Question

某研究小組對一元有機弱酸HA在溶劑苯和水的混合體系中的溶解程度進行研究。在25℃時，弱酸HA在水中部分電離，當HA濃度為時，其電離度為0.20（電離度＝已電離的HA分子數/起始HA的總分子數）；在苯中部分發生雙聚，生成（HA）₂。該平衡體系中，一元有機弱酸HA在溶劑苯（B）和水（W）中的分配系數為K，K＝C（HA）_B／C（HA）_W＝1.0，即達到平衡后，以分子形式存在的HA在苯和水兩種溶劑中的比例為1：1；其他信息如下：

25℃平衡體系	平衡常數	焓變	起始總濃度
在水中，HA
在苯中，2HA

 
回答下列問題：
（1）計算25℃時水溶液中HA的電離平衡常數K₁＝___________。
（2）25℃，該水溶液的pH為___________，（已知：1g2＝0.3，lg3＝0.5）在苯體系中HA的轉化率為___________。
（3）在苯中，HA發生二聚：2HA（HA）₂，反應在較低溫度下自發進行，則___________0。
（4）25℃混合體系中，HA在苯中發生二聚，若測得某時刻溶液中微粒濃度滿足＝130，則反應向___________方向進行。

Answer 1

（1）mol/L  （2）3.2，  40%    （3）＜   （4）正

解析試題分析：（1）HA在水溶液中電離：HAH⁺+A^-，根據電離度為0.20，c（H⁺）=3.0×10^-3mol/L×0.20=6.0×10^-4mol?L?¹，則K=6.0×10^-4mol?L?¹×6.0×10^-4mol?L?¹÷（3.0×10^-3mol?L?¹—6.0×10^-4mol?L?¹）=1.5×10^-4mol?L?¹。（2）pH=-lg（H⁺）=-lg（6.0×10^-4）=3.2；達到平衡后，以分子形式存在的HA在苯和水兩種溶劑中的比例為1：1，c（HA）=3.0×10^-3mol?L?¹—6.0×10^-4mol?L?¹=2.4×10^-3mol?L?¹，轉化的HA為4.0×10^-3mol?L?¹—2.4×10^-3mol?L?¹=1.6×10^-3mol?L?¹，所以在苯體系中HA的轉化率為,1.6×10^-3mol?L?÷4.0×10^-3mol?L?¹×100% ="40%" 。（3）該反應在較低溫度下自發進行，T較小時，?H-T?S<0，因為反應物質的量減小，即?S<0，所以?H<0。（4）由（2）中數據可算出2HA（HA）₂的平衡常數K=8.0×10^-4mol?L?¹÷（2.4×10^-3mol?L?¹）²=146，＝130<K，所以反應向正反應方向進行。
考點：本題考查平衡常數的計算和應用、pH和轉化率的計算、反應自發進行的分析。