Question

（1）含有弱酸HA和其鈉鹽NaA的混合溶液，在化學上用作緩沖溶液．向其中加入少量酸或堿時，溶液的酸堿性變化不大．現將0.04mol?L^-1HA溶液和0.02mol?L^-1NaOH溶液等體積混合，得到緩沖溶液．

①若HA為HCN，該溶液顯堿性，則溶液中c（CN^-）

 

c（Na⁺）（填“＜”、“=”或“＞”），你得出該結論的依據是

 

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②若HA為CH₃COOH，該溶液顯酸性．溶液中所有的離子按濃度由大到小排列的順序是

 

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（2）二氧化氯（ClO₂）為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑，目前已開發出用電解法制取ClO₂的新工藝．
①如圖示意用石墨做電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂．寫出陽極產生ClO₂的電極反應式：

 

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②電解一段時間，當陰極產生的氣體體積為336mL（標準狀況）時，停止電解．通過陽離子交換膜的陽離子的物質的量為

 

mol；用平衡移動原理解釋陰極區pH增大的原因

 

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（3）25℃時，2.0×10^-3mol?L^-1HF溶液中，調節溶液pH（忽略溶液體積變化）得到的（HF）、c（F^-）與溶液pH的變化關系如圖2．若將4.0×10^-4mol?L^-1CaCl₂溶液與4.0×10^-3mol?L^-1HF溶液等體積混合，調節混合液pH=4（忽略調節時混合液體積的變化），通過列式計算說明是否有CaF₂沉淀析出．[已知K_sp（CaF₂）：1.5×10^-10]

 

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Answer 1

分析：（1）①從溶液電中性的角度比較離子濃度大小；
②若HA為CH₃COOH，該溶液顯酸性，說明c（H⁺）＞c（OH^-），結合溶液電中性原則分析；
（2）①由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應，同時生成氫離子；
②在陰極發生2H⁺+2e^-=H₂↑，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，根據n=

V

Vm

計算氫氣的物質的量，根據電子轉移守恒計算陽離子的物質的量，電解中H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動；
（3）查圖當PH=4時，溶液中C（F^-）=1.6×10^-3mol?L^-1，則Q_c=C（Ca²⁺）C²（F^-）=5.12×10^-10＞K_sp（CaF₂），所以有沉淀生成．

解答：解：（1）①該溶液顯堿性，則c（H⁺）＜c（OH^-），根據溶液電中性原則可知c（Na⁺）+c（H⁺）=C（CN^-）+c（OH^-），則c（Na⁺）＞c（CN^-），
故答案為：＜；因為c（Na⁺）+c（H⁺）=C（CN^-）+c（OH^-），溶液顯堿性，則c（H⁺）＜c（OH^-），所以c（Na⁺）＞c（CN^-）；
②若HA為CH₃COOH，該溶液顯酸性，說明c（H⁺）＞c（OH^-），根據溶液電中性原則可知c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺），
故答案為：c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2））①由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應，同時生成氫離子，電極反應式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
故答案為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；
②在陰極發生2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的物質的量為

V

Vm

=

0.336L

22.4L/mol

0.015mol，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，故交換膜的陽離子的物質的量為0.015mol×2=0.03mol，電解中陰極H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動，溶液的pH增大，
故答案為：0.03；在陰極發生2H⁺+2e^-=H₂↑，H⁺濃度減小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移動，OH^-濃度增大，pH增大；
（3）根據圖知，當pH=4時，溶液中c（F^-）=1.6×10^-3mol/L，Q_c=c（Ca²⁺）．c²（F^-）=2.0×10^-3×（1.6×10^-3）²=5.12×10^-10＞K_sp（CaF₂），所以有沉淀生成，
故答案：當pH=4時，Q_c=c（Ca²⁺）．c²（F^-）=2.0×10^-3×（1.6×10^-3）²=5.12×10^-10＞K_sp（CaF₂），所以有沉淀生成．

點評：本題考查了電解原理應用，弱電解質的電離平衡分析，鹽類水解的應用判斷，電解質溶液中離子濃度大小比較，沉淀溶解平衡的計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．