Question

（15分）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溶解程度進行研究。在25℃時，弱酸HA在水中部分電離，HA的電離度為0.10；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；已知：lg2=0.3，lg3=0.5   其他信息如下：

25℃平衡體系（苯、水、HA）	平衡常數	焓變	起始總濃度
在水中，HA  ===    H＋＋A－	K1	△H1	3.0×10－3 mol·L－1
在苯中，2HA ==     (HA)2	K2	△H2	4.0×10－3 mol·L－1

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          ，在苯體系中HA的轉化率為__________。

（3）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，則反應向_______方向進行。

（4）在苯中，HA自發進行發生二聚：2HA(HA)₂， 已知該二聚反應的反應熱數值約為活化能的5/9 。下列能量關系圖最合理的是           。

（5）下列有關該混合體系說法不正確的是           。

A．用分液漏斗分離得到水溶液和苯溶液，若水溶液中加入少量水，苯溶液中加少量苯，則上述平衡均正移，且c(HA)均減小。

B．升高溫度，HA的電離平衡常數K₁和2HA （HA）₂的平衡常數K₂均變大。

C．若用酸堿中和滴定的分析方法，可以測出HA的起始總濃度。

D．在25℃時，若再加入一定量的HA固體，則水和苯中HA的起始總濃度之比仍為3:4。

（6）在25℃時，用0.1000mol/L氫氧化鈉溶液滴定20.00mL 0.1000mol/L HA水溶液，請在下圖中畫出滴定曲線示意圖。

 

Answer 1

【答案】

3.3×10^-5   3.5   33%  逆  B   ABD

 

【解析】（1）HA的起始濃度是3.0×10^－3 mol·L^－1，所以已經電離的是3.0×10^－3 mol·L^－1×0.1，因此溶液中氫離子濃度是3.0×10^－4 mol·L^－1，所以pH＝4－lg3=3.5 。則平衡常數是。

（2）設轉化率是x，則屬于HA的濃度是4.0×10^－3 mol·L^－1×（1－x），由于水中HA的濃度是3.0×10^－3 mol·L^－1×0.9，所以根據題意可知4.0×10^－3 mol·L^－1×（1－x）＝3.0×10^－3 mol·L^－1×0.9，解得x＝33% 。

（3）根據（2）可知平衡常數為。由于，所以反應向逆反應方向進行。

（4）HA自發進行發生二聚，所以是放熱反應，又因為二聚反應的反應熱數值約為活化能的5/9 ，所以選項B正確。

（5）用分液漏斗分離得到水溶液和苯溶液，若水溶液中加入少量水，促進弱酸電離，使體系粒子數增多，苯溶液中加少量苯，促進反應向分子數增多方向移動，平衡向左移動。A不正確；升高溫度，促進電離，HA的電離平衡常數K₁變大。雙聚反應，一般是形成分子間氫鍵的過程，即正反應放熱，所以B正確；中和反應，促進電離，消耗HA，同時因為分配系數恒定，苯中的HA進入水體、二聚體發生平衡移動，最終能使兩相中的酸消耗完，所以C不正確；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；計算，所以D不正確，答案選ABD。

（6） 0.1000mol/L HA水溶液中氫離子的濃度是0.1000mol/L×0.1＝0.01mol/L，其pH是2。恰好反應時，消耗氫氧化鈉是20.00ml。又因為HA是弱酸，所以終點時溶液顯堿性，因此圖像為。