Question

15．电离平衡常数（用K_a表示）的大小可以判断电解质的相对强弱．25℃时，有关物质的电离平衡常数如下表所示：

化学式	HF	H2CO3	HClO
电离平衡常数（Ka）	7.2×10-4	K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11	3.0×10-8

（1）已知25℃时，①HF（aq）+OH^-（aq）═F^-（aq）+H₂O（l）△H=-67.7 kJ/mol，
②H⁺（aq）+OH^-（aq）═H₂O（l）△H=-57.3 kJ/mol，
氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为HF（aq）?H⁺（aq）+F^-（aq）△H=-10.4kJ•mol^-1．
（2）将浓度为0.1 mol/L HF溶液加水稀释一倍（假设温度不变），下列各量增大的是CD．
A．c（H⁺）　　　　　　　　　　　　　　　B．c（H⁺）•c（OH^-）
C．$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{-}）}$　　　　　　　　　　　　　　　D．$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$
（3）在20 mL 0.1 mol/L氢氟酸中加入V mL 0.1 mol/L NaOH溶液，测得混合溶液的pH变化曲线如图所示，下列说法正确的是BC．
A．pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中，由水电离出的c（H⁺）相等
B．①点时pH=6，此时溶液中，c（F^-）-c（Na⁺）=9.9×10^-7mol/L
C．②点时，溶液中的c（F^-）=c（Na⁺）
D．③点时V=20 mL，此时溶液中c（F^-）＜c（Na⁺）=0.1 mol/L
（4）物质的量浓度均为0.1 mol/L的下列四种溶液：①Na₂CO₃溶液　②NaHCO₃溶液　③NaF溶液④NaClO溶液．依据数据判断pH由大到小的顺序是①＞④＞②＞③．
（5）Na₂CO₃溶液显碱性是因为CO${\;}_{3}^{2-}$水解的缘故，请设计简单的实验事实证明之在碳酸钠溶液中滴入酚酞溶液变红，再加入BaCl₂溶液后产生沉淀且红色褪去或变浅．
（6）长期以来，一直认为氟的含氧酸不存在．1971年美国科学家用氟气通过细冰末时获得HFO，其结构式为H-O-F．HFO与水反应得到HF和化合物A，每生成1 mol HF转移1mol电子．

Answer 1

分析 （1）先写出目标反应的热化学方程式，然后根据盖斯定律及已知热化学方程式，通过①-②可得目标反应的热化学方程式；
（2）氢氟酸是弱电解质，溶液中存在电离平衡，加水稀释其溶液促进氢氟酸电离，注意水的离子积常数只与温度有关；
（3）A．酸或碱抑制了水电离，含有弱根离子的盐促进水电离；
B．在①点时pH=6，溶液显示酸性，根据电荷守恒分析；
C．在②点时，溶液为中性，根据电荷守恒分析离子浓度大小；
D．等物质的量的氢氟酸和氢氧化钠恰好反应生成氟化钠，溶液呈碱性，根据电荷守恒判断，注意等体积混合时，不水解离子浓度变为原来的一半；
（4）电离常数越大，酸性越强，其盐的水解能力越小，溶液的pH越小；
（5）设计实验使溶液中的CO₃^2-由有到无，再根据酚酞的颜色变化起作用的是否是碳酸根离子；
（6）根据原子守恒确定A，再根据化合价变化计算转移电子．

解答 解：（1）①HF（aq）+OH^-（aq）═F^-（aq）+H₂O（l）△H=-67.7kJ•mol^-1，
②H⁺（aq）+OH^-（aq）═H₂O（l）△H=-57.3kJ•mol^-1，
结合盖斯定律①-②得到：HF（aq）?H⁺（aq）+F^-（aq）△H=-10.4kJ•mol^-1，
故答案为：HF（aq）?H⁺（aq）+F^-（aq）△H=-10.4kJ•mol^-1；
（2）氢氟酸是弱电解质，溶液中存在电离平衡，加水稀释其溶液促进氢氟酸电离，
A．稀释过程中促进氢氟酸电离，但c（H⁺）减小，故A错误；
B．温度不变，水的离子积常数不变，所以c（H⁺）•c（OH^-）不变，故B错误；
C．稀释过程中促进氢氟酸电离，氢离子个数增大，氟化氢分子个数减小，所以$\frac{c（{H}^{+}）}{c（HF）}$增大，故C正确；
D．稀释过程中促进氢氟酸电离，氢离子浓度降低，氢氧根离子浓度增大，所以$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$增大，故D正确；
故答案为：CD；
（3）A．氢氟酸抑制水电离，氟化钠促进水电离，所以pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中，由水电离出的c（H⁺）不相等，故A错误；
B．①点时pH=6，溶液中存在电荷守恒，c（F^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），所以c（F^-）-c（Na⁺）=c（H⁺）-c（OH^-）=9.9×10^-7mol/L，故B正确；
C．②点时，溶液呈中性，c（OH^-）=c（H⁺），溶液中存在电荷守恒，c（F^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），所以c（F^-）=c（Na⁺），故C正确；
D．③点时V=20mL，此时溶液中溶质在氟化钠，溶液呈碱性，根据电荷守恒知c（F^-）＜c（Na⁺），但等体积混合时不水解的离子浓度变为原来的一半，所以c（F^-）＜c（Na⁺）=0.05mol/L，故D错误；
故选BC；
（4）电离常数越大，酸性越强，其盐的水解能力越小，溶液的pH越小，所以酸性③＞②＞④＞①，所以溶液的pH：①＞④＞②＞③；
故答案为：①＞④＞②＞③；
（5）为证明纯碱溶液呈碱性是由CO₃^2-引起的，就设计一个使溶液中的碳酸根离子由有到无的实验，根据溶液中酚酞颜色的变化判断，所以设计的实验为：在碳酸钠溶液中滴入酚酞溶液变红，再加入BaCl₂溶液后产生沉淀且红色褪去或变浅，则说明Na₂CO₃溶液显碱性是因为CO₃^2-水解的缘故，
故答案为：在碳酸钠溶液中滴入酚酞溶液变红，再加入BaCl₂溶液后产生沉淀且红色褪去或变浅；
（6）根据原子守恒知，该反应方程式为：HFO+H₂O=HF+H₂O₂，根据元素化合价知，每生成1molHF转移 1mol电子，
故答案为：1．

点评 本题考查较综合，涉及弱电解质的电离、盐类水解、实验设计、氧化还原反应等知识点，题目难度中等，明确弱电解质电离平衡影响因素、溶液中电荷守恒、物料守恒及盐的水解原理为解答原理，注意掌握溶液酸碱混合的定性判断及溶液pH的计算方法．