Question

19．实验一：某化学小组为比较盐酸和醋酸的酸性，设计了如下实验方案．装置如图：
实验方案：在两试管中分别加入过量镁条，同时将两注射器中的溶液注入相应试管中，观察产生氢气的速率和体积．
（1）盐酸与镁反应的离子方程式为Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑．
（2）在上述实验方案中有一明显欠缺，该欠缺是没有说明两种酸的浓度相等．
（3）在欠缺已经改正的方案下，反应起始时，产生氢气的速率关系应是盐酸的快，醋酸的慢；最终产生氢气的体积关系应是体积相等．
（4）实验中产生的氢气体积比理论值高，可能原因是反应放热，过量镁与水反应．
（5）通过比较起始反应的速率可以得出的结论是盐酸酸性比醋酸强．
（6）除上述方法外，还可以通过其他方法比较盐酸和醋酸的酸性，请写出其中一种更简单的方法测定同浓度的盐酸和醋酸的pH
测定醋酸钠和氯化钠溶液的pH．
实验二：某二元酸（H₂B）在水中的电离方程式是：H₂B=H⁺+HB^-      HB^-?H⁺+B^2-
回答下列问题：
（1）请判断H₂B是强电解质还是弱电解质？强电解质
（2）已知0.1mol•L^-1NaHB溶液的pH=2，则0.1mol•L^-1 H₂B溶液中氢离子的物质的量浓度应＜0.11mol•L^-1（填“＜”，“＞”或“=”）
（3）在0.1mol/L的Na₂B溶液中，下列离子浓度关系式正确的是CD．
A．c（H⁺）+c（HB^-）+c（H₂B）=0.1mol/L         B．c（Na⁺）+c（OH^-）═c（H⁺）+c（HB^-）
C．c（Na⁺）+c（H⁺）═c（OH^-）+c（HB^-）+2c（B^2-）   D．c（Na⁺）═2c（B^2-）+2c（HB^-）
（4）0.1mol/LNaHB溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是c（Na⁺）＞c（HB^-）＞c（H⁺）＞c（B^2-）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 实验一：（1）镁与盐酸反应生成氯化镁和氢气，据此写出反应的离子方程式；
（2）两种酸的浓度必须相等，才能比较反应速率快慢；
（3）醋酸为弱酸，溶液中只能部分电离出氢离子，则醋酸与镁的在开始时反应速率较小；由于两种酸的物质的量相等，则生成氢气的最终体积相等；
（4）该反应放热，过量镁与水反应生成了氢气；
（5）盐酸醋酸氢气速率快、醋酸慢，说明盐酸的酸性较强；
（6）比较酸的强弱，还可以测定相同浓度的醋酸和盐酸溶液的pH，或沉淀醋酸钠和氯化钠溶液的pH；
实验二：（1）在水溶液里或熔融状态下部分电离的电解质为弱电解质，完全电离的电解质为强电解质；
（2）根据电离方程式知，HA^-只电离不水解，0.1mol•L^-1NaHA溶液的pH=2，则HA^-电离出氢离子浓度为0.01mol/L，H₂A第一步电离出的氢离子抑制第二步电离；
（3）根据二元酸的电离方程式知，B^2-只发生第一步水解，根据溶液中的电荷守恒、物料守恒及质子守恒进行判断；
（4）根据离子是否电离确定钠离子和酸式酸根离子浓度大小，根据溶液的酸碱性确定氢离子和氢氧根离子浓度相对大小，根据离子来源确定氢离子和B离子相对大小．

解答 解：实验一：（1）镁与盐酸反应的离子方程式为：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，
故答案为：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑；
（2）根据产生氢气的速率判断酸性强弱时，必须指出醋酸和盐酸的浓度相等，否则无法比较，
故答案为：没有说明两种酸的浓度相等；
（3）醋酸为弱酸，盐酸为强酸，浓度相等时醋酸中氢离子浓度小于盐酸，则与镁的反应中，盐酸的快，醋酸的慢；由于醋酸和盐酸的浓度、体积相等，镁过量，则最终生成氢气的体积相等，
故答案为：盐酸的快，醋酸的慢； 体积相等；
（4）镁在加热条件下能够与水反应，所以该反应放热，导致过量镁与水反应生成氢气，所以产生的氢气比理论值高，
故答案为：反应放热，过量镁与水反应；
（5）根据醋酸、盐酸与镁反应产生氢气的速率可知，盐酸中氢离子浓度大于醋酸，则盐酸的酸性大于醋酸，
故答案为：盐酸酸性比醋酸强；
（6）判断醋酸和盐酸的酸性强弱，还可以通过测定同浓度的盐酸和醋酸的pH或测定醋酸钠和氯化钠溶液的pH进行判断，
故答案为：测定同浓度的盐酸和醋酸的pH；测定醋酸钠和氯化钠溶液的pH；
实验二：（1）根据H₂A=H⁺+HA^-知，H₂A第一步完全电离，所以为强电解质，
故答案为：强电解质；
（2）根据电离方程式知，HA^-只电离不水解，0.1mol•L^-1NaHA溶液的pH=2，则HA^-电离出氢离子浓度为0.01mol/L，H₂A第一步完全电离生成0.1mol/L的氢离子，第一步电离出的氢离子抑制第二步电离，所以第二步电离出的氢离子浓度小于0.01mol/L，则H₂A溶液中氢离子的物质的量浓度应小于0.11mol/L，
故答案为：＜；
（3）A．H₂B第一步完全电离，所以溶液中不存在H₂B，应该为c（B^2-）+c（HB^- ）=0.1mol/L，故A错误；
B．H₂B第一步完全电离，所以溶液中不存在H₂B，溶液中存在质子守恒，根据质子守恒得：c（OH^-）=c（H⁺）+c（HB^-），故B错误；
C．根据电荷守恒得：c（Na⁺）+c（H⁺ ）=c（OH^- ）+c（HB^-）+2c（B^2- ），故C正确；
D．根据物料守恒得：c（Na⁺）=2c（B^2- ）+2c（HB^- ），故D正确；
故答案为：CD；
（4）钠离子不电离，HB^-能电离，所以c（Na⁺）＞c（HB^-），根据（3）知，溶液呈酸性，则c（H⁺）＞c（OH^-），水和HB^-都电离出氢离子，则c（H⁺）＞c（B^2-），所以该溶液中离子浓度大小顺序是c（Na⁺）＞c（HB^-）＞c（H⁺）＞c（B^2-）＞c（OH^-），
故答案为：c（Na⁺）＞c（HB^-）＞c（H⁺）＞c（B^2-）＞c（OH^-）．

点评 本题考查了酸性强弱比较、离子浓度大小比较、溶解度在的电离平衡及其影响等知识，注意掌握判断酸性强弱的方法，明确弱电解质的电离平衡及其影响因素，能够根据电荷守恒、物料守恒、质子守恒及盐的水解原理判断各离子浓度大小．