Question

某研究小组对一元有机弱酸HA在溶剂苯和水的混合体系中的溶解程度进行研究．
在25℃时，弱酸HA在水中部分电离，当HA浓度为3.0×10^-3mol?L^-1时，其电离度为0.20（电离度=

已电离的HA分子数

起始HA的总分子数

）；在苯中部分发生双聚，生成（HA）₂．该平衡体系中，一元有机弱酸HA在溶剂苯（B）和水（W）中的分配系数为K，K=

C(HA)B

C(HA)W

=1.0，即达到平衡后，以分子形式存在的HA在苯和水两种溶剂中的比例为1：1；其他信息如下：

25℃平衡体系	平衡常数	焓变	起始总浓度
在水中，HA?H++A-	K1	△H1	3.0×10-3mol?L-1
在苯中，2HA?（HA）2	K2	△H2	4.0×10-3mol?L-1

回答下列问题：
（1）计算25℃时水溶液中HA的电离平衡常数K₁=

 

．
（2）25℃，该水溶液的pH为

 

，（已知：1g2=0.3，lg3=0.5）在苯体系中HA的转化率为

 

．
（3）在苯中，HA发生二聚：2HA?（HA）₂，反应在较低温度下自发进行，则△H₂

 

0．
（4）25℃混合体系中，HA在苯中发生二聚，若测得某时刻溶液中微粒浓度满足

c[(HA)2]

c2(HA)

=130，则反应向

 

方向进行．

Answer 1

考点：弱电解质在水溶液中的电离平衡,反应热和焓变,pH的简单计算

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）在25℃时，弱酸HA在水中部分电离，当HA浓度为3.0×10^-3mol?L^-1时，其电离度为0.20，则溶液中c（A^-）=c（H⁺）=6.0×10^-4mol?L^-1，溶液中C（HA）=2.4×10^-3mol?L^-1，根据电离平衡常数公式计算电离平衡常数K；
（2）根据溶液中氢离子浓度计算出溶液的pH；根据K=c（HA）_B/c（HA）_W=1.0及HA在水溶液中的物质的量浓度计算出苯体系中HA的转化率；
（3）由反应来分析△S＜0，再利用△H-T△S＜0来分析有利于该反应自发进行判断反应的焓变；
（4）计算出该温度下苯条件下中的平衡常数，然后

c[(HA)2]

c2(HA)

=130与平衡常数进行比较，若大小平衡常数，说明平衡向着逆反应方向移动，否则向着正反应方向移动．

解答： 解：（1）在25℃时，弱酸HA在水中部分电离，当HA浓度为3.0×10^-3mol?L^-1时，其电离度为0.20，则溶液中c（A^-）=c（H⁺）=6.0×10^-4mol?L^-1，溶液中C（HA）=2.4×10^-3mol?L^-1，电离平衡常数K=

6×10-4×6×10-4

2.4×10-3

=1.5×10^-4，故答案为：1.5×10^-4；
（2）由（1）可知，溶液中氢离子浓度为：c（H⁺）=6.0×10^-4 mol?L^-1，该溶液的pH=-lgc（H⁺）=-lg6.0×10^-4=4-lg6=4-lg2-lg3=4-0.3-0.5=3.2；
水中HA的物质的量浓度为：3.0×10^-3mol?L^-1×0.8=2.4×10^-3mol?L^-1，由于以分子形式存在的HA在苯和水两种溶剂中的比例为1：1，所以苯体系中HA的浓度为2.4×10^-3mol?L^-1，发生转化的HA的物质的量浓度为：（4.0×10^-3-2.4×10^-3）mol/L=1.6×10^-3mol?L^-1，在苯体系中HA的转化率为：

1.6×10-3mol/L

4.0×10-3mol/L

×100%=40%，故答案为：3.2；40%；
（3）由反应2HA?（HA）₂可知，2mol反应物参加反应时生成1mol生成物，则△S＜0，再由△H-T△S＜0有利于该反应自发进行，且该反应在较低温度下自发进行，所以△H＜0；
故答案为：＜；
（4）在苯中反应2HA?（HA）₂的平衡常数为：K=

1.6×10-3× 1 2

(2.4×10-3)2

≈138.9，由于

c[(HA)2]

c2(HA)

=130＜K，平衡向着正反应方向移动，故答案为：正．

点评：本题考查了弱电解质的电离，明确电离度、分配系数的概念是解本题关键，再结合有关公式分析解答，同时考查学生知识迁移能力，题目难度中等．