一道電離平衡常數試題的三種解法

黃應平

龍巖市高級中學 福建龍巖 364000

弱堿（或弱酸）及其鹽混合溶液的平衡與電離平衡常數的求解等問題學生普遍感到困難。本文介紹一道有關一水合氨電離平衡常數試題的三種解法，敬請同行們斧正。

一、試題內容及標準答案

1.試題內容：現代傳感技術在化學實驗中有廣泛的應用。某小組用傳感技術研究噴泉實驗（裝置如圖1所示），并測定室溫下氨水的電離常數Kb。

圖1 氨氣噴泉實驗

圖2 鹽酸滴定氨水的pH曲線

取圖1三頸瓶中氨水25.00 mL于錐形瓶中，用0.0500 mol L-1HCl滴定，混合溶液的pH變化曲線如圖2所示。室溫下，NH3 H2O的Kb≈_______________。（保留兩位有效數字）

2.標準答案：Kb≈2.2

二、解題的一般過程

步驟1：確定所取氨水中NH3H2O的物質的量濃度。由試題圖3不難判定C點為滴定的終點，NH3H2O與HCl恰好完全反應。22.50毫升0.0500mol L-1HCl中HCl的物質的量為1.125×10-3mol；根據反應方程式NH3H2O+HCl＝NH4Cl+H2O，可解得NH3H2O的物質的量也為1.125×10-3mol；濃度為 0.045 mol L-1。

步驟2：通過電離方程式NH3H2ONH4++OH—，計算Kb。

具體解法為：由試題圖3可知氨水的PH值為11，即該溶液OH-濃度為10-3mol L-1。忽略水電離出的OH—，NH3H2O電離平衡時各組分的關系如下：

三、筆者的解題過程

筆者的解題方法有三種，方法一與上述的解法相同。方法二：由試題圖3的C點可得，NH3H2O與HCl恰好完全反應時溶液的PH值為5.5，溶液之所以呈酸性，是因為生成的NH4+發生了水解。此時溶液中 NH4Cl的物質的量為1.125×10-3mol，溶液體積為 25ml+22.50 ml=0.04750L，故NH4Cl的濃度為 1.125×10-3÷0.04750=0.02368 mol L-1。忽略水電離出的H+，NH4+水解平衡時各組分的關系如下：

方法三：由試題圖3的b點可得，當溶液為中性時，25ml氨水中加入 HCl的物質的量為 22.40×10-3×0.0500 mol=1.12×10-3mol，根據 NH3H2O+HCl==NH4Cl+H2O，可得生成的NH4Cl也為1.12×10-3mol。由上述“解題的一般過程”可知25ml氨水中NH3H2O的物質的量為1.125×10-3mol，故在 b點時剩余的 NH3H2O 為 1.125×10-3mol－1.12×10-3mol=5×10-6mol。此時的溶液可以看著是體積為25ml+22.40ml=0.04740L，含有 1.12×10-3molNH4Cl與 5×10-6mol-NH3H2O的混合水溶液。NH4+水解產生了 NH3H2O和H+，而NH3H2O電離產生了NH4+和OH—，由于溶液為中性，說明NH4發生水解與NH3H2O發生電離的物質的量相等，因此溶液中NH4+與NH3H2O的物質的量和濃度都不變。混合溶液中各組分的關系如下：

以上三種不同的解法，解法本身無疑都是正確的。前兩種都采用了近似值解法，只有方法三是精確解法。