题目
根据如下数据,求 mathrm(H)_2mathrm(O)(mathrm(l)) 在 298 mathrm(K) 时解离成 mathrm(H)^+ 和 mathrm(OH)^- 并达到平衡时的解离度和离子积常数 K_w^ominus。已知 298 mathrm(K) 时,纯水的电导率为 kappa(mathrm(H)_2mathrm(O)) = 5.5 times 10^-6 mathrm(S) cdot mathrm(m)^-1,mathrm(H)^+ 和 mathrm(OH)^- 的无限稀释摩尔电导率分别为 A_(mathrm{m)}^infty(mathrm(H)^+) = 3.4965 times 10^-2 mathrm(S) cdot mathrm(m)^2 cdot mathrm(mol)^-1,A_(mathrm{m)}^infty(mathrm(OH)^-) = 1.980 times 10^-2 mathrm(S) cdot mathrm(m)^2 cdot mathrm(mol)^-1,水的密度为 997.09 mathrm(kg) cdot mathrm(m)^-3。
根据如下数据,求 $\mathrm{H}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})$ 在 $298\ \mathrm{K}$ 时解离成 $\mathrm{H}^+$ 和 $\mathrm{OH}^-$ 并达到平衡时的解离度和离子积常数 $K_w^{\ominus}$。已知 $298\ \mathrm{K}$ 时,纯水的电导率为 $\kappa(\mathrm{H}_2\mathrm{O}) = 5.5 \times 10^{-6} \ \mathrm{S} \cdot \mathrm{m}^{-1}$,$\mathrm{H}^+$ 和 $\mathrm{OH}^-$ 的无限稀释摩尔电导率分别为 $A_{\mathrm{m}}^{\infty}(\mathrm{H}^+) = 3.4965 \times 10^{-2} \ \mathrm{S} \cdot \mathrm{m}^2 \cdot \mathrm{mol}^{-1}$,$A_{\mathrm{m}}^{\infty}(\mathrm{OH}^-) = 1.980 \times 10^{-2} \ \mathrm{S} \cdot \mathrm{m}^2 \cdot \mathrm{mol}^{-1}$,水的密度为 $997.09 \ \mathrm{kg} \cdot \mathrm{m}^{-3}$。
题目解答
答案
1. 水的浓度为:
\[
c = \frac{997.09}{0.018015} \approx 55360 \, mol/m^3 = 55.36 \, mol/dm^3
\]
2. 水的摩尔电导率为:
\[
\Lambda_m = \frac{5.5 \times 10^{-6}}{55360} \approx 9.935 \times 10^{-11} \, S \cdot m^2/mol
\]
3. 水的无限稀释摩尔电导率为:
\[
\Lambda_m^{\infty} = (3.4965 + 1.980) \times 10^{-2} = 5.4765 \times 10^{-2} \, S \cdot m^2/mol
\]
4. 解离度为:
\[
\alpha = \frac{9.935 \times 10^{-11}}{5.4765 \times 10^{-2}} \approx 1.814 \times 10^{-9}
\]
5. 离子积常数为:
\[
K_w^{\theta} = \left( \frac{55.36 \times 1.814 \times 10^{-9}}{1} \right)^2 \approx 1.0 \times 10^{-14}
\]
最终结果:
解离度 $ \alpha \approx 1.814 \times 10^{-9} $,$ K_w^{\theta} \approx 1.0 \times 10^{-14} $。