Question

16．25℃时，部分物质的电离平衡常数如表所示：

化学式	CH3COOH	H2CO3	HClO
电离平衡常数	1.7×10-5mol•L-1	K1=4.4×10-7mol•L-1 K2=5.6×10-11mol•L-1	3.0×10-8 mol•L-1

请回答下列问题：
（1）同浓度的CH₃COO^-、HCO₃^-、CO₃^2-、ClO^-结合H⁺的能力由强到弱的顺序为CO₃^2-＞ClO^-＞HCO₃^-＞CH₃COO^-．
（2）常温下0.1mol•L^-1的CH₃COOH溶液在加水稀释过程中，下列表达式的数据一定变小的是A（填字母序号，下同）．
A．c（H⁺）                B．$\frac{c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$         C．c（H⁺）•c（OH^-）
D．$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$                   E． $\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$
若该溶液升高温度，上述5种表达式的数据增大的是ABCE．
（3）体积为10mL pH=2的醋酸溶液与一元酸HX溶液分别加水稀释至1000mL，稀释过程pH变化如图：则HX的电离平衡常数大于（填“大于”、“等于”或“小于”）醋酸的平衡常数．稀释后，HX溶液中由水电离出来的c（H+）大于（填“大于”、“等于”或“小于”）醋酸的溶液中由水电离出来的c（H⁺），理由是HX酸性强于CH₃COOH的，稀释后HX溶液中的c（H⁺）小于CH₃COOH溶液中的c（H⁺），所以其对水电离的抑制能力也较弱．
（4）已知100℃时，水的离子积为1×10^-12，该温度下测得某溶液pH=7，该溶液显碱（填“酸”、“碱”或“中”）性．将此温度下pH=1的H₂SO₄溶液aL与pH=11的NaOH溶液bL混合，若所得混合液pH=2，则a：b=11：9．

Answer 1

分析 （1）酸根离子对应酸的酸的电离平衡常数越大，则其结合氢离子能力越弱；
（2）CH₃COOH溶液加水稀释过程中，醋酸的电离程度增大，氢离子浓度、醋酸根离子浓度减小，但氢氧根离子浓度增大；由于温度不变，则电离平衡常数、水的离子积不变；升高温度后醋酸的电离程度增大，则溶液中氢离子浓度增大、水的离子积增大、电离平衡常数增大；
（3）由图可知，稀释相同的倍数，HX的pH变化程度大，则酸性HX强，电离平衡常数大；稀释后，HX电离生成的c（H⁺）小，对水的电离抑制能力小；
（4）100℃时，水的离子积为1×10^-12，c（H⁺）=10^-6mol/L，pH=6，为中性溶液，将此温度下pH=1的H₂SO₄溶液aL与pH=11的NaOH溶液bL混合，若所得混合液pH=2说明溶液显酸性，计算剩余氢离子浓度列式计算溶液体积比．

解答 解：（1）平衡常数越大，则其结合氢离子能力越弱，由于电离平衡常数CH₃COOH＞H₂CO₃＞HCO₃^-＞HClO，则同浓度CH₃COO^-、HCO₃^-、CO₃^2-、ClO^-结合H⁺的能力由强到弱的顺序为：CO₃^2-＞ClO^-＞HCO₃^-＞CH₃COO^-，
故答案为：CO₃^2-＞ClO^-＞HCO₃^-＞CH₃COO^-；
（2）A.0.1mol•L^-1的CH₃COOH溶液加稀释过程中，溶液中氢离子浓度减小，故A正确；
B.0.1mol•L^-1的CH₃COOH溶液加稀释过程中，各个微粒浓度减小，同时醋酸的电离向右移动，c（H⁺）减小的程度小于c（CH₃COOH）的减小程度，则$\frac{c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$增大，故B错误；
C．Kw=c（H⁺）•c（OH^-）只受温度的影响，温度不变则其值是一个常数，故C错误；
D．醋酸稀释，酸性减弱，c（H⁺）减小，水的离子积不变，则c（OH^-）增大，所以$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$增大，故D错误；
E.$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$为醋酸的电离平衡常数，由于温度不变，则水的电离平衡常数不变，故E错误；故选A，
若该溶液升高温度，醋酸、水的电离程度对增大，则溶液中氢离子、氢氧根离子浓度都增大，
A．升高温度后溶液中氢离子浓度c（H⁺）增大，故A正确；
B．升高温度后氢离子、氢氧根离子浓度都增大，醋酸的浓度减小，则$\frac{c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$的比值增大，故B正确；
C．c（H⁺）•c（OH^-）为水的离子积，升高温度后水的电离程度增大，则水的离子积增大，故C正确；
D．升高温度后氢氧根离子、氢离子浓度都增大，但氢氧根离子浓度增大的幅度大于氢氧根离子，所以$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$的比值减小，故D错误；
E.$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$为醋酸的电离平衡常数，升高温度后产生的电离平衡常数增大，故E正确；故选ABCE，
故答案为：A；ABCE；
（3）根据图象分析知道，起始是两种溶液中c（H⁺）相同，c（较弱酸）＞c（较强酸），稀释过程中较弱酸的电离程度增大，故在整个稀释过程中较弱酸的c（H⁺）一直大于较强酸的c（H⁺），稀释相同倍数，HX的pH变化比CH₃COOH的大，故HX酸性强，电离平衡常数大；HX酸性强于CH₃COOH的，稀释后HX溶液中c（H⁺）小于CH₃COOH溶液中的c（H⁺），所以对水的抑制能力减弱，
故答案为：大于；大于；HX酸性强于CH₃COOH的，稀释后HX溶液中的c（H⁺）小于CH₃COOH溶液中的c（H⁺），所以其对水电离的抑制能力也较弱．
（4）100℃时，水的离子积为1×10^-12，c（H⁺）=10^-6mol/L，pH=6，为中性溶液，该温度下测得某溶液pH=7，该溶液显碱性，将此温度下pH=1的H₂SO₄溶液aL与pH=11的NaOH溶液bL混合，若所得混合液pH=2说明溶液显酸性，c（H⁺）=$\frac{0.1mol/L×aL-bL×\frac{1{0}^{-12}}{1{0}^{-11}}}{aL+bL}$=10^-2mol/L，
a：b=11：9，
故答案为：碱； 11：9；

点评 本题考查了弱电解质的电离及其影响，题目难度中等，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力，明确温度、浓度等对电离平衡常数、水的离子积的影响为解答关键．