题目

已知HA的K_a=1times10^-5，现将0.1mol的HA和0.1mol的NaA混合后配成1L溶液，其pH=7。T 正确F 错误

已知HA的$K_a=1\times10^{-5}$，现将0.1mol的HA和0.1mol的NaA混合后配成1L溶液，其pH=7。

T 正确

F 错误

题目解答

答案

根据题目给出的信息，这是一个由弱酸（HA）和其共轭碱（NaA）组成的缓冲溶液体系。

  1. 已知条件：

    • 弱酸 HA 的电离常数 $K_a = 1 \times 10^{-5}$。
    • HA 的物质的量为 $0.1\text{ mol}$。
    • NaA 的物质的量为 $0.1\text{ mol}$。
    • 混合后配成的溶液体积为 $1\text{ L}$。

  2. 计算溶液中各组分的浓度：

    • 弱酸 HA 的浓度 $[HA] = \frac{0.1\text{ mol}}{1\text{ L}} = 0.1\text{ mol/L}$。
    • 共轭碱 $\text{A}^-$ 的浓度（来源于完全电离的 NaA）$[A^-] = \frac{0.1\text{ mol}}{1\text{ L}} = 0.1\text{ mol/L}$。

  3. 计算溶液的 pH 值：
    对于弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液，可以使用 Henderson-Hasselbalch 方程来计算 pH 值：
    $\text{pH} = \text{p}K_a + \log\left(\frac{[\text{共轭碱}]}{[\text{弱酸}]}\right)$
    即：
    $\text{pH} = \text{p}K_a + \log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right)$

    首先计算 $\text{p}K_a$：
    $\text{p}K_a = -\log(K_a) = -\log(1 \times 10^{-5}) = 5$

    将浓度代入公式：
    $\text{pH} = 5 + \log\left(\frac{0.1}{0.1}\right)$
    $\text{pH} = 5 + \log(1)$
    $\text{pH} = 5 + 0$
    $\text{pH} = 5$

  4. 结论：
    计算得出该混合溶液的 $\text{pH}$ 值为 $5$，而题目中陈述其 $\text{pH}=7$。因此，题目中的说法是错误的。

答案：
F 错误

解析

本题考查缓冲溶液pH的计算，解题思路是先根据物质的量和溶液体积计算出弱酸及其共轭碱的浓度，再利用Henderson - Hasselbalch方程计算溶液的pH值，最后与题目所给pH值进行比较判断对错。

  1. 计算溶液中各组分的浓度：
    已知将$0.1mol$的$HA$和$0.1mol$的$NaA$混合后配成$1L$溶液。
    根据物质的量浓度公式$c = \frac{n}{V}$（其中$c$为物质的量浓度，$n$为物质的量，$V$为溶液体积），可得弱酸$HA$的浓度$[HA]=\frac{0.1mol}{1L} = 0.1mol/L$。
    因为$NaA$在溶液中完全电离，所以共轭碱$A^-$的浓度$[A^-]=\frac{0.1mol}{1L} = 0.1mol/L$。
  2. 计算溶液的pH值：
    对于弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液，使用Henderson - Hasselbalch方程$\text{pH}=\text{p}K_a+\log\left(\frac{[\text{共轭碱}]}{[\text{弱酸}]}\right)$，即$\text{pH}=\text{p}K_a+\log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right)$。
    首先计算$\text{p}K_a$，根据公式$\text{p}K_a = -\log(K_a)$，已知$K_a = 1\times10^{-5}$，则$\text{p}K_a=-\log(1\times10^{-5})$。
    根据对数运算法则$\log(a\times10^b)=b + \log a$，可得$-\log(1\times10^{-5})=-(-5+\log1)=5$。
    将$[HA]=0.1mol/L$，$[A^-]=0.1mol/L$和$\text{p}K_a = 5$代入Henderson - Hasselbalch方程：
    $\text{pH}=5+\log\left(\frac{0.1}{0.1}\right)=5+\log(1)$。
    因为$\log(1)=0$，所以$\text{pH}=5 + 0=5$。
  3. 判断对错：
    计算得出该混合溶液的$\text{pH}$值为$5$，而题目中陈述其$\text{pH}=7$，两者不相等，所以题目中的说法是错误的。