Question

8．已知25℃时部分弱电解质的电离平衡常数数据如表：

化学式	HSCN	CH3COOH	HCN	H2CO3	HClO
电离平衡常数	1.3×10-1	1.8×10-5	6.2×10-10	Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11	3.0×10-8

回答下列问题：
（1）写出碳酸的第一级电离平衡常数表达式：Ka₁=$\frac{c（{H}^{+}）c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$．
（2）物质的量浓度均为0.1mol/L的六种溶液：
a．CH₃COONa、b．Na₂CO₃、c．NaClO、d．NaHCO₃、e．NaSCN   f．NaCN
pH由大到小的顺序为b＞f＞c＞d＞a＞e（用编号填写）．
（3）25℃时，将20mL0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液和20mL0.1mol•L^-1HSCN溶液分别与20mL 0.1mol•L^-1NaHCO₃溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）的变化如图所示．反应初始阶段两种溶液产生CO₂气体的速率存在明显差异的原因是HSCN的酸性比CH₃COOH强，其溶液中c（H⁺）较大，故其溶液与NaHCO₃溶液的反应速率快反应结束后所得两溶液中，c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）25℃时，NaCN与HCN的混合溶液，若测得pH=8，则溶液中
c（Na⁺）-c（CN^-）=10^-6-10^-8mol/L（填代入数据后的计算式，不必算出具体数值）．$\frac{c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$=$\frac{6.2×1{0}^{-10}}{1{0}^{-8}}$ （填代入数据后的计算式，不必算出具体数值）．
（5）向NaClO溶液中通入少量的CO₂，发生反应的离子方程式为ClO^-+CO₂+H₂O═HClO+HCO₃^-．
（6）25C时，0.18mol/L醋酸钠溶液的PH约为9．

Answer 1

分析 （1）碳酸为二元弱酸，溶液中分步电离，电离平衡常数=$\frac{离子浓度积}{碳酸的浓度}$；
（2）电离平衡常数大小比较酸的强弱，酸越弱对应盐水解程度越大，以此解答该题；
（3）由生成二氧化碳的曲线斜率可知HSCN反应较快，则可知HSCN中中c（H⁺）较大，说明HSCN酸性较强，再利用盐类水解的规律来分析离子浓度的关系；
（4）25℃时，NaCN与HCN的混合溶液，若测得pH=8，则溶液中c（Na⁺）-c（CN^-）可以依据电荷守恒计算得到，溶液中HCN的电离平衡常数计算得到比值；
（5）酸性强弱HClO＞HCO₃^-，根据强酸制取弱酸知，二者反应生成碳酸氢钠和次氯酸；
（6）醋酸钠水解离子方程式为CH₃COO^-+H₂O=CH₃COOH+OH^-，设溶液中c（OH^-）=xmol/L，CH₃COONa水解程度很小，计算时可将CH₃COO^-的平衡浓度看成是CH₃COONa溶液的浓度，所以该溶液水解平衡常数K=$\frac{c（O{H}^{-}）c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{{x}^{2}}{0.18}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1..8×1{0}^{-5}}$，x=10^-5，溶液中c（H⁺）=$\frac{Kw}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$mol/L=10^-9mol/L，pH=-lgc（H⁺）．

解答 解：（1）碳酸为二元弱酸，溶液中分步电离，H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，一级电离平衡常数表达式：Ka₁=$\frac{c（{H}^{+}）c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$，
故答案为：$\frac{c（{H}^{+}）c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$；
（2）物质的量浓度均为0.1mol/L的六种溶液：a．CH₃COONa、b．Na₂CO₃、c．NaClO、d．NaHCO₃、e．NaSCN   f．NaCN，由电离平衡常数大小比较得到酸性，
HSCN＞CH₃COOH＞H₂CO₃＞HClO＞HCN＞HCO₃^-，则盐溶液的水解程度NaSCN＜CH₃COONa＜NaHCO₃＜NaClO＜NaCN＜Na₂CO₃ ，pH由大到小的顺序为：b＞f＞c＞d＞a＞e，
故答案为：b＞f＞c＞d＞a＞e；
（3）由K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5和K_a（HSCN）=0.13可知，CH₃COOH的酸性弱于HSCN的，即在相同浓度的情况下HSCN溶液中H⁺的浓度大于CH₃COOH溶液中H⁺的浓度，浓度越大反应速率越快；又酸越弱，反应生成的相应的钠盐越易水解，即c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-），
故答案为：HSCN的酸性比CH₃COOH强，其溶液中c（H⁺）较大，故其溶液与NaHCO₃溶液的反应速率快；＜；
（4）25℃时，NaCN与HCN的混合溶液，若测得pH=8，溶液中c（H⁺）=10^-8mol/L，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$=10^-6mol/L，溶液中存在电荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CN^-）+c（OH^-），则溶液中c（Na⁺）-c（CN^-）=c（OH^-）-c（H⁺）=10^-6mol/L-10^-8mol/L，NaCN与HCN的混合溶液中HCN存在电离平衡：HCN?H⁺+CN^-，K=$\frac{c（{H}^{+}）c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$=6.2×10^-10，得到$\frac{c（C{N}^{-}）}{c（HCN）}$=$\frac{6.2×1{0}^{-10}}{1{0}^{-8}}$
故答案为：10^-6-10^-8；$\frac{6.2×1{0}^{-10}}{1{0}^{-8}}$；
（5）酸性强弱HClO＞HCO₃^-，根据强酸制取弱酸知，二者反应生成碳酸氢钠和次氯酸，离子方程式为ClO^-+CO₂+H₂O═HClO+HCO₃^-，
故答案为：ClO^-+CO₂+H₂O═HClO+HCO₃^-；
（6）醋酸钠水解离子方程式为CH₃COO^-+H₂O=CH₃COOH+OH^-，设溶液中c（OH^-）=xmol/L，CH₃COONa水解程度很小，计算时可将CH₃COO^-的平衡浓度看成是CH₃COONa溶液的浓度，所以该溶液水解平衡常数K=$\frac{c（O{H}^{-}）c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$=$\frac{Kw}{Ka}$=$\frac{{x}^{2}}{0.18}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1..8×1{0}^{-5}}$，x=10^-5，溶液中c（H⁺）=$\frac{Kw}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$mol/L=10^-9mol/L，pH=-lgc（H⁺）=9．
故答案为：9．

点评 本题以弱电解质的电离为载体考查了离子方程式的书写、酸性强弱判断，根据电离平衡常数确定酸性强弱，再结合强酸制取弱酸来分析解答，物质的量不同导致其反应方程式不同，为易错点，题目难度中等．