0.10mol·L-1NH4Cl(NH3 PKb=4.74)溶液的PH是( )A. 5.13B. 4.13C. 3.13D. 2.87
A. 5.13
B. 4.13
C. 3.13
D. 2.87
题目解答
答案
解析
本题考查弱酸盐溶液pH的计算,核心在于理解盐类水解的原理及正确应用相关公式。关键点如下:
- NH4Cl为强酸弱碱盐,其阳离子NH4+会发生水解,使溶液呈酸性;
- 需通过NH3的Kb值计算NH4+的Ka值,利用公式$K_a = \frac{K_w}{K_b}$;
- 应用弱酸溶液中[H+]的近似计算公式:$[H^+] \approx \sqrt{c \cdot K_a}$,并验证近似条件是否成立。
步骤1:计算NH4+的Ka值
已知NH3的$pK_b = 4.74$,则:
$K_b = 10^{-pK_b} = 10^{-4.74} \approx 1.8 \times 10^{-5}$
根据水的离子积:
$K_a = \frac{K_w}{K_b} = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{1.8 \times 10^{-5}} \approx 5.56 \times 10^{-10}$
步骤2:计算[H+]浓度
NH4+的初始浓度为$0.10 \, \text{mol/L}$,水解反应为:
$\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3 \cdot \text{H}_2\text{O} + \text{H}_3\text{O}^+$
假设水解度为$x$,则平衡时:
$K_a = \frac{[H^+][\text{NH}_3 \cdot \text{H}_2\text{O}]}{[\text{NH}_4^+]} \approx \frac{x^2}{0.10}$
解得:
$x = \sqrt{0.10 \cdot 5.56 \times 10^{-10}} \approx 7.46 \times 10^{-6} \, \text{mol/L}$
即$[H^+] \approx 7.46 \times 10^{-6}$。
步骤3:计算pH值
$\text{pH} = -\log(7.46 \times 10^{-6}) \approx 5.13$