Question

5．已知：
①25℃时弱电解质电离平衡数：K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5，K_a（HSCN）=0.13；难溶电解质的溶度积常数：K_ap（CaF₂）=1.5×10^-10
②25℃时，2.0×10^-3mol•L^-1氢氟酸水溶液中，调节溶液pH（忽略体积变化），得到c（HF）、c（F^-）与溶液pH的变化关系，如1图所示：

请根据以下信息回答下列问题：
（1）25℃时，HF电离平衡常数的数值Ka=4×10^-4．
（2）25℃时，将20mL 0.10mol•L^-1CH₃COOH溶液和20mL 0.10mol•L^-1HSCN溶液分别与20mL 0.10mol•L^-1NaHCO₃溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）变化的示意图为图2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溶液的反应速率较快，反应结束后所得两溶液中，c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）4.0×10^-3mol•L^-1HF溶液与4.0×10^-4mol•L^-1 CaCl₂溶液等体积混合，调节混合液pH为4.0（忽略调节混合液体积的变化），有（填“有”或“无”）沉淀产生．
（4）已知CH₃COONH₄溶液为中性，又知CH₃COOH溶液加到Na₂CO₃溶液中有气体放出，试推断NH₄HCO₃溶液的pH＞7（填“＞”、“＜”或“=”）；
将同温度下等浓度的四种盐溶液：
A．NH₄ClB．NH₄SCNC．CH₃COONH₄          D．NH₄HCO₃
按（NH₄⁺）由大到小的顺序排列是：ABCD（填序号）．
按pH由大到小的顺序排列是：DCAB（填序号）．

Answer 1

分析 （1）根据电离平衡常数公式进行计算，注意根据pH=4时确定氟离子浓度、氢氟酸浓度；
（2）根据酸的电离平衡常数来分析酸性的强弱，然后分析酸与盐反应的速率；再利用盐类水解的规律来分析离子浓度的关系；
（3）根据溶液中离子的浓度来计算离子浓度幂之积，利用离子积与溶度积常数的关系来判断是否有沉淀生成；
（4）CH₃COONH₄溶液为中性，说明醋酸和一水合氨电离程度相等，且CH₃COOH溶液加到Na₂CO₃溶液中有气体放出，说明CH₃COOH大于H₂CO₃，则一水合氨电离程度大于H₂CO₃电离程度，根据铵根离子水解程度和CO₃^2-水解程度相对大小判断（NH₄）₂CO₃溶液的pH；
醋酸铵溶液为中性，然后根据酸根离子对应的酸与醋酸酸性大小进行判断溶液酸碱性；铵盐中，酸根离子对应的酸的酸性越弱，越容易促进铵根离子的水解，则溶液中的铵根离子浓度越小．

解答 解：（1）根据图象知，当pH=4时，c（H⁺）=10^-4 mol/L，c（F^-）=1.6×10^-3 mol/L，c（HF）=4×10^-4 mol/L，K_a（HF）=$\frac{c（{H}^{+}）c（{F}^{-}）}{c（HF）}$=$\frac{1{0}^{-4}×1.6×1{0}^{-3}}{4×1{0}^{-4}}$=4×10^-4，
故答案为：4×10^-4；
（2）由K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5和K_a（HSCN）=0.13可知，CH₃COOH的酸性弱于HSCN，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溶液的反应速率较快；＜；
（3）查图可知当pH=4.0时，溶液中的c（F^-）=1.6×10^-3mol•L^-1，因等体积混合则溶液中c（Ca²⁺）=2.0×10^-4mol•L^-1，即c（Ca²⁺）×c²（F^-）=5.1×10^-10＞K_sp（CaF₂））=1.5×10^-10，所以有沉淀产生，
故答案为：有；
（4）CH₃COONH₄溶液为中性，说明醋酸和一水合氨电离程度相等，且CH₃COOH溶液加到Na₂CO₃溶液中有气体放出，说明CH₃COOH大于H₂CO₃，则一水合氨电离程度大于H₂CO₃电离程度，所以水解程度：CO₃^2-＞NH₄⁺，所以（NH₄）₂CO₃溶液的pH＞7；
四种铵盐中，酸根离子对应的酸的酸性越弱，越容易促进铵根离子的水解，铵根离子的水解程度越强，则溶液中铵根离子浓度越小，已知酸性大小为：HCl＞CH₃COOH＞HSCN＞HCO₃^-，所以四种溶液中铵根离子浓度由大到小的顺序排列是：ABCD；
NH₄Cl是强酸弱碱盐，铵根离子水解导致溶液呈酸性；CH₃COONH₄溶液中阴阳离子的水解程度相等，所以溶液呈中性，其溶液的pH值大于氯化铵；NH₄SCN溶液中，HSCN酸性大于醋酸，则NH₄SCN溶液显示酸性，但是酸性小于氯化铵；NH₄HCO₃溶液中铵根离子的水解程度小于碳酸氢根离子的水解程度，溶液呈碱性，所以碳酸氢铵溶液的pH值最大，则浓度相等时四种溶液的pH大小为：DCBA，
故答案为：＞；ABCD；DCAB．

点评 本题考查了弱电解质的电离平衡及其影响、盐的水解原理及其综合应用，题目难度中等，明确盐的水解原理及其影响为解答关键，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．