电离常数的相关计算
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电离常数的相关计算
1.依据电离平衡常数计算c (H +)的答题模板(以弱酸HX 为例)
HX
H + + X - 起始/mol·L -1:c (HX) 0 0
平衡/mol·L -1:c (HX)-c (H +) c (H +) c (H +
)
则K =c 2(H +)c (HX )-c (H +)
由于弱酸只有极少一部分电离,c (H +)的数值很小,可做近似处理:c (HX)-c (H +)≈c (HX)。
则K =c 2(H +)c (HX )
或c (H +)=K ·c (HX )。
2.计算电离常数的思维方法
(1)根据电离方程式,写出电离平衡常数表达式。
(2)根据题干信息,结合电荷守恒、物料守恒,找出各微粒的浓度,代入表达式即可。
(3)若有图像信息,可选择曲线上特殊点(能准确读出纵、横坐标的数值),确定各微粒的浓度,最后代入平衡常数表达式计算。
1.已知25 ℃时,测得浓度为0.1 mol·L -1的BOH 溶液中,c (OH -)=1×10-3mol·L -
1。
(1)写出BOH 的电离方程式:________________________________________________。
(2)BOH 的电离度α=________。
(3)BOH 的电离平衡常数K b =________。
答案 (1)BOH
B ++OH - (2)1% (3)1×10-5
解析 因c (BOH)初始=0.1 mol·L -1,c (BOH)电离=c (B +)=c (OH -)=1×10-3mol·L -1,则电离度α=1×10-3mol·L -1
0.1 mol·L -1
×100%=1%;BOH 不完全电离,故电离方程式为BOH B ++OH -;电离平衡时,c (BOH)平衡=0.1 mol·L
-1-1×10-3mol·L -1≈0.1 mol·L -1,则电离常数K b =c (B +)·c (OH -)c (BOH )
=1×10-3×1×10-30.1=1×10-5。
2.碳氢化合物完全燃烧生成CO 2和H 2O 。
常温常压下,空气中的CO 2溶于水,达到平衡时,溶液的pH =5.60,c (H 2CO 3)=1.5×10-5 mol·L -1。
若忽略水的电离及H 2CO 3的第二级电离,则H 2CO 3HCO -3+H +的电离常数K 1=________(已知:10
-5.60=2.5×10-6)。
答案 4.2×10-7
解析 由H 2CO 3
H ++HCO -3得 K 1=c (H +)·c (HCO -3)c (H 2CO 3)=10-5.60×10-5.601.5×10
-5≈4.2×10-7。
3.(1)常温下,向a mol·L -1 CH 3COONa 溶液中滴加等体积的b mol·L -1盐酸使溶液呈中性(不考虑盐酸和醋酸的挥发),则醋酸的电离常数K a =__________________(用含a 和b 的代数式表示)。
(2)常温下,将a mol·L
-1的醋酸与b mol·L -1 Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c (Ba 2+)=c (CH 3COO -),则该混合溶液中醋酸的电离常数K a =________________(用含
a 和
b 的代数式表示)。
答案 (1)10-
7(a -b )b
(2)2b ·10-7
a -2b
解析 (1)由电荷守恒有c (Na +)+c (H +)=c (Cl -)+c (OH -)+c (CH 3COO -),物料守恒有c (Na +)=c (CH 3COOH)+c (CH 3COO -),溶液呈中性,所以c (CH 3COOH)=c (Cl -)。
CH 3COOH CH 3COO -+H + b 2 a 2-b 2
10-7 K a =10-7×(a 2-b 2)b 2
=10-7(a -b )b。
(2)根据2c (Ba 2+)+c (H +)=c (OH -)+c (CH 3COO -),由于c (CH 3COO -)=2c (Ba 2+)=b mol·L -
1,所以c (H +)=c (OH -),溶液呈中性。
CH 3COOH CH 3COO -+H + a 2
-b b 10-7 K a =10-7·b a 2
-b =2b ·10-
7
a -2
b 。
4.已知草酸为二元弱酸:H 2C 2O 4HC 2O -4+H + K a1,HC 2O -4C 2O 2-4+H + K a2,常温
下,向某浓度的H 2C 2O 4溶液中逐滴加入一定浓度的KOH 溶液,所得溶液中H 2C 2O 4、HC 2O -4、
C 2O 2-
4三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH 的关系如图所示。
则常温下:
(1)K a1=________。
(2)K a2=________。
(3)pH =2.7时,溶液中c 2(HC 2O -4)c (H 2C 2O 4)·c (C 2O 2-4)
=__________________。
答案 (1)10-1.2 (2)10-4.2 (3)1 000
解析 (1)由图像可以知道pH =1.2时,c (HC 2O -4)=c (H 2C 2O 4),则K a1=c (H +)=10
-1.2。
(2)pH =4.2时,c (HC 2O -4)=c (C 2O 2-4),则K a2=c (H +)=10
-4.2。
(3)由电离常数表达式可以知道
c 2(HC 2O -4)c (H 2C 2O 4)·c (C 2O 2-4)=K a1K a2=10-1.2
10-4.2=103=1 000。
5.已知亚磷酸(H 3PO 3)为二元弱酸,常温下,向某浓度的亚磷酸溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的KOH 溶液,混合溶液的pH 与离子浓度的关系如图所示。
(1)写出亚磷酸电离的方程式:______________________________________________、 ________________________________________________________________________。
(2)表示pH 与lg c (HPO 2-
3)c (H 2PO -3)
的变化关系的曲线是____(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(3)根据图像计算亚磷酸的K a1=________。
答案 (1)H 3PO 3
H 2PO -3+H + H 2PO -3HPO 2-3+H + (2)Ⅰ (3)10-1.4
解析 p K a1=-lg c (H +)·c (H 2PO -3)c (H 3PO 3)=-lg c (H +)-lg c (H 2PO -3)c (H 3PO 3)
,显然A 对应的数值较大,故表示pH 与lg c (HPO 2-3)c (H 2PO -3)的变化关系的曲线为Ⅰ。
由于K a1=c (H 2PO -3)·c (H +
)c (H 3PO 3)
,K a2=c (HPO 2-3)·c (H +)c (H 2PO -3),且K a1>K a2,由图像可知,在相同c (H 2PO -3)c (H 3PO 3)或c (HPO 2-3)c (H 2PO -3)
时,“曲线Ⅱ”对应的c (H +)较大,为一级电离(K a1),“曲线Ⅰ”对应的c (H +)较小,为二级电离(K a2),显然选用
“曲线Ⅱ”中的特殊点B 计算K a1,K a1=c (H 2PO -3)·c (H +)c (H 3PO 3)=101×10-2.4=10-1.4。