题目
共轭酸碱对的K_a与K_b的关系是()A. K_a cdot K_b = K_wB. K_a = K_bC. K_a cdot K_b = 1D. K_a = -K_b
共轭酸碱对的$K_a$与$K_b$的关系是()
A. $K_a \cdot K_b = K_w$
B. $K_a = K_b$
C. $K_a \cdot K_b = 1$
D. $K_a = -K_b$
题目解答
答案
A. $K_a \cdot K_b = K_w$
解析
本题考查共轭酸碱对的解离常数 $K_a$ 与 $K_b$ 的关系,解题思路是通过共轭酸碱对在水溶液中的解离平衡,分别写出其酸解离常数 $K_a$ 和碱解离常数 $K_b$ 的表达式,然后将二者相乘,结合水的离子积常数 $K_w$ 来推导它们之间的关系。
设共轭酸碱对为 $HA - A^-$,其中 $HA$ 为酸,$A^-$ 为其共轭碱。
- 酸的解离平衡及解离常数表达式:
酸 $HA$ 在水溶液中存在如下解离平衡:
$HA + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + A^-$
其酸解离常数 $K_a$ 的表达式为:
$K_a = \frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]}$
其中 $[H_3O^+]$、$[A^-]$、$[HA]$ 分别表示水合氢离子、共轭碱 $A^-$ 和酸 $HA$ 的平衡浓度。 - 共轭碱的解离平衡及解离常数表达式:
共轭碱 $A^-$ 在水溶液中存在如下解离平衡:
$A^- + H_2O \rightleftharpoons HA + OH^-$
其碱解离常数 $K_b$ 的表达式为:
$K_b = \frac{[HA][OH^-]}{[A^-]}$
其中 $[OH^-]$ 表示氢氧根离子的平衡浓度。 - 推导 $K_a$ 与 $K_b$ 的关系:
将 $K_a$ 与 $K_b$ 相乘可得:
$K_a \cdot K_b = \frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]} \cdot \frac{[HA][OH^-]}{[A^-]}$
分子分母中的 $[HA]$ 和 $[A^-]$ 可以约掉,得到:
$K_a \cdot K_b = [H_3O^+][OH^-]$
而在一定温度下,水溶液中 $[H_3O^+]$ 与 $[OH^-]$ 的乘积为水的离子积常数 $K_w$,即 $[H_3O^+][OH^-] = K_w$。
所以,共轭酸碱对的 $K_a$ 与 $K_b$ 的关系为 $K_a \cdot K_b = K_w$。