题目
5、已知H2C _(3)cdot (K)_(a1)=6.38 !-|||-(k)_(02)=10.25 ,Na2CO3的 pKb1=-|||-[填空1]! .20molcdot (L)^-1(Na)_(2)C(O)_(3)-|||-溶液的 = [填空2]。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查弱酸的分步离解常数关系、盐类水解的计算,以及溶液pH的求算。
解题核心思路:
- 利用酸碱平衡关系:根据碳酸的第二离解常数的pKa₂,通过pKa + pKb = 14的关系求出CO₃²⁻的pKb₁。
- 盐类水解计算:将Na₂CO₃溶液的水解视为一元弱碱反应,利用水解常数Kh = Kb₁,通过近似公式计算OH⁻浓度,最终求出pH。
破题关键点:
- 明确共轭碱与酸的关系:CO₃²⁻是HCO₃⁻的共轭碱,其pKb₁与HCO₃⁻的pKa₂互补。
- 简化水解计算:当水解度较小时,可直接用公式 $[OH^-] = \sqrt{K_h \cdot C}$ 近似计算。
填空1:Na₂CO₃的pKb₁
- 关系推导:
CO₃²⁻的共轭酸是HCO₃⁻,根据酸碱平衡关系:
$pK_b1 = 14 - pK_a2$
已知pKa₂ = 10.25,代入得:
$pK_b1 = 14 - 10.25 = 3.75$
填空2:0.20 mol/L Na₂CO₃溶液的pH
-
水解反应与常数:
CO₃²⁻水解反应为:
$CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$
水解常数 $K_h = K_b1 = 10^{-pK_b1} = 10^{-3.75} \approx 1.78 \times 10^{-4}$。 -
近似计算OH⁻浓度:
假设水解度小,用公式:
$[OH^-] = \sqrt{K_h \cdot C} = \sqrt{1.78 \times 10^{-4} \cdot 0.2} \approx 5.97 \times 10^{-3} \, \text{mol/L}$ -
求pH:
$pOH = -\log(5.97 \times 10^{-3}) \approx 2.22$
$pH = 14 - pOH \approx 11.78$