Question

【题目】已知甲酸的酸性强于醋酸。

(1)醋酸铵溶液呈中性，则甲酸铵溶液的pH____7（填“>”、“<”或“=”）；若HCOONH4、NH4HSO4、NH4Cl三种溶液中的c(NH4+)相同，则c(HCOONH4)、c(NH4Cl)、c(NH4HSO4)的由大到小的顺序是_____________________________________。

(2)常温下0.01 mol·L-1 的氨水中 ，该溶液的pH为_________。向0.01 mol·L-1的甲酸溶液中逐滴加入0.01 mol·L-1的氨水，该过程中的离子浓度关系不可能为__________。

A．c(HCOO-)>c(H+)>c(NH4+)>c(OH-) B．c(HCOO-)> c(NH4+)> c(H+) >c(OH-)

C．c(HCOO-)= c(NH4+) > c(H+) =c(OH-) D．c(HCOO-)> c(NH4+)>c(OH-)> c(H+)

E．c(NH4+)>c(HCOO-)> c(OH-)>c(H+)

(3)如图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂a附近的pH_______（填“增大”、“不变”或“减小”），催化剂b表面发生的电极反应式为___________________。

(4)常温下，0.02 mol·L-1的HCOONa溶液pH=8，则常温下HCOOH的电离常数Ka约为_____________。

Answer 1

【答案】< c(HCOONH4)>c(NH4Cl)> c(NH4HSO4) 10 D 减小 CO2＋2H＋＋2e－=HCOOH 2×10-4 (mol·L-1)

【解析】

(1)CH3COONH4溶液呈中性，说明水解程度：CH3COO-=NH4+，酸性：HCOOH＞CH3COOH据此分析，根据HCOO-、H+对NH4+水解程度影响判断，c(NH4+)相同时三种铵盐浓度的大小；

(2)结合水的离子积常数计算；

分析氨水和甲酸反应各阶段溶质，溶液的酸碱性，结合电荷守恒、物料守恒判断；

(3)根据图知，a上水失电子生成氧气和氢离子；b上二氧化碳得电子和氢离子反应生成HCOOH；

(4)混合溶液的pH=8，分析溶液中c(H+)、c(OH-)、c(Na+)浓度，结合电荷守恒、物料守恒计算电离常数 。

(1)CH3COONH4溶液呈中性，说明水解程度：CH3COO-=NH4+，酸性：HCOOH＞CH3COOH，则水解程度：HCOO-＜NH4+，所以溶液呈酸性；HCOO-促进NH4+水解、H+抑制NH4+水解，NH4+水解程度越大，c(NH4+)相同的这三种铵盐浓度越大，所以c(NH4+)相同时，c(HCOONH4)、c(NH4Cl)、c(NH4HSO4)由大到小的顺序是c(HCOONH4)>c(NH4Cl)> c(NH4HSO4) ；

(2)常温下0.01 molL-1的氨水中，c(H+)×c(OH-)=1×10-14，则c(H+)=1×10-10，pH=-lgc(H+)=10；

A．氨水的量很少时，溶液呈酸性，则c(H+)＞c(OH-)，根据电荷守恒得c(HCOO-)＞c(NH4+)，因为氨水的量很少，所以存在c(H+)＞c(NH4+)，则存在 c(HCOO-)＞c(H+)＞c(NH4+)＞c(OH-)，故A不符合题意；

B．当二者恰好完全反应时，甲酸铵溶液呈酸性，则c(H+)＞c(OH-)，根据电荷守恒得c(HCOO-)＞c(NH4+)，但是甲酸根离子和铵根离子水解程度都较小，所以存在c(HCOO-)＞c(NH4+)＞c(H+)＞c(OH-)，故B不符合题意；

C．混合溶液呈中性，则c(H+)=c(OH-)，根据电荷守恒得c(HCOO-)=c(NH4+)，水的电离程度较小，所以存在c(HCOO-)=c(NH4+)＞c(H+)=c(OH-)，故C不符合题意；

D．如果溶液呈碱性，则c(OH-)＞c(H+)，根据电荷守恒得c(NH4+)＞c(HCOO-)，所以不存在c(HCOO-)＞c(NH4+)＞c(OH-)＞c(H+)，故D符合题意；

E．如果溶液呈碱性，则c(OH-)＞c(H+)，根据电荷守恒得c(NH4+)＞c(HCOO-)，氨水的量小于甲酸铵，则存在c(NH4+)＞c(HCOO-)＞c(OH-)＞c(H+)，故E不符合题意；

(3)根据图知，a上水失电子生成氧气和氢离子，负极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，因为有氢离子生成导致溶液pH减小；b上二氧化碳得电子和氢离子反应生成HCOOH，电极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH；

(4)混合溶液的pH=8，则溶液中c(H+)=1×10-8，溶液中c(OH-)=1×10-6，钠离子不水解则溶液中c(Na+)=0.02mol/L，根据电荷守恒得c(HCOO-)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-)=(0.02+1×10-8-1×10-6)mol/L，根据物料守恒得c(HCOOH)=[0.02-(0.02+1×10-8-1×10-6)]mol/L=(1×10-6-1×10-8)mol/L，电离平衡常数。