Question

19．盐酸、醋酸和碳酸是化学实验和研究中常用的几种酸．室温下：Ka（CH₃COOH）=1.7×10^-5 mol/L；H₂CO₃的电离常数Ka₁=4.2×10^-7mol•L^-1、Ka₂=5.6×10^-11mol•L^-1
（1）①请用离子方程式解释碳酸氢钠水溶液显碱性的原因HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
②常温下，物质的量浓度相同的下列四种溶液：
a、碳酸钠溶液     b、醋酸钠溶液    c、氢氧化钠溶液   d、氢氧化钡溶液．
其pH由大到小的顺序是：dcab（填序号）．
（2）某温度下，pH均为4的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，其pH随溶液体积变化的曲线如图4，其中a、b、c三点对应的溶液中水的电离程度由大到小的顺序是b=c＞a；该醋酸溶液稀释过程中，下列
各量一定变小的是bd．
a．c（OH^-）                        b． c（H⁺）
c.$\frac{c（C{H}_{3}COOH）c（O{H}^{-}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$              d．$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（{H}^{+}）}$
（3）以0.10mol•L^-1NaOH为标准液，测定某盐酸的浓度．取20.00mL待测盐酸溶液放入锥形瓶中，并滴加2～3滴酚酞作指示剂，用NaOH标准溶液进行滴定．重复上述滴定操作2～3次，记录数据如下．

实验编号	氢氧化钠溶液的浓度 （mol•L-1）	滴定完成时，氢氧化钠溶液滴入的体积（mL）	待测盐酸的体积（mL）
1	0.10	24.12	20.00
2	0.10	23.88	20.00
3	0.10	24.00	20.00

①滴定达到终点的标志是最后一滴NaOH溶液加入，溶液由无色恰好变成浅红色且半分钟内不褪色．
②根据上述数据，可计算出该盐酸的浓度约为0.12mol•L^-1  mol•L^-1
（4）在t℃时，某NaOH稀溶液中c（H⁺）=10^-a mol•L^-1，c（OH^-）=10^-b mol•L^-1，已知a+b=13，则：
①该温度下水的离子积常数Kw=10^-13mol²•L^-2．  
②在该温度下，将100mL0.1mol•L^-1的稀H₂SO₄与100mL0.4mol•L^-1的NaOH溶液混合后，溶液的pH=12．

Answer 1

分析 （1）①NaHCO₃是强碱弱酸酸式盐，HCO₃^-水解程度大于电离程度导致溶液呈碱性；
②ab是盐，弱酸根离子水解导致溶液呈碱性；cd是可溶性强碱，溶液中c（OH^-）越大，溶液的碱性越强；
（2）醋酸是弱酸，盐酸是强酸，pH相同的醋酸和盐酸，加水稀释过程中醋酸电离出氢离子导致稀释相同倍数时pH醋酸＜盐酸，所以pH变化大的是盐酸、变化小的是醋酸，根据图知，上边曲线表示盐酸、下边曲线表示醋酸，
酸抑制水电离，酸中氢离子浓度越大其抑制水电离程度越大；
加水稀释促进醋酸电离，但醋酸电离增大程度小于溶液体积增大程度，所以溶液中c（H⁺）、c（CH₃COOH）、c（CH₃COO^-）都减小，温度不变，水的离子积常数不变，则溶液中c（OH^-）增大；
（3）①如溶液颜色变化且半分钟内不变色，可说明达到滴定终点；
②先判断数据的合理性，求出标准NaOH溶液体积，然后依据c（待测）=$\frac{c（标准）．V（标准）}{V（待测）}$求出即可；
（4）①溶液中的离子积Kw=C（H⁺）×c（OH^-）=10^-a×10^-b=10^-（a+b）=10^-13；
②根据混合溶液的酸碱性计算氢离子浓度，从而计算溶液的pH．

解答 解：（1）①NaHCO₃是强碱弱酸酸式盐，HCO₃^-水解程度大于电离程度导致溶液呈碱性，水解离子方程式为HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，故答案为：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
②ab是盐，弱酸根离子水解导致溶液呈碱性，碳酸根离子水解程度大于醋酸根离子，所以碱性a＞b；cd是可溶性强碱，溶液中c（OH^-）越大，溶液的碱性越强，d中氢氧根离子浓度大于c，所以碱性d＞c，
碱的碱性大于盐，所以pH大小顺序是d＞c＞a＞b，故答案为：dcab；
（2）醋酸是弱酸，盐酸是强酸，pH相同的醋酸和盐酸，加水稀释过程中醋酸电离出氢离子导致稀释相同倍数时pH醋酸＜盐酸，所以pH变化大的是盐酸、变化小的是醋酸，根据图知，上边曲线表示盐酸、下边曲线表示醋酸，
酸抑制水电离，酸中c（H⁺）越大其抑制水电离程度越大，根据图知，c（H⁺）a＞b=c，所以抑制水电离程度a＞b=c，则水的电离程度b=c＞a；
加水稀释促进醋酸电离，但醋酸电离增大程度小于溶液体积增大程度，所以溶液中c（H⁺）、c（CH₃COOH）、c（CH₃COO^-）都减小，温度不变，水的离子积常数不变，则溶液中c（OH^-）增大，
a．溶液中c（H⁺）、c（CH₃COOH）、c（CH₃COO^-）都减小，温度不变，水的离子积常数不变，则溶液中c（OH^-）增大，故错误；
b．水稀释促进醋酸电离，但醋酸电离增大程度小于溶液体积增大程度，所以溶液中c（H⁺） 变小，故正确；c.$\frac{c（C{H}_{3}COOH）c（O{H}^{-}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$=$\frac{c（C{H}_{3}COOH）．c（{H}^{+}）．c（O{H}^{-}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）．c（{H}^{+}）}$=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$，温度不变、离子积常数和电离平衡常数不变，所以该比值不变，故错误；             
d．加水稀释促进醋酸电离，则醋酸的物质的量减小、氢离子物质的量增大，所以$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（{H}^{+}）}$减小，故正确；
故答案为：b=c＞a；bd；
（3）①滴定时，当溶液颜色变化且半分钟内不变色，可说明达到滴定终点，即酚酞在酸中为无色，在碱性溶液中显浅红色，故答案为：最后一滴NaOH溶液加入，溶液由无色恰好变成浅红色且半分钟内不褪色；
②得出V（标准）=$\frac{23.88+24.00+24.12}{3}$=24.00mL，c（待测）=$\frac{0.1mol/L×24.00mL}{20.00mL}$=0.12mol/L，故答案为：0.12mol/L；
c（待测）=$\frac{c（标准）．V（标准）}{V（待测）}$求出即可；
（4）①溶液中的离子积Kw=C（H⁺）×c（OH^-）=10^-a×10^-b=10^-（a+b）=10^-13，故答案为：10^-13；
②混合溶液中c（OH^-）=$\frac{（0.4mol/L-0.1mol/L×2）×0.1L}{0.1L×2}$=0.1mol/L，该溶液中c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-13}}{0.1}$mol/L=10^-12mol/L，则溶液的pH=-lg10^-12=12，
故答案为：12．

点评 本题考查弱电解质的电离、酸碱混合溶液定性判断等知识点，侧重考查计算及分析能力，明确弱电解质电离特点是解本题关键，难点是有关溶液pH的计算，题目难度中等．