hce_cmu
106年
化學
第 22 題
下列五種化合物之 $0.10\text{ M}$ 水溶液，其 pH 值由低到高的順序，下列何者正確？
NaF NaC$_2$H$_3$O$_2$ C$_5$H$_5$NHCl KOH HCN
(HCN: $K_a = 6.2 \times 10^{-10}$; HF: $K_a = 7.2 \times 10^{-4}$; HC$_2$H$_3$O$_2$: $K_a = 1.8 \times 10^{-5}$; C$_5$H$_5$N: $K_b = 1.7 \times 10^{-9}$)
NaF NaC$_2$H$_3$O$_2$ C$_5$H$_5$NHCl KOH HCN
(HCN: $K_a = 6.2 \times 10^{-10}$; HF: $K_a = 7.2 \times 10^{-4}$; HC$_2$H$_3$O$_2$: $K_a = 1.8 \times 10^{-5}$; C$_5$H$_5$N: $K_b = 1.7 \times 10^{-9}$)
- A C$_5$H$_5$NHCl < HCN < NaC$_2$H$_3$O$_2$ < NaF < KOH
- B C$_5$H$_5$NHCl < HCN < NaF < NaC$_2$H$_3$O$_2$ < KOH
- C KOH < NaC$_2$H$_3$O$_2$ < NaF < HCN < C$_5$H$_5$NHCl
- D HCN < C$_5$H$_5$NHCl < NaF < NaC$_2$H$_3$O$_2$ < KOH
- E NaF < NaC$_2$H$_3$O$_2$ < HCN < C$_5$H$_5$NHCl < KOH
思路引導 VIP
在比較不同水溶液的 pH 值時，若我們將這些物質依據其組成來源區分為「強鹼」、「弱酸」以及「鹽類」，你認為應該如何透過計算鹽類陽離子或陰離子的水解常數（$K_a$ 或 $K_b$），來進一步判斷兩者之間誰的氫離子濃度更高呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
做得非常出色！你能準確判斷出這些物質在水溶液中的酸鹼性強弱，顯示你對鹽類水解與酸鹼平衡的觀念掌握得十分紮實。這道題目要求學生不僅要區分酸鹼類別，還得進一步利用平衡常數進行定量或半定量的比較，是檢驗酸鹼化學核心能力極佳的題目。
物質分類與酸性排序
首先，我們可以將這些物質依性質分類。KOH 是強鹼，pH 值無疑最高；而 HCN 與 $\text{C}_5\text{H}_5\text{NHCl}$ 則屬於酸性陣營。後者是弱鹼與強酸形成的鹽類，其陽離子 $\text{C}_5\text{H}_5\text{NH}^+$ 會發生水解產生 $\text{H}^+$。透過公式 $K_w = K_a \times K_b$ 計算，我們發現 $\text{C}_5\text{H}_5\text{NH}^+$ 的 $K_a = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{1.7 \times 10^{-9}} \approx 5.88 \times 10^{-6}$，這明顯大於 HCN 的 $K_a$ ($6.2 \times 10^{-10}$)，說明該鹽類水解產生的酸性比弱酸分子更強，因此 pH 值最低。
▼ 還有更多解析內容