Question

12．在常溫常壓下，CO₂飽和溶液的濃度約為0.04mo1•L^-1，pH約為4，一般認為CO₂溶于水形成的H₂CO₃是二元弱酸，在水中發生下列電離：H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺ K_a1  HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺  K_a2
實際上，CO₂溶于水中，大部分形成CO₂•6H₂O，只有一小部分形成H₂CO₃，經實測K=c（CO₂•6H₂O）/c（H₂CO₃）=600．因此，根據溶液中H₂CO₃的實際濃度（而不是溶解的CO₂的濃度），計算得到的Ka數值與上述不同．請計算H₂CO₃的實際K_a1值；K_a1=1.5×10^-4．

Answer 1

分析 CO₂溶于水中，大部分形成CO₂•6H₂O，只有一小部分形成H₂CO₃，經實測K=c（CO₂•6H₂O）/c（H₂CO₃）=600，設c（H₂CO₃）為x，則c（CO₂•6H₂O）=600x，在常溫常壓下，CO₂飽和溶液的濃度約為0.04mo1•L^-1，依據碳元素守恒得到，x+600x=0.04，得到x=6.65×10^-5mol/L，結合H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺ 的平衡常數表達式計算得到K．

解答 解：CO₂溶于水中，大部分形成CO₂•6H₂O，只有一小部分形成H₂CO₃，經實測K=c（CO₂•6H₂O）/c（H₂CO₃）=600，設c（H₂CO₃）為x，則c（CO₂•6H₂O）=600x，在常溫常壓下，CO₂飽和溶液的濃度約為0.04mo1•L^-1，依據碳元素守恒得到，x+600x=0.04，得到x=6.65×10^-5mol/L，pH約為4，忽略HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺  的電離，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺ 的平衡濃度為：c（H⁺）=c（HCO₃^-）=10^-4mol/L，平衡常數表達式計算得到K_a1=$\frac{1{0}^{-4}×1{0}^{-4}}{6.65×1{0}^{-5}}$=1.5×10^-4，
故答案為：1.5×10^-4；

點評 本題考查了弱電解質電離平衡的分析，飽和溶液中元素守恒的應用，注意平衡常數的計算方法，題目難度中等．