Question

12．电离平衡常数是衡量弱电解质电离程度的量．已知如表数据（25℃）：

化学式	电离平衡常数
HCN	K=4.9×10-10
CH3COOH	K=1.8×10-5
H2CO3	K1=4.4×10-7，K2=4.7×10-11

（1）25℃时，等浓度的三种溶液（a．NaCN溶液、b．Na₂CO₃溶液、c．CH₃COONa溶液）的pH由大到小的顺序为b＞a＞c．（填写序号）
（2）25℃时，向NaCN溶液中通入少量CO₂，所发生反应的化学方程式为NaCN+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HCN．
（3）现有浓度为0.02mol/L的HCN与0.01mol/L NaOH等体积混合后，测得C（Na⁺）＞C（CN^-），下列关系正确的是BD．
A．C（H⁺）＞C（OH^-）                B．C（H⁺）＜C（OH^-）
C．C（H⁺）+C（HCN）═C（OH^-）        D．C（HCN）+C（CN^-）=0.01mol/L
（4）浓的Al₂（SO₄）₃溶液和浓的小苏打（NaHCO₃）溶液混合可用于灭火，请用离子反应方程式表示灭火的原理Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑．
（5）已知NaHC₂O₄水溶液显酸性，请写出该溶液中各离子浓度的大小c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）；质子守恒表达式c（OH^-）=c（H⁺）-c（C₂O₄^2-）+c（H₂C₂O₄）．
（6）H₂C₂O₄溶液和KMnO₄酸性溶液可发生反应：H₂C₂O₄+MnO${\;}_{4}^{-}$+H⁺→CO₂+Mn²⁺+H₂O，若将该反应设计成原电池，请写出原电池的负极的电极反应H₂C₂O₄-2e=2CO₂+2H⁺，反应中每生成标况下4.48LCO₂气体，外电路中通过的电子的物质的量为0.2mol．

Answer 1

分析 （1）酸的电离平衡常数越大，其酸根离子水解程度越小，则相同浓度的钠盐溶液碱性越弱；
（2）NaCN和少量CO₂反应生成NaHCO₃、HCN；
（3）将0.02mol/L的HCN与0.01mol/L 的NaOH溶液等体积混合，溶液中的溶质是等物质的量浓度的NaCN、HCN，已知混合溶液中c（CN^-）＜c（Na⁺），根据电荷守恒可知c（H⁺）＜c（OH^-），混合溶液呈碱性，说明CN^-的水解程度大于HCN的电离程度，据此进行判断；
（4）铝离子与碳酸氢根离子发生双水解反应生成二氧化碳气体和氢氧化铝沉淀；
（5）根据草酸氢铵溶液显示酸性及电荷守恒判断溶液中各离子浓度大小；根据质子守恒写出草酸氢钠溶液中的质子守恒表达式；
（6）负极失去电子发生氧化反应，该反应中草酸失去电子生成二氧化碳气体，据此写出负极的电极反应式；根据化合价变化计算出生成4.48L二氧化碳转移的电子的物质的量．

解答 解：（1）电离平衡常数，CH₃COOH＞H₂CO₃＞HCN，等浓度的NaCN溶液、Na₂CO₃溶液、CH₃COONa溶液水解程度为：Na₂CO₃溶液＞NaCN溶液＞CH₃COONa溶液，故溶液的pH为：Na₂CO₃＞NaCN＞CH₃COONa，
故答案为：b＞a＞c；
（2）NaCN和少量CO₂反应生成NaHCO₃、HCN，反应方程式为：NaCN+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HCN，
故答案为：NaCN+CO₂+H₂O=NaHCO₃+HCN；
（3）将0.02mol/L的HCN与0.01mol/L 的NaOH溶液等体积混合，溶液中的溶质是物质的量浓度都为0.005mol•L^-1的NaCN、HCN，测得c（Na⁺）＞c（CN^-），根据电荷守恒可知：c（H⁺）＜c（OH^-），溶液呈碱性，所以HCN的浓度为0.005mol•L^-1，CN^-的浓度小于0.005mol•L^-1，
A．根据分析可知，溶液呈碱性，c（H⁺）＜c（OH^-），故A错误；
B．混合液呈碱性，则c（H⁺）＜c（OH^-），故B正确；
C．氢氧根离子浓度较小，c（CN^-）远远大于c（OH^-），故C错误；
D．根据物料守恒可知：c（HCN）+c（CN^-）=0.01mol/L，故D正确；
故答案为：BD；
（4）铝离子与碳酸氢根离子混合发生双水解生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，反应的离子方程式为：Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（5）草酸氢钠溶液显示酸性，则HC₂O₄^-的电离程度大于其水解程度，所以c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄），由于氢离子来自水的电离和HC₂O₄^-的电离，则c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-），HC₂O₄^-的水解程度较小，则c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-），所以溶液中各离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）；
草酸氢钠溶液中存在的质子守恒为：c（OH^-）=c（H⁺）-c （C₂O₄^2-）+c（H₂C₂O₄），
故答案为：c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）；c（OH^-）=c（H⁺）-c （C₂O₄^2-）+c（H₂C₂O₄）；
（6）H₂C₂O₄溶液和KMnO₄酸性溶液可发生反应：H₂C₂O₄+MnO₄^-+H⁺→CO₂+Mn²⁺+H₂O，若将该反应设计成原电池，负极失去电子发生氧化反应，该反应中草酸失去电子被氧化生成二氧化碳，则负极的电极反应式为：H₂C₂O₄-2e=2CO₂+2H⁺；
标准状况下4.48L二氧化碳的物质的量为：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，H₂C₂O₄中C元素的化合价为+3价，二氧化碳分子中C的化合价为+4价，则生成0.2mol二氧化碳转移的电子的物质的量为：0.2mol×（4-3）=0.2mol，
故答案为：H₂C₂O₄-2e=2CO₂+2H⁺； 0.2．

点评 本题考查了弱电解质的电离及其影响、离子浓度大小比较、原电池工作原理的应用等知识，题目难度中等，明确弱电解质的电离平衡及其影响因素、原电池工作原理为解答关键，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能力．