题目
柠檬酸(H3A)的pKa1 = 3.13,pKa2 = 4.76,pKa3 = 6.40,则柠檬酸钠(Na3A)的pKb1为( )。A. 10.87B. 9.24C. 7.60D. 6.40
柠檬酸(H3A)的pKa1 = 3.13,pKa2 = 4.76,pKa3 = 6.40,则柠檬酸钠(Na3A)的pKb1为( )。
A. 10.87
B. 9.24
C. 7.60
D. 6.40
题目解答
答案
C. 7.60
解析
本题考查酸碱解离常数之间的关系,解题的关键在于理解共轭酸碱对的解离常数之间的联系,即水的离子积常数 $K_w$ 与酸的解离常数 $K_a$ 和其共轭碱的解离常数 $K_b$ 的关系。
- 首先明确柠檬酸钠($Na_3A$)在水中的水解情况:
- 柠檬酸钠($Na_3A$)是柠檬酸($H_3A$)的共轭碱,$A^{3 - }$ 会发生水解反应。$A^{3 - }$ 对应的是柠檬酸的第三步解离 $H_2A^-\rightleftharpoons HA^{2 - }+H^+$ 的共轭碱,所以 $A^{3 - }$ 的水解常数 $K_{b1}$ 与柠檬酸的 $K_{a3}$ 存在关系。
- 然后根据共轭酸碱对的解离常数关系:
- 对于共轭酸碱对 $HA\rightleftharpoons H^++A^-$,有 $K_a\times K_b = K_w$,其中 $K_w$ 是水的离子积常数,在 $25^{\circ}C$ 时,$K_w = 1.0\times10^{-14}$。
- 对于 $A^{3 - }$ 的水解,$A^{3 - }+H_2O\rightleftharpoons HA^{2 - }+OH^-$,其水解常数 $K_{b1}$ 与柠檬酸的 $K_{a3}$ 满足 $K_{b1}=\frac{K_w}{K_{a3}}$。
- 接着根据 $pK$ 的定义:
- 已知 $pK =-\lg K$,那么 $pK_{b1}=-\lg K_{b1}$,$pK_{a3}=-\lg K_{a3}$,$pK_w =-\lg K_w$。
- 由 $K_{b1}=\frac{K_w}{K_{a3}}$ 两边取负对数可得:$-\lg K_{b1}=-\lg\frac{K_w}{K_{a3}}$。
- 根据对数运算法则 $-\lg\frac{K_w}{K_{a3}}=-\lg K_w+\lg K_{a3}$,即 $pK_{b1}=pK_w - pK_{a3}$。
- 最后代入数据进行计算:
- 已知 $pK_w = 14$,$pK_{a3}=6.40$,则 $pK_{b1}=14 - 6.40=7.60$。