单选题
1001、相同温度下等物质的量浓度的下列溶液中,pH值最小的是( )。
A
NH4Cl
B
NH4HC03
C
NH4HSO4
D
(NH4)2SO4
答案解析
正确答案:C
解析:
这道题考查的是盐类水解以及酸式盐电离对溶液酸碱性的影响。我们需要分析各个选项中溶质在水溶液中的行为,判断其氢离子浓度 $[H^+]$ 的大小,从而确定 pH 值的最小值(即酸性最强)。
**1. 分析各选项的酸碱性:**
* **A. $\text{NH}_4\text{Cl}$ (氯化铵)**
* 这是强酸弱碱盐。
* $\text{NH}_4^+$ 发生水解:$\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3\cdot\text{H}_2\text{O} + \text{H}^+$。
* 溶液显**酸性**。由于水解程度通常较小,产生的 $[H^+]$ 较低。
* **B. $\text{NH}_4\text{HCO}_3$ (碳酸氢铵)**
* 这是弱酸弱碱盐。
* $\text{NH}_4^+$ 水解显酸性,$\text{HCO}_3^-$ 水解显碱性($\text{HCO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 + \text{OH}^-$),同时 $\text{HCO}_3^-$ 也能电离显酸性($\text{HCO}_3^- \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{CO}_3^{2-}$)。
* 通常情况下,$\text{HCO}_3^-$ 的水解程度大于其电离程度,且 $\text{NH}_4^+$ 的水解与 $\text{HCO}_3^-$ 的水解相互促进。但在常温下,$\text{NH}_4\text{HCO}_3$ 溶液通常显**弱碱性**或接近中性(取决于具体温度和浓度,但肯定比单纯的铵盐酸性弱得多,甚至可能呈碱性)。即使考虑其微弱酸性,也远弱于强酸酸式盐。
* **C. $\text{NH}_4\text{HSO}_4$ (硫酸氢铵)**
* 这是强酸的酸式盐。
* 在水中完全电离:$\text{NH}_4\text{HSO}_4 = \text{NH}_4^+ + \text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-}$。
* 注意:$\text{HSO}_4^-$ 在水溶液中是完全电离出 $\text{H}^+$ 的(在中学化学范畴内,硫酸氢根视为强电解质,完全电离)。
* 因此,溶液中直接存在大量的自由 $\text{H}^+$。假设浓度为 $c$,则仅由电离产生的 $[H^+] \approx c$。此外,$\text{NH}_4^+$ 还会微弱水解产生少量 $\text{H}^+$,但主要贡献来自 $\text{HSO}_4^-$ 的电离。
* 溶液显**强酸性**。
* **D. $(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4$ (硫酸铵)**
* 这是强酸弱碱盐。
* $\text{NH}_4^+$ 发生水解:$\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3\cdot\text{H}_2\text{O} + \text{H}^+$。
* 溶液显**酸性**。
* 虽然 $(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4$ 中有两个 $\text{NH}_4^+$,但其产生 $H^+$ 的机制依然是**水解**。水解是一个微弱的过程,平衡常数很小,因此产生的 $[H^+]$ 远小于同浓度下强酸或强酸酸式盐电离产生的 $[H^+]$。
**2. 比较酸性强弱(即 $[H^+]$ 大小):**
* **C 选项** ($\text{NH}_4\text{HSO}_4$):主要靠**电离**产生 $H^+$,$[H^+]$ 接近物质的量浓度 $c$。
* **A 选项** ($\text{NH}_4\text{Cl}$) 和 **D 选项** ($( \text{NH}_4 )_2\text{SO}_4$):靠**水解**产生 $H^+$。水解程度很弱,$[H^+]$ 远小于 $c$(通常在 $10^{-5} \sim 10^{-6}$ mol/L 数量级)。
* 注:虽然 D 中铵根浓度是 A 的两倍,水解产生的 $H^+$ 会比 A 多,pH 会比 A 小,但依然远远大于 C 中的 $H^+$ 浓度。
* **B 选项** ($\text{NH}_4\text{HCO}_3$):酸碱性最弱,甚至可能显碱性,pH 最大。
**结论:**
$\text{NH}_4\text{HSO}_4$ 电离出的 $H^+$ 浓度最大,因此其 pH 值最小。
故正确答案为 **C**。
相关知识点:
等浓度铵盐液,pH最小是硫酸氢铵
题目纠错
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