Question

（15分）某研究小组对一元有机弱酸HA在溶剂苯和水的混合体系中溶解程度进行研究。在25℃时，弱酸HA在水中部分电离，HA的电离度为0.10；在苯中部分发生双聚，生成(HA)₂。该平衡体系中，一元有机弱酸HA在溶剂苯（B）和水（W）中的分配系数为K，K=C（HA）_B/C（HA）_W=1.0，即达到平衡后，以分子形式存在的HA在苯和水两种溶剂中的比例为1∶1；已知：lg2=0.3，lg3=0.5   其他信息如下：

25℃平衡体系（苯、水、HA）	平衡常数	焓变	起始总浓度
在水中，HA  ===    H＋＋A－	K1	△H1	3.0×10－3 mol·L－1
在苯中，2HA ==     (HA)2	K2	△H2	4.0×10－3 mol·L－1

回答下列问题：

（1）计算25℃时水溶液中HA的电离平衡常数K₁=            。

（2）25℃，该水溶液的pH为          ，在苯体系中HA的转化率为__________。

（3）25℃混合体系中，HA在苯中发生二聚，若测得某时刻溶液中微粒浓度满足，则反应向_______方向进行。

（4）在苯中，HA自发进行发生二聚：2HA(HA)₂， 已知该二聚反应的反应热数值约为活化能的5/9 。下列能量关系图最合理的是           。

（5）下列有关该混合体系说法不正确的是           。

A．用分液漏斗分离得到水溶液和苯溶液，若水溶液中加入少量水，苯溶液中加少量苯，则上述平衡均正移，且c(HA)均减小。

B．升高温度，HA的电离平衡常数K₁和2HA （HA）₂的平衡常数K₂均变大。

C．若用酸碱中和滴定的分析方法，可以测出HA的起始总浓度。

D．在25℃时，若再加入一定量的HA固体，则水和苯中HA的起始总浓度之比仍为3:4。

（6）在25℃时，用0.1000mol/L氢氧化钠溶液滴定20.00mL 0.1000mol/L HA水溶液，请在下图中画出滴定曲线示意图。

 

Answer 1

【答案】

3.3×10^-5   3.5   33%  逆  B   ABD

 

【解析】（1）HA的起始浓度是3.0×10^－3 mol·L^－1，所以已经电离的是3.0×10^－3 mol·L^－1×0.1，因此溶液中氢离子浓度是3.0×10^－4 mol·L^－1，所以pH＝4－lg3=3.5 。则平衡常数是。

（2）设转化率是x，则属于HA的浓度是4.0×10^－3 mol·L^－1×（1－x），由于水中HA的浓度是3.0×10^－3 mol·L^－1×0.9，所以根据题意可知4.0×10^－3 mol·L^－1×（1－x）＝3.0×10^－3 mol·L^－1×0.9，解得x＝33% 。

（3）根据（2）可知平衡常数为。由于，所以反应向逆反应方向进行。

（4）HA自发进行发生二聚，所以是放热反应，又因为二聚反应的反应热数值约为活化能的5/9 ，所以选项B正确。

（5）用分液漏斗分离得到水溶液和苯溶液，若水溶液中加入少量水，促进弱酸电离，使体系粒子数增多，苯溶液中加少量苯，促进反应向分子数增多方向移动，平衡向左移动。A不正确；升高温度，促进电离，HA的电离平衡常数K₁变大。双聚反应，一般是形成分子间氢键的过程，即正反应放热，所以B正确；中和反应，促进电离，消耗HA，同时因为分配系数恒定，苯中的HA进入水体、二聚体发生平衡移动，最终能使两相中的酸消耗完，所以C不正确；该平衡体系中，一元有机弱酸HA在溶剂苯（B）和水（W）中的分配系数为K，K=C（HA）_B/C（HA）_W=1.0，即达到平衡后，以分子形式存在的HA在苯和水两种溶剂中的比例为1∶1；计算，所以D不正确，答案选ABD。

（6） 0.1000mol/L HA水溶液中氢离子的浓度是0.1000mol/L×0.1＝0.01mol/L，其pH是2。恰好反应时，消耗氢氧化钠是20.00ml。又因为HA是弱酸，所以终点时溶液显碱性，因此图像为。