Question

17．分析、归纳、探究是学习化学的重要方法和手段之一．下面就电解质A回答有关问题（假定以下都是室温时的溶液）．
（1）电解质A的化学式为Na_nB，测得浓度为c mol/L的A溶液的pH=a．
①试说明H_nB的酸性强弱当a=7时，H_nB为强酸，当a＞7时H_nB为弱酸．
②当a=10时，A溶液呈碱性的原因是（用离子方式程式表示）B^n-+H₂O?HB^（n-1）-+OH^-．
③当a=10、n=1时，A溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（B^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．c（OH^-）-c（HB）=10^-10 mol/L．
④当n=1、c=0.1、溶液中c（HB）：c（B^-）=1：99时，A溶液的pH为11（保留整数值）．
（2）已知难溶电解质A的化学式为X_nY_m，相对分子质量为M，测得其饱和溶液的密度为ρ g/cm³，X^m+离子的浓度为c mol/L，则该难溶物X_nY_m的溶度积常数为K_sp=（$\frac{m}{n}$）^m•c^m+n，该温度下X_nY_m的溶解度S=$\frac{100cM}{1000ρn-cM}$．

Answer 1

分析 （1）①依据盐溶液PH分析判断对应酸碱的强弱，弱离子水解盐溶液显示了酸碱性；
②依据盐类水解的实质分析书写离子方程式；
③根据溶液中的pH、电荷守恒、物料守恒、盐的水解原理进行分析、计算、比较离子浓度大小；
④根据c（HB）：c（B^-）=1：99计算出水解生成氢氧根离子的浓度，再根据水的离子积计算出溶液中氢离子的浓度，然后计算pH；
（2）根据电解质A的化学式写出溶解平衡，根据溶度积常数表达式及题数中数据 计算出该难溶物X_nY_m的溶度积常数为K_sp，依据溶解度概念计算溶解度，计算100g水达到饱和溶解溶质质量．

解答 解：（1）①电解质A的化学式为Na_nB，测得浓度为c mol/L的A溶液的pH=a．当a=7说明是强酸强碱盐，H_nB为强酸，当a大于7，Na_nB为强碱弱酸盐，在溶液中发生了水解：B^n-+H₂O?HB^（n-1）-+OH^-，H_nB为弱酸，
故答案为：当a=7时，H_nB为强酸，当a＞7时H_nB为弱酸；
②Na_nB溶液的pH=10，Na_nB为强碱弱酸盐，在溶液中发生了水解：B^n-+H₂O?HB^（n-1）-+OH^-；
故答案为：B^n-+H₂O?HB^（n-1）-+OH^-；
③当a=10，n=1时，由于B^-离子水解，溶液呈碱性，溶液中B^-离子浓度减小，小于溶液中钠离子的浓度，水解是少量的，所以A溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为：c（Na⁺）＞c（B^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
溶液中存在电荷守恒：c（B^-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（Na⁺）；
物料守恒：c（Na⁺）=c（HB）+c（B^-）；
将钠离子浓度带入电荷守恒可得：c（B^-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（HB）+c（B^-），c（OH^-）-c（HB）=c（H⁺）=1×10^-10mol/L；
故答案为：c（Na⁺）＞c（B^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；1×10^-10 mol/L；
③当n=1、c=0.1，溶液中c（HB）：c（B^-）=1：99时，参与水解的B^-离子为1%，水解生成氢氧根离子浓度为：0.1mol/L×1%=0.001mol/L，则C（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-3}}$=1O^-11（mol/L），所以溶液的pH为11；
故答案为：11；
（2）已知难溶电解质A的化学式为X_nY_m，相对分子质量为M，测得其饱和溶液的密度为ρ g/cm³，X^m+离子的浓度为c mol/L，X_nY_m的溶解平衡为：X_nY_m（s）?nX^m+（aq）+mY^n-（aq），X^m+离子的浓度为c mol/L，Y^n-的浓度为$\frac{cm}{n}$mol/L，K_sp=cⁿ（X^m+）×c^m（Y^n-）=cⁿ×（$\frac{cm}{n}$）^m=（$\frac{m}{n}$）^m•c^m+n，
溶液为1L，溶液质量=1000×ρg/ml=1000ρg，溶质物质的量=$\frac{c}{n}$mol/L×1L×Mg/mol，溶解度S=100×$\frac{\frac{c}{n}M}{1000ρ-\frac{c}{n}×M}$=$\frac{100cM}{1000ρn-cM}$，
该温度下X_nY_m的溶解度S=$\frac{100cM}{1000ρn-cM}$；
故答案为：（$\frac{m}{n}$）^m•c^m+n，$\frac{100cM}{1000ρn-cM}$；

点评 本题考查了溶液pH的简单计算、溶液中离子浓度大小比较、难溶电解质的溶解平衡等知识，题目难度较大，注意掌握溶液中电荷守恒和物料守恒的应用，明确pH计算方法、溶度积常数的含义及计算方法是解题关键．