Question

（2010?浙江）已知：
①25℃時弱電解質電離平衡常數：K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5，K_a（HSCN）=0.13；難溶電解質的溶度積常數：K_sp（CaF₂）=1.5×10^-10
②25℃時，2.0×10^-3mol?L^-1氫氟酸水溶液中，調節溶液pH（忽略體積變化），得到c（HF）、c（F^-）與溶液pH的變化關系，如圖所示：
請根據以下信息回答下旬問題：
（1）25℃時，將20mL 0.10mol?L^-1CH₃COOH溶液和20mL 0.10mol?L^-1HSCN溶液分別與20mL 0.10mol?L^-1NaHCO₃溶液混合，實驗測得產生的氣體體積（V）隨時間（t）變化的示意圖為：

反應初始階段，兩種溶液產生CO₂氣體的速率存在明顯差異的原因是

HSCN的酸性比CH₃COOH強，其溶液中c（H⁺）較大，故其溶液與NaHCO₃溶液的反映速率較快

，反應結束后所得兩溶液中，c（CH₃COO^-）

＜

c（SCN^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）25℃時，HF電離平衡常數的數值Ka≈

3.5×10^-4

，列式并說明得出該常數的理由

K_a（HF）=

c(H+)?c(F-)

c(HF)

，當c（F^-）和c（HF）相等時，K_a（HF）=c（H⁺），查圖中的交點處即為c（F^-）=c（HF），故所對應的pH即為K_a（HF）的負對數

．
（3）4.0×10^-3mol?L^-1HF溶液與4.0×10^-4 mol?L^-1 CaCl₂溶液等體積混合，調節混合液pH為4.0（忽略調節混合液體積的變化），通過列式計算說明是否有沉淀產生．

Answer 1

分析：（1）根據酸的電離平衡常數來分析酸性的強弱，然后分析酸與鹽反應的速率；再利用鹽類水解的規律來分析離子濃度的關系；
（2）根據電離平衡常數的表達式和圖中離子濃度的關系來分析電離平衡常數的數值；
（3）根據溶液中離子的濃度來計算離子濃度冪之積，利用離子積與溶度積常數的關系來判斷是否有沉淀生成．

解答：解：（1）由K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5和K_a（HSCN）=0.13可知，CH₃COOH的酸性弱于HSCN的，即在相同濃度的情況下HSCN溶液中H⁺的濃度大于CH₃COOH溶液中H⁺的濃度，濃度越大反應速率越快；又酸越弱，反應生成的相應的鈉鹽越易水解，即c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-），故答案為：HSCN的酸性比CH₃COOH強，其溶液中c（H⁺）較大，故其溶液與NaHCO₃溶液的反應速率較快；＜；
（2）由c（HF）、c（F^-）與溶液pH的變化關系圖可知，當c（F^-）和c（HF）相等時，K_a（HF）=c（H⁺），在c（F^-）和c（HF）相等時PH=3.5，再由K_a（HF）=

c(H+)?c(F-)

c(HF)

，pH即為
K_a（HF）的負對數，則K_a（HF）≈3.5×10^-4，故答案為：3.5×10^-4；K_a（HF）=

c(H+)?c(F-)

c(HF)

，當c（F^-）和c（HF）相等時，K_a（HF）=c（H⁺），查圖中的交點處即為c（F^-）=c（HF），故所對應的pH即為K_a（HF）的負對數；
（3）查圖可知當pH=4.0時，溶液中的c（F^-）=1.6×10^-3mol?L^-1，因等體積混合則溶液中c（Ca²⁺）=2.0×10^-4mol?L^-1，即c（Ca²⁺）×c²（F^-）=5.1×10^-10＞K_sp（CaF₂））=1.5×10^-10，所以有沉淀產生，故答案為：有沉淀產生．

點評：本題考查電離平衡常數與弱電解質的電離、鹽類水解的關系及利用溶度積來分析是否有沉淀生成，明確電離平衡常數的表達式和離子積的計算，并借助圖來分析解答即可，較好的訓練學生利用信息來分析問題、解決問題的能力．