Question

1.计算 0.20molL^(-1)NH_3H_2O 溶液的pH

Answer 1

NH3H2O实际上是氨在水中的水合物，呈现为NH3(aq)+H2O(l)的形式。NH3的氢氧化作用可以用下面的反应式来表示：
NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq)
这个反应是一个弱碱的反应。当NH3溶解在水中时，它会与水反应，生成少量的NH4+和OH-，使溶液呈现弱碱性。因此，要计算0.20mol L^-1 NH3H2O的pH，需要根据氨在水中的解离平衡常数(Kb)来计算。Kb值越大，NH3H2O的强度越强，溶液的pH会越高。
NH3在水中的解离平衡反应式是：
NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq)
根据这个反应式，氨的离解方程式子如下：
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-
在ηmol L^-1条件下，NH3的离子化程度x可以用解离平衡常数Kb表示：
Kb=[NH4+][OH^-]/[NH3]
根据氨在水中的解离常数表，Kb值为1.8×10^-5 mol L^-1。
在NH3H2O中，NH3的浓度为0.20 moll L^-1，NH4+的浓度等于OH-的浓度：
[NH4+] = [OH-]
假设NH4+和OH-的浓度为x，NH3的浓度为0.20-x，则根据上述解离反应式：
Kb = x^2 / (0.20-x)
由于NH3是弱碱，它的离解比较微弱，因此可以近似认为0.20-x ≈ 0.20，于是有：
Kb = x^2/0.20
解出x = 2.13×10^-3 mol L^-1
则[OH-] = 2.13×10^-3 mol L^-1，pOH = -log[OH-] ≈ 2.67。
所以，pH = 14 - pOH = 14 - 2.67 ≈ 11.33。因此，0.20mol L^-1 NH3H2O 溶液的pH约为11.33。