Question

0.1mol/LHCl溶液与0.1mol/L的NH3.H2O溶液等体积混合,求混合溶液的pH值

Answer 1

HCl与NH3.H2O反应，生成NH4+和Cl-离子，反应方程式如下：
HCl + NH3.H2O → NH4+ + Cl-
首先求出HCl和NH3.H2O混合后生成的NH4+和Cl-的浓度，设它们均为x。
由于HCl是强酸，完全离解，因此H+的浓度也是0.1mol/L。
NH3.H2O是弱碱，只有一部分反应生成NH4+，NH3.H2O的离解反应如下：
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-
NH3.H2O溶液中OH-的浓度为Kw/NH3.H2O，其中Kw为离子积，值为1.0×10^-14，NH3.H2O的离解常数为Kb，值为1.8×10^-5。
因此OH-的浓度为：[OH-] = Kw/[NH3.H2O] = 5.56×10^-10 mol/L
由于NH4+和OH-在水溶液中会反应生成NH3和H2O，因此需要计算反应后的浓度。
NH4+ + OH- ⇌ NH3 + H2O
反应的反应常数为：
K = [NH3][H2O]/[NH4+][OH-]
由于反应是可逆的，反应前后NH3的浓度不变，因此K = [NH3][H2O]/x^2。
由于NH4+和OH-的浓度相等，因此反应平衡时NH3的浓度为x/2。
根据反应常数的定义式，有K = Kw/Kb = 5.56×10^-10/1.8×10^-5 = 3.09×10^-6
因此：x/2 × (0.1 - x/2) / x^2 = K
解得：x = 4.4×10^-6 mol/L
混合溶液中NH4+和Cl-的浓度均为4.4×10^-6 mol/L，因此pH = -log[H+] = -log(0.1) = 1。