单选题
441.c(Na2CO3)=0.10mol/L的Na2CO3水溶液的pH是()。Ka1=4.2×10-7、Ka2=5.6×10-11
A
A、11.63
B
B、'8.70
C
C、2.37
D
D、5.6
答案解析
正确答案:A
解析:
解析:首先,Na2CO3是一种盐,它在水中会完全离解成Na+和CO32-离子。CO32-离子是一种碱性离子,会与水反应生成氢氧根离子(OH-),从而使溶液呈现碱性。但是,CO32-离子也是一种多元酸,它可以接受H+离子形成HCO3-离子,再接受一个H+离子形成H2CO3分子,最终分解成H2O和CO2。这个过程中,H2CO3分子是一种弱酸,会使溶液呈现酸性。因此,Na2CO3水溶液的pH值既受到CO32-离子的碱性影响,也受到H2CO3分子的酸性影响。我们需要分别考虑这两个影响。首先,考虑CO32-离子的碱性影响。CO32-离子与水反应生成氢氧根离子(OH-),反应式为:CO32-+H2O→HCO3-+OH-根据碱度计算公式,可以得到:[OH-]=Kw/[HCO3-]其中,Kw是水的离子积,等于1.0×10^-14。[HCO3-]是CO32-离子与水反应生成的HCO3-离子的浓度,可以通过CO32-离子的摩尔浓度和反应的摩尔比例计算得到:[HCO3-]=[CO32-]×Ka1/Kw其中,Ka1是CO32-离子的第一个酸解离常数,等于4.2×10^-7。代入数值计算,可以得到:[HCO3-]=1.0×10^-1×4.2×10^-7/1.0×10^-14=4.2×10^-4mol/L将[HCO3-]代入上面的公式,可以得到:[OH-]=1.0×10^-14/4.2×10^-4=2.4×10^-11mol/L因此,CO32-离子的碱性影响使溶液的pH值为14+log[OH-]=11.62。接下来,考虑H2CO3分子的酸性影响。H2CO3分子可以分解成H+离子和HCO3-离子,反应式为:H2CO3⇌H++HCO3-根据酸度计算公式,可以得到:pH=pKa+log([HCO3-]/[H2CO3])其中,pKa是H2CO3分子的酸解离常数的负对数,等于pKa2=10.25。[HCO3-]是H2CO3分子分解成的HCO3-离子的浓度,可以通过H2CO3分子的浓度和分解平衡常数计算得到:[HCO3-]=[H2CO3]×Ka2/(Ka2+[H+])其中,Ka2是H2CO3分子的第二个酸解离常数,等于5.6×10^-11。[H+]是溶液中的H+离子浓度,可以通过pH值计算得到:[H+]=10^-pH代入数值计算,可以得到:[HCO3-]=[H2CO3]×5.6×10^-11/(5.6×10^-11+10^-11.63)=4.5×10^-5mol/L将[HCO3-]和[H2CO3]代入上面的公式,可以得到:pH=10.25+log(4.5×10^-5/1.0×10^-1)=8.70综合考虑CO32-离子的碱性影响和H2CO3分子的酸性影响,可以得到Na2CO3水溶液的pH值为11.62(碱性)。因此,答案选A。
相关知识点:
盐溶液pH计算,酸根常数要记牢
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