题目内容

20.按要求填写下列相关内容:
(1)在常温下,有体积为Va升、pH值为a的稀硫酸和体积为Vb升,pH值为b的烧碱溶液混和,若所得混合液为中性.如果a+b=13,则Va:Vb=1:10.
某温度时,水的离子积常数KW=1×10-13.在此温度下,将pH=a的硫酸溶液Va L与pH=b的NaOHVb L混合,若所得混合液为中性,如果a+b=13,则Va:Vb=1:1.
(2)中和相同体积,相同pH的Ba(OH)2、NaOH、和NH3•H2O三种稀溶液所用相同浓度的盐酸的体积分别为V1、V2、V3,则三者关系为V3>V2=V1
(3)今有 a.盐酸        b.硫酸        c.醋酸      三种酸:
①在同体积、同pH的三种酸中,分别加入足量的碳酸钠粉末,在相同条件下产生CO2的体积由大到小的顺序是c>a=b.(填酸的序号和符号>、<、=表示,下同).
②在同体积、同pH的三种酸中,同时加入形状、密度、质量完全相同的锌粒,若产生相同体积的氢气(同温同压下),则开始反应时速率大小关系是b=a=c,反应所用时间长短关系是b=a>c.

分析 (1)在常温下,有体积为Va升、pH值为a的稀硫酸和体积为Vb升,pH值为b的烧碱溶液混和,若所得混合液为中性.说明氢离子和氢氧根离子前后反应,得到:
Va×10-a=V$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-b}}$,如果a+b=13,计算得到Va:Vb
根据该温度下水的离子积计算出氢氧化钠的浓度、硫酸中氢离子浓度,然后根据反应后溶液显示中性计算出两溶液的体积之比;
(2)等体积、等pH的Ba(OH)2、NaOH中,c(OH-)相同,但NH3•H2O为弱碱,等pH时,其浓度大于NaOH,然后结合酸碱中和时c(OH-)越大,消耗酸越多;
(3)①同体积,同pH的三种酸中,盐酸和硫酸中氢离子的物质的量相等,醋酸溶液中醋酸的物质的量大于盐酸,酸中氢离子的物质的量与生成二氧化碳的体积成正比;
②反应速率与氢离子浓度成正比;酸中氢离子浓度越大,反应速率越快,反应时间越短,反应过程中醋酸不断电离.

解答 解:(1)体积为Va升、pH值为a的稀硫酸和体积为Vb升,pH值为b的烧碱溶液混和,若所得混合液为中性.说明氢离子和氢氧根离子前后反应,得到:
Va×10-a=V$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-b}}$,如果a+b=13,计算得到Va:Vb =10-14+a+b=10-10=1:10;
若所得混合溶液为中性,pH=b的NaOH溶液中c(H+)=10-bmol/L,c(OH-)=$\frac{1×1{0}^{-13}}{1{0}^{-b}}$mol/L
pH=a的硫酸溶液中c(H+)=10-amol/L,因c(H+)×Va=c(OH-)×Vb,则10-a×Va=$\frac{1×1{0}^{-13}}{1{0}^{-b}}$×Vb,则Va:Vb=1:1,
故答案为:1:10;1:1;
(2)等体积、等pH的Ba(OH)2、NaOH中,c(OH-)相同,滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和,用去酸的体积V1=V2
但NH3•H2O为弱碱,等pH时,其浓度大于NaOH,滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和,弱碱继续电离产生氢氧根离子,则消耗酸多,即V2<V3
所以消耗酸的体积关系为:V3>V2=V1
故答案为:V3>V2=V1
(3)醋酸和盐酸都是一元酸,醋酸是弱酸,盐酸是强酸,硫酸是二元强酸,所以醋酸中存在电离平衡,氯化氢和硫酸完全电离,
①同体积,同pH的三种酸中,盐酸和硫酸中氢离子的物质的量相等,醋酸溶液中醋酸的物质的量大于盐酸,分别加入足量的碳酸钠粉末,氢离子的物质的量越大,生成的二氧化碳体积越大,硫酸和盐酸中生成的二氧化碳体积相同,醋酸中生成的二氧化碳体积最大,所以在相同条件下产生CO2的体积由大到小的顺序是c>a=b,
故答案为:c>a=b;
②反应速率与氢离子浓度成正比,开始时这三种溶液中氢离子浓度相等,所以开始反应速率相等,随着反应的进行,醋酸不断电离出氢离子,盐酸和硫酸不再电离出氢离子,所以反应过程中氢离子浓度醋酸最大,硫酸和盐酸中相等,所以反应速率醋酸>硫酸=盐酸,则反应时间c<a=b,
故答案为:a=b=c;c<a=b.

点评 本题考查了弱电解质的电离,明确弱电解质电离特点是解本题关键,知道反应过程、稀释构成中醋酸都不断电离出氢离子,反应速率只与氢离子浓度有关,与电解质强弱无关,为易错点,题目难度中等.

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