Chemistry Labs

第 2 题

无水氨是清洁的高能量密度燃料。在定容容器中，气态 NHX3\ce{NH3} 按 4 NHX3(g)+3 OX2(g)→2 NX2(g)+6 HX2O(l)\ce{4NH3(g) + 3O2(g) -> 2N2(g) + 6H2O(l)} 燃烧；初末态均为 298 K，燃烧 14.40 g OX2\ce{O2} 后 NHX3\ce{NH3} 有剩余（ΔfH∘(NHX3(g))=−46.11\Delta_fH^{\circ}(\ce{NH3(g)}) = -46.11 kJ mol−1^{-1}，ΔfH∘(HX2O(l))=−285.83\Delta_fH^{\circ}(\ce{H2O(l)}) = -285.83 kJ mol−1^{-1}）。(a) 计算放出的热量。(b) 为测定溶解的 NHX3\ce{NH3}，取所得水溶液 10.00 cm3^3 加入 15.0 cm3^3 HX2SOX4\ce{H2SO4}（c=0.0100c = 0.0100 mol dm−3^{-3}），再用 NaOH（c=0.0200c = 0.0200 mol dm−3^{-3}）返滴定，当量点为 10.64 cm3^3（Kb(NHX3)=1.8×10−5K_b(\ce{NH3}) = 1.8 \times 10^{-5}；Ka(HSOX4X−)=1.1×10−2K_a(\ce{HSO4-}) = 1.1 \times 10^{-2}）。计算容器内溶液的 pH。(c) 当量点时存在 NHX4X+\ce{NH4+} 与 SOX4X2−\ce{SO4^{2-}}；写出相关平衡并预测当量点 pH 大于、小于还是等于 7。
第 3/4 步：氨溶液的 pH
← 上一步下一步 →
NHX3+HX2O⇌NHX4X++OHX−:[OHX−]=Kb c=1.8×10−5×8.72×10−3=3.96×10−4;pH=10.59\ce{NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-}:\quad [\ce{OH-}] = \sqrt{K_b\,c} = \sqrt{1.8 \times 10^{-5} \times 8.72 \times 10^{-3}} = 3.96 \times 10^{-4};\quad \mathrm{pH} = 10.59
分析

弱碱平衡给出 [OHX−]=3.96×10−4[\ce{OH-}] = 3.96 \times 10^{-4} mol dm−3^{-3}，故 pOH = 3.41，pH = 10.59。