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已知0.1mol/L H2SO4在水中的第一步电离是完全的,第二步电离并不完全。常温下有0.1mol/L的以下几种溶液的电离度(即已经电离的分子数占原来分子总数的百分数)如下表,回答下列问题:

①H2SO4溶液中的HSO4
 
②NaHSO4溶液中的HSO4
 
③CH3COOH
 
④HCl溶液
 
10%
 
29%
 
1.33%
 
100%
 
(1)写出H2SO4在水中的电离方程式                      
(2)常温下,题设条件下的①溶液中c(H+)=          
(3)常温下,pH相同的上述几种溶液,其物质的量浓度由大到小的顺序是(填序号)  
(4)若将10mL题设条件下的NaHSO4溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合,则混合后溶液中离子浓度由大到小顺序为                                              
(5)根据题设条件计算CH3COOH的电离常数Ka         。若常温下,将b mol·L–1的CH3COONa液与0.01 mol·L–1的盐酸等体积混合,反应达平衡时,测得溶液的pH=7,用含b的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka                   

(1)H2SO4=HSO4+H+     HSO4H++ SO42–  (2分) (2)0.11 mol·L–1(2分)
(3)③②④①或③>②>④>①   (2分)
(4)c(Na+)>c(SO42–)>c(OH)>c(HSO4)>c(H+)     (2分)
(5)1.77×10–5或1.8×10–5 (2分)或(b-0.01)×10-5(2分)

解析试题分析:(1)已知0.1mol/L H2SO4在水中的第一步电离是完全的,第二步电离并不完全,所以硫酸在水中的电离方程式为H2SO4=HSO4+H+     HSO4H++ SO42–
(2)H2SO4  =   HSO4–  +   H+
0.1mol/L    0.1mol/L   0.1mol/L
HSO4–           H++ SO42–
0.1mol/L×10%   0.1mol/L×10%
所以溶液中氢离子浓度=0.1mol/L+0.1mol/L×10%=0.11mol/L
(3)硫酸是二元酸,第一步完全电离,第二步部分电离。盐酸是一元酸,完全电离。硫酸氢钠中HSO4的电离程度强于醋酸的电离程度,所以常温下,pH相同的上述几种溶液,其物质的量浓度由大到小的顺序是③>②>④>①。
(4)将10mL题设条件下的NaHSO4溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合,二者恰好反应生成硫酸钠,但由于SO42水解SO42+H2OHSO4+OH,因此溶液显碱性。又因为水还电离出OH,所以溶液中离子浓度大小顺序是c(Na+)>c(SO42–)>c(OH)>c(HSO4)>c(H+)。
(5)醋酸的电离度是1.33%,则
CH3COOHCH3COO-         +    H
起始浓度(mol/L)   0.1         0                0
转化浓度(mol/L) 0.1×1.33%  0.1×1.33%    0.1×1.33%
平衡浓度(mol/L)0.1-0.00133  0.00133       0.00133
所以该温度下醋酸的电离常数==1.77×10–5
反应达平衡时,测得溶液的pH=7,则根据电荷守恒可知c(CH3COO)+c(Cl)+c(OH)=c(Na)+c(H+),因此c(OH)=c(H+)=10-7mol/L、c(CH3COO)+c(Cl)=c(Na)=0.5bmol/L,所以c(CH3COO)=c(Na)-c(Cl)=0.5bmol/L-0.005mol/L。根据物料守恒可知溶液醋酸的浓度是0.5bmol/L-(0.5bmol/L-0.005mol/L)=0.005mol/L,所以该温度下醋酸的电离常数==(b-0.01)×10-5
考点:考查弱电解质的电离、氢离子浓度与电离平衡常数计算以及溶液中离子浓度大小比较

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