HA A a a n pK n pK HA A pK pH (1)若加入xmol的少量強酸，則 x n x n K H A HA a ] [ 。 (2)若加入xmol的少量強鹼，則 x n x n K H A HA a ] [ 。 (3)若加入少量的水，則[H]仍為 A HA a n n K 。 2.鹼系緩衝溶液弱鹼(BOH)
弱鹼鹽(BCl)： 反應式BOH B OH ] [ ] ][ [ BOH OH B Kb ，所以 [ ] [[ ]] [[ ]] 弱鹼鹽 弱鹼 a b K B BOH K OH ] [ ] [ log log ] [ ] [ log 弱鹼 弱鹼鹽 b BOH B b b n pK n pK BOH B pK pOH ， (1)若加入xmol的少量強酸，等於增加B ，所以， x n x n K OH B BOH b ] [ 。 (2)若加入xmol的少量強鹼，等於增加NH4OH ，所以， n x x n K OH B BOH b ] [ 。 (3)若加入少量的水，則[OH]仍為 B BOH b n n K 。 1.已知，甲酸(HCOOH)的 1.7104 a K 。今將0.025mol的甲酸和0.018mol的甲酸 鈉，同於溶於配成水 L1 溶液，則 (1)該溶液的pH ？ (2)若取0.005mol的氫氧化鈉固體加入該溶液中，則溶液的pH ？ (3)若在該溶液中通入0.005mol的HCl氣體，則溶液的 pH ？2.下列各選項中，均是0.10mol且配 成 L1 水溶液，則可形成緩衝溶液的有 (甲)
2
HNO 與 KNO2 ( 乙 )NH4Cl與 NH3 ( 丙 )HNO3與 KNO2 ( 丁 )HNO3與 KNO3
(戊)HClO與Ca(ClO)2 (己)HCN與KClO (庚)NH3與NaBr (辛)H2S與LiHS
(壬)KH2PO4與K2HPO4。 3.下列關於緩衝溶液的敘述中，正確的是 (A)緩衝溶液不可用強酸或強鹼來配製 (B)緩 衝溶液之 pH 值不會因加入少量酸或鹼而產生大幅度的變化 (C)緩衝溶液中有同離 子效應存在 (D)緩衝溶液中的主要成分為弱酸及其鹽或弱鹼及其鹽 (E)緩衝溶液加水 稀釋時pH 值會變大。 4.於0.10M 的單質子強酸50mL中加入50mL、0.02M 的單質子弱鹼，所得混合液的 M H ] 2.0 10 8 [ 。則下列敘述中，正確的是 (A)再加入少許任何強酸於此混合溶 液時，其[H]將大幅增加 (B)再加入少許任何強鹼於此混合溶液時，其[H]將大 幅減少 (C)再加入少許強酸或強鹼於此溶液時，其[H]變化幅度不大 (D)該單質子 弱鹼的解離常數大約是2.0108 (E)該單質子弱鹼的解離常數大約是5.0107 。 5.下列有關緩衝溶液的敘述中，錯誤的有 (A)緩衝液是弱酸與其鹽類或弱鹼與其鹽類之 混合液 (B)催化反應與一般化學反應不同，不需要在緩衝溶液下進行反應 (C)緩衝溶 液的 pH 值，不會因為加入少量強酸或強鹼而發生大幅的改變 (D)緩衝溶液是利用 同離子效應的原理。 6. 已 知 一 元 弱 酸 的 Ka K， 今 於1.0M 的 HA 溶 液 中 加 入 等 體 積 的 0.2M 的 ) (aq NaOH ，反應後溶液中的[H]？
7.已知，H2CO3(aq)在血液中的Ka18.0 10 7，則保持血液的 pH 7.4，則所需的 ] [ ] [ 3 3 2 HCO CO H 的比值是多少？ 8.於0.10M 、200mL的某弱酸(HA)中，加入0.4g的NaOH 固體，反應後溶液的 5 pH ，則此弱酸的Ka是多少？ 9.下列何者不能當緩衝溶液？ (A)0.4M 、1.0L的CH COOH3 (aq)加0.2M 、1.0L的HCl(aq) (B)0.1M 、 50mL的 HCl(aq)加 0.1M 、 100mL的 NH3(aq) (C)0.2M 、 1.0L的 3 (aq)
CH COOH 加 0.5M 、 0.5L的 KOH(aq) (D) 含 有 0.1M 的 CH COOH3 和 0.1M 的
3
CH COONa混合溶液1 升，加入 0.02 莫耳的NaOH( )s 。
10.下列何者為緩衝溶液？ (A)0.4M 、1.0L的CH COONa3 (aq)加0.2M 、1.0L的HCl(aq) (B)
