Question

12．在常温常压下，CO₂饱和溶液的浓度约为0.04mo1•L^-1，pH约为4，一般认为CO₂溶于水形成的H₂CO₃是二元弱酸，在水中发生下列电离：H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺ K_a1  HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺  K_a2
实际上，CO₂溶于水中，大部分形成CO₂•6H₂O，只有一小部分形成H₂CO₃，经实测K=c（CO₂•6H₂O）/c（H₂CO₃）=600．因此，根据溶液中H₂CO₃的实际浓度（而不是溶解的CO₂的浓度），计算得到的Ka数值与上述不同．请计算H₂CO₃的实际K_a1值；K_a1=1.5×10^-4．

Answer 1

分析 CO₂溶于水中，大部分形成CO₂•6H₂O，只有一小部分形成H₂CO₃，经实测K=c（CO₂•6H₂O）/c（H₂CO₃）=600，设c（H₂CO₃）为x，则c（CO₂•6H₂O）=600x，在常温常压下，CO₂饱和溶液的浓度约为0.04mo1•L^-1，依据碳元素守恒得到，x+600x=0.04，得到x=6.65×10^-5mol/L，结合H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺ 的平衡常数表达式计算得到K．

解答 解：CO₂溶于水中，大部分形成CO₂•6H₂O，只有一小部分形成H₂CO₃，经实测K=c（CO₂•6H₂O）/c（H₂CO₃）=600，设c（H₂CO₃）为x，则c（CO₂•6H₂O）=600x，在常温常压下，CO₂饱和溶液的浓度约为0.04mo1•L^-1，依据碳元素守恒得到，x+600x=0.04，得到x=6.65×10^-5mol/L，pH约为4，忽略HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺  的电离，则H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺ 的平衡浓度为：c（H⁺）=c（HCO₃^-）=10^-4mol/L，平衡常数表达式计算得到K_a1=$\frac{1{0}^{-4}×1{0}^{-4}}{6.65×1{0}^{-5}}$=1.5×10^-4，
故答案为：1.5×10^-4；

点评 本题考查了弱电解质电离平衡的分析，饱和溶液中元素守恒的应用，注意平衡常数的计算方法，题目难度中等．