Question

11．已知 25℃時部分弱電解質的電離平衡常數數據如表：

弱酸化學式	HSCN	CH3COOH	HCN	H2CO3
電離平衡常數	1.3×10 -1	1.7×10 -5	6.2×10 -10	K1=4.3×10-7  K2=5.6×10-11

回答下列問題：
（4）寫出碳酸的第一級電離平衡常數表達式：K₁=$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}]•[{H}^{+}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$．
（2）25℃時，等物質的量濃度的 a．CH₃COONa、b．NaCN、c．Na₂CO₃、d．NaHCO₃溶液的 pH 由大到小的順序為cbda  （填字母）．
（3）常溫下，0.1mol•L^-1的 CH₃COOH 溶液加水稀釋過程中，下列表達式的數據變大的是BD（填序號）
A．[H⁺]B.$\frac{{H}^{+}}{C{H}_{3}COOH}$        C．[H⁺]•[OH^-]D．$\frac{O{H}^{-}}{{H}^{+}}$
（4）25℃時，將 20mL 0.1  mol•L^-1 CH₃COOH 溶液和 20mL  0.1  mol•L^-1HSCN 溶液分別與 20mL 0.1  mol•L^-1NaHCO₃溶液混合，實驗測得產生的氣體體積（V）隨時間（t）的變化如圖1所示：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溶液的反應速率快，反應結束后所得兩溶液中，c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-）（填“＞”、“＜”或“=”）．

（5）體積均為 100mL pH=2 的 CH₃COOH 與一元酸 HX，加水稀釋過程中 pH 與溶液體積的關系如圖2所示，則 HX 的電離平衡常數小于（填“大于”、“小于”或“等于”）CH₃COOH 的電離平衡常數．
（6）25℃時，在 CH₃COOH 與 CH₃COONa 的混合溶液中，若測得 pH=6，
則溶液中 c（CH₃COO^-）-c（Na⁺）=9.9×10^-7 mol•L^-1（填精確值），$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=18．
（7）寫出少量 CO₂通入次氯酸鈉溶液中的離子方程式：CO₂+H₂O+ClO^-=HCO₃^-+HClO．

Answer 1

分析 （1）依據碳酸的電離平衡常數書寫；
（2）酸性溶液的pH＜7、中性溶液的pH=7、堿性溶液的pH＞7，且酸性越強，溶液的pH越小，堿性越強，溶液的pH越大；先根據溶液酸堿性對各物質進行分類，然后根據電解質的電離，鹽的水解程度大小判斷溶液中氫離子、氫氧根離子濃度，再判斷溶液pH大小；
（3）CH₃COOH溶液加水稀釋過程，促進電離，c（H⁺）減小，c（OH^-）增大，Kw不變；
（4）由生成二氧化碳的曲線斜率可知HSCN反應較快，則可知HSCN中中c（H⁺）較大，說明HSCN酸性較強，再利用鹽類水解的規律來分析離子濃度的關系；
（5）根據pH=-lgc（H⁺）計算出氫離子濃度，再根據Kw計算氫氧根濃度；由圖可知，稀釋相同的倍數，HX的pH變化程度大，則酸性HX強，電離平衡常數大；
（6）25℃時，混合液pH=6，c（H⁺）=1.0×10^-6mol/L，則由Kw可知，c（OH^-）=1.0×10^-8mol/L，由電荷守恒可知，c（CH₃COO^-）-c（Na⁺）=c（H⁺）-c（OH^-），根據緩沖溶液中的緩沖公式來計算$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$；
（7）次氯酸酸性大于HCO₃^-，小于碳酸，少量CO₂通入次氯酸鈉溶液中反應生成碳酸氫鈉和次氯酸．

解答 解：（1）碳酸的第一級電離平衡常數表達式：K₁=$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}]•[{H}^{+}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$；
故答案為：$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}]•[{H}^{+}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$；
（2）等物質的量濃度的a．CH₃COONa、b．NaCN、c．Na₂CO₃、d．NaHCO₃溶液，依據酸的電離平衡常數比較酸性強弱為：HSCN＞CH₃COOH＞H₂CO₃＞HCN＞HCO₃^-；水解程度SCN^-＜CH₃COO^-＜HCO₃^-＜CN^-＜CO₃^2-；
溶液的pH由大到小的順序為cbda；
故答案為：cbda；
（3）A．CH₃COOH溶液加水稀釋過程，雖促進電離，但c（H⁺）減小，故A不選；
B．$\frac{c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{n（{H}^{+}）}{n（C{H}_{3}COOH）}$，CH₃COOH溶液加水稀釋過程，促進電離，氫離子物質的量增大，醋酸物質的量減小，則稀釋過程中比值變大，故B選；
C．稀釋過程，c（H⁺）減小，c（OH^-）增大，c（H⁺）•c（OH^-）=Kw，Kw只受溫度影響所以不變，故C不選；
D．稀釋過程，c（H⁺）減小，c（OH^-）增大，則$\frac{c（O{H}^{_}）}{c（{H}^{+}）}$變大，故D選；
故答案為：BD；
（4）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溶液的反應速率快；＜．
（5）根據pH=-lgc（H⁺）=2，則氫離子濃度為10^-2，又Kw=c（H⁺）c（OH^-）=10^-14，所以氫氧根濃度為10^-12；由圖可知，稀釋相同的倍數，pH變化大的酸酸性強，由圖可知，HX的pH變化程度小，則HX酸性弱，電離平衡常數小，醋酸酸性強，電離程度大，則HX的電離平衡常數 小于CH₃COOH的電離平衡常數．
故答案為：小于；
（6）CH₃COOH與CH₃COONa的混合溶液中，存在電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CH₃COO^-），所以c（CH₃COO^-）-c（Na⁺）=c（H⁺）-c（OH^-）=10^-6mol/L-10^-8mol/L=9.9×10^-7mol/L；
根據緩沖公式pH=pKa-lg（$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$），25℃時CH₃COOH的 Ka=1.8×10^-5，pKa（CH₃COOH）=4.76，所以lg（$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$）=-1.24，即$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=18，
故答案為：9.9×10^-7；18；
（7）次氯酸酸性大于HCO₃^-，小于碳酸，少量CO₂通入次氯酸鈉溶液中反應生成碳酸氫鈉和次氯酸，反應的離子方程式為：CO₂+H₂O+ClO^-=HCO₃^-+HClO；
故答案為：CO₂+H₂O+ClO^-=HCO₃^-+HClO．

點評 本題考查弱電解質的電離、鹽類水解的關系，酸堿混合的定性判斷，注意平衡常數K只與溫度有關，題目以圖象題的形式較好的訓練學生利用信息來分析問題、解決問題的能力，注意把握題目的分析，題目難度中等．