题目
5.计算 0.20mol ·L-1 NaCN 溶液的 pH 值。 (已知: HCN 的 K a=6.2 ×10-10)
5.计算 0.20mol ·L-1 NaCN 溶液的 pH 值。 (已知: HCN 的 K a=6.2 ×10-10)
题目解答
答案
解:Kb(CN)KKwa1.60.21010-14101.610-5c由于cKb20KW,Kb500∴[OH-]cKb0.201.610-5.17910-3molL-1pOH2.75pH14-2.7511.
解析
考查要点:本题主要考查盐类水解的应用,涉及弱酸共轭碱的水解反应及pH的计算。
解题核心思路:
- 确定水解类型:NaCN为强碱弱酸盐,CN⁻在水溶液中发生水解,使溶液呈碱性。
- 计算Kb:利用水的离子积常数$K_w$与已知的$K_a$(HCN)求出CN⁻的$K_b$。
- 判断近似条件:验证浓度与$K_b$的比值是否满足近似公式适用条件($c/K_b \geq 500$)。
- 计算OH⁻浓度:通过近似公式$[OH^-] = \sqrt{c \cdot K_b}$求解。
- 求解pH:由$[OH^-]$计算$pOH$,再通过$pH + pOH = 14$得到最终结果。
步骤1:计算CN⁻的$K_b$
根据$K_a \cdot K_b = K_w$,得:
$K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{6.2 \times 10^{-10}} \approx 1.61 \times 10^{-5}.$
步骤2:验证近似条件
判断是否满足$c/K_b \geq 500$:
$\frac{c}{K_b} = \frac{0.20}{1.61 \times 10^{-5}} \approx 12423 \gg 500,$
因此可用近似公式$[OH^-] = \sqrt{c \cdot K_b}$。
步骤3:计算OH⁻浓度
代入公式:
$[OH^-] = \sqrt{0.20 \cdot 1.61 \times 10^{-5}} = \sqrt{3.22 \times 10^{-6}} \approx 1.79 \times 10^{-3} \, \text{mol/L}.$
步骤4:计算pH值
- 求$pOH$:
$pOH = -\log(1.79 \times 10^{-3}) \approx 2.75.$ - 求$pH$:
$pH = 14 - pOH = 14 - 2.75 = 11.25.$
根据有效数字规则,最终结果取两位小数,即$pH \approx 11.3$。但题目答案简化为$pH \approx 11$,可能是中间步骤四舍五入导致。