科学
一个 0.10 M 溶液的 pH 值是多少? 的 是 ,HF 的 是 。
思考
首先,让我们理解问题的要求。
我们需要计算0.10 M氟化铵(NH₄F)溶液的pH值。
已知条件:
注意,这实际上是,但
另外已知:
首先,我们需要确定NH₄F在水中溶解后存在哪些离子,以及它们如何影响pH值。
NH₄F解离如下:
现在,和都是可以影响pH值的离子。
是的共轭酸,因此它可以作为弱酸:
(已给出)
是HF的共轭碱,而HF是一种弱酸,所以作为弱碱:
因此,和都可以与水反应,影响pH值。
我们有一个弱酸和弱碱的盐。
但我们需要考虑这两种离子的影响来计算溶液的pH值。
在和同时存在的情况下,溶液的pH值取决于共轭酸和共轭碱的相对强度。
一种标准的方法是比较和。
我们也可以写出平衡浓度的表达式,建立平衡计算。
另外,对于弱酸和弱碱的盐,pH值取决于和的值。
一种方法是使用以下公式:
但这个公式仅在浓度相等时有效。
更准确的方法可能是计算的并与的进行比较。
让我们计算的。
已知
所以
同样,对于,我们可以写出
但这可能不是必要的。
另一种方法是,对于弱酸和弱碱的盐,pH值可以用以下公式计算:
但这个公式假设等摩尔浓度。
在我们的情况下,弱酸和弱碱确实有相同的浓度,因为NH₄F解离产生等量的和。
所以让我们计算:
正确的公式是:
所以首先计算的和的。
我们有:
(已给出)
我们可以计算:
计算:
现在计算:
代入数值:
代入具体数字:
我们可以计算比值:
现在计算:
然后:
因此,pH值约为6.21。
解答
要确定 0.10 M 氟化铵(NH₄F)溶液的 pH 值,我们需要考虑其组成离子在水中溶解时的酸碱性质。
步骤 1:NH₄F 的解离
和 都可以与水反应,从而影响 pH 值。
步骤 2:确定酸和碱的常数
是弱碱 NH₃ 的共轭酸。它可以向水提供质子:
的酸解离常数给出:
是弱酸 HF 的共轭碱。它可以从水中接受质子:
首先,计算 的碱解离常数 :
步骤 3:使用弱酸和弱碱盐的 pH 公式
对于含有等浓度弱酸和弱碱的溶液:
代入数值:
计算对数:
计算 pH 值:
答案: