大家熟知的一元弱酸HA,例如HlO3(pKa=0.79),HNO2(pKa=3.29),HF(pKa=3.17), 次氯酸 (pKa=7.53), 氢氰酸 (pKa=9.37), 甲酸 (pKa=3.75), CH3COOH (pKa=4.75)等。
定义
一元 弱酸 , 化学 术语,指理想状态下一分子一元弱酸可以 电离 出一分子氢离子,由于是弱酸,则无法完全电离,例如: 氟化氢 。
判断方法
一、看 一元酸 (HB)在 水溶液 中是否完全电离,若在水溶液中存在电离平衡,则HB为 弱酸 。
(1)通过pH加以判断
①测定已知物质HB的物质的量浓度的pH,若pH大于同浓度 一元强酸 的pH,则说明HB为 弱酸 。
②取一定体积的HB溶液,测定其pH,再稀释100倍,若pH增大的程度等于2个单位,则HB为强酸;若pH增大的程度小于2个单位,则HB为 弱酸 。
③取HB溶液,测其pH,然后加热,若pH变小,则说明HB为弱酸(易挥发和易分解的酸一般不用此法)。
④取HB溶液,测其pH,然后加入NaB固体少许,若pH变大,说明HB为 弱酸 。
二、通过生成气体的量判断
取体积和pH均相同的HB溶液和 盐酸 ,分别加入足量的颗粒大小相同的 锌粒 ,在相同的时间内,若HB中收集到的气体比盐酸中收集到的气体多,则说明HB为 弱酸 。
三、通过生成气体的 速率 判断
取物质的量浓度相同的HB溶液和盐酸,分别加入颗粒大小相同的锌粒,若开始时盐酸中产生的气泡比HB中产生的气泡快,说明HB是 弱酸 。
四、通过导电能力判断
分别取相同物质的量浓度的HB溶液和 盐酸 ,测其导电能力,若HB溶液的导电能力弱于盐酸,则说明HB为 弱酸 。
五、通过盐的 水解 判断
看HB对应 强碱 盐的 水溶液 的酸碱性,例如:NaB溶液的pH>7,则说明HB为 弱酸 。
总之,只要能说明该物质(HB)是不完全 电离 的,即存在电离平衡,也就是说既有离子,又有分子,就可以说该物质(HB)是一元弱酸。
应用
【例题1】 醋酸的下列性质中,能说明它是一元弱酸的是
A. 醋酸溶液可与纯碱溶液反应产生CO2
B. 相同pH的醋酸溶液和 盐酸 分别跟同样颗粒大小的 锌粒 反应时,产生的H2的起始 速率 相等
C. 10 mL 1mol/L醋酸溶液恰好与10 mL 1mol/L 氢氧化钠 完全反应
D. 在相同条件下,醋酸溶液的导电性比盐酸溶液的弱
解析: A选项说明了醋酸的酸性比 碳酸 强;B选项pH相同即起始时 c (H)相等,因此产生H2的起始速率相等;C选项虽然完全反应,但不能说明问题;D选项在相同条件下,醋酸溶液的导电性弱,说明离子浓度小,没有完全 电离 ,是弱 电解质 。该选项正确。
答案: D
【例题2】 醋酸是一种常见的 弱酸 ,为了证明醋酸是弱电解质,某班级开展了题为“醋酸是弱电解质的实验探究”的探究活动。某同学设计了如下的实验方案,其中错误的是:
A. 先配制一定量的0.10 mol·L⁻¹的CH3COOH溶液,然后测该溶液的pH,若pH>1,则可证明醋酸为弱电解质。
B. 先配制一定量的0.01 mol·L⁻¹和0.10 mol·L⁻¹的CH3COOH溶液,分别用pH计测它们的pH,若两者的pH相差小于1个单位,则可证明醋酸为弱 电解质 。
C. 先测0.10 mol·L⁻¹ CH3COOH溶液的pH,然后将其加热到100℃,再测其pH,如果pH变小,则可证明醋酸为弱电解质。
D. 配制一定量的CH3COONa溶液,测其pH,若常温下pH>7,则可证明醋酸为弱电解质。
解析: 若是强酸,那么0.10 mol·L⁻¹的CH3COOH溶液的pH=1,0.010 mol·L⁻¹的CH3COOH溶液的pH=2,CH3COONa溶液的pH=7。那么0.10 mol·L⁻¹的CH3COOH溶液的pH>1,0.10 mol·L⁻¹的CH3COOH与0.01 mol·L⁻¹的CH3COOH溶液 △ pH<1,CH3COONa溶液显碱性均可说明醋酸为 弱酸 即为弱 电解质 。C 中将 其加热到100℃,pH一定变小错误。
答案: C
【例题3】 氢离子浓度相同的等体积的两份溶液A和B:A为 盐酸 ,B为醋酸,分别和锌反应,若最后仅有一份溶液中存在锌,且放出 氢气 的质量相同,则下列说法正确的是
①反应所需的时间B>A ②开始发言的 速率 A>B ③参加反应的锌的物质的量A=B ④反应过程的平均速率B>A ⑤盐酸里有锌剩余 ⑥醋酸里有锌剩余
A. ③④⑤ B. ③④⑥ C. ②③⑤ D. ②③⑤⑥
解析: 盐酸和醋酸的 c (H) 相等 ,说明醋酸的物质的量浓度远大于盐酸的物质的量浓度,体积相等时,若醋酸中锌有剩余,那么盐酸和锌反应产生的氢气就不可能与醋酸与锌反应产生的氢气相等。因此⑤正确⑥错误。 盐酸 、醋酸与锌反应的本质实际上是锌与H的反应,起始时 c (H)相等,故开始反应时速率相等,因此②错误;反应过程中醋酸不断地 电离 ,因此 c (H)下降的 速率 比盐酸慢,故平均反应速率是B>A,所用时间是A>B,故A选项正确。
答案: A
【例题4】 用实验判断某HB是一元弱酸,两同学的方案是:
甲:①称取一定量的HB配成0.1 mol/L的溶液100 mL;②用pH试纸测出其溶液的pH,即可证明HB是否为一元弱酸。
乙:①用已知物质的量浓度的HB溶液、 盐酸 分别配制pH=1的两种溶液个100 mL,②分别取这两种溶液各10 mL加水稀释为100 mL后,再取相同体积的两种稀释液装入两个试管同时加入纯度相同的 锌粒 ,观察现象,即可证明HB是否为一元弱酸。
(1)在两个方案的第一步中,都要用到的定量仪器是________。
(2)甲方案中,说明HB是一元弱酸的理由是测得溶液的pH______1(选填“>”“<”或“=”)。乙方案中,说明HB是一元弱酸的现象是_____________。
b. 装HB溶液的试管中放出氢气的速率快
c. 两个试管产生的氢气气体速率一样快
(3)请你评价乙方案中难以实现之处和不妥之处___________。
(4)请你再提一个合理且比较容易进行的方案(药品可任取)作出简明扼要表述_____。
解析: 当强酸和 弱酸 均为 一元酸 时,相同浓度的强酸和弱酸的pH不同;相同pH的强酸和弱酸的物质的量浓度不同;相同pH的强酸和弱酸等同稀释后的溶液pH不同;相同条件的强酸和弱酸的盐溶液pH不同。(2)方案甲:因为HB是一元弱酸,0.1 mol/L HB溶液的pH不等于1,且溶液的pH>1;方案乙:相同pH的强酸和弱酸等同稀释后,弱酸的溶液的pH小于强酸溶液的pH,反应制取 氢气 的能力强, 速率 快,故b选项正确。(3)配制pH等于1的溶液难以实现,不妥之处在于加入的 锌粒 难以做到表面积相同。(4)配制NaB溶液,测其pH>7即可说明它是一元弱酸。
答案: (1)100 mL容量瓶(2)> b (3)配制pH等于1的溶液难以实现,不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同(4)配制NaB溶液,测其pH>7即可说明它是一元弱酸