Question

7．在研究弱电解质的电离、盐类的水解和溶液中离子浓度大小比较中，某师生共同做了这样一个实验：常温下，向20.0mL，0.1mol/LCH₃COOH溶液中逐滴加入0.01mol/L的NaOH溶液，并在滴加过程中不断用pH计测量混合溶液的pH，绘出pH-V（NaOH）图象，如图所示．请分析：
（1）在滴加NaOH溶液至过量过程中的溶液中溶质的变化情况，a、b、c、d各点的溶质各是什么？CH₃COOH、CH₃COOH和CH₃COONa、CH₃COOH和CH₃COONa、CH₃COOH和CH₃COONa或CH₃COONa或CH₃COONa和NaOH．
（2）CH₃COOH与NaOH恰好完全反应的点在图象中的位置在区域内．（填：pH＞7或pH＜7或pH=7），由此实验可验证CH₃COOH为弱酸（填：弱酸或强酸），此时共滴加V（NaOH）=200mL．
（3）若将此实验改为中和滴定实验应用酚酞作为指示剂．
（4）随着NaOH的加入，水的电离受到一定的影响，当水的电离达到最大时溶液中的溶质为CH₃COONa．
（5）当测得pH为7时共用去V（NaOH）=VmL，请用V的表达式表示此时CH₃COOH的电离平衡常数．

Answer 1

分析 （1）溶质为CH₃COONa时溶液呈碱性，结合图象曲线判断a、b、c、d各点的溶质；
（2）CH₃COOH与NaOH恰好完全反应时溶质为醋酸钠，溶液呈碱性；强碱弱酸盐的溶液显示碱性；根据醋酸的物质的量、氢氧化钠溶液浓度计算；
（3）二者恰好反应时溶液呈碱性，酚酞的变色范围为8-10，应该用酚酞为指示剂；
（4）酸溶液或碱溶液抑制了水的电离，能够水解的盐溶液促进了水的电离，据此进行判断；
（5）常温下pH为7时氢离子浓度为：c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-7mol/L，根据电荷守恒可知：c（CH₃COO^-）=c（H⁺）=$\frac{0.01mol/L×V×1{0}^{-3}L}{（20+V）×1{0}^{-3}L}$=$\frac{0.01V}{20+V}$mol/L，根据物料守恒可知醋酸的浓度为，然后结合醋酸的电离平衡常数表达式计算．

解答 解：（1）常温下，向20.0mL，0.1mol/LCH₃COOH溶液中逐滴加入0.01mol/L的NaOH溶液，a点没有滴入NaOH溶液，其溶质为CH₃COOH；b点呈酸性，则溶质为CH₃COOH、CH₃COONa；c点溶液的pH=7，溶质为CH₃COOH和CH₃COONa；d点溶液呈碱性，溶质可能为CH₃COOH和CH₃COONa或CH₃COONa或CH₃COONa和NaOH，
故答案为：CH₃COOH、CH₃COOH和CH₃COONa、CH₃COOH和CH₃COONa、CH₃COOH和CH₃COONa或CH₃COONa或CH₃COONa和NaOH；
（2）CH₃COOH与NaOH恰好完全反应生成CH₃COONa，醋酸根离子部分水解，溶液显示碱性，所以此时溶液的pHpH＞7；根据盐的水解原理可知强碱弱酸盐溶液显示碱性，由此实验可验证CH₃COOH为弱酸；20.0mL，0.1mol/LCH₃COOH溶液中含有醋酸的物质的量为：0.1mol/L×0.02L=0.002mol，则需要0.002molNaOH才能恰好反应，则需要0.01mol/L的氢氧化钠溶液的体积为：$\frac{0.002mol}{0.01mol/L}$=0.2L=200mL，
故答案为：pH＞7；弱；200；
（3）氢氧化钠和醋酸恰好反应时生成醋酸钠，此时溶液呈碱性，酚酞的变色范围为8-10，可以选用酚酞做指示剂，
故答案为：酚酞；
（4）酸溶液中的氢离子，碱溶液中的氢氧根离子都抑制了水的电离，而能够水解的盐溶液会促进水的电离，则溶质为CH₃COONa时水的电离程度最大，
故答案为：CH₃COONa；
（5）当测得pH为7时共用去V（NaOH）=VmL，此时溶液中氢离子浓度为：c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-7mol/L，根据电荷守恒可知：c（CH₃COO^-）=c（H⁺）=$\frac{0.01mol/L×V×1{0}^{-3}L}{（20+V）×1{0}^{-3}L}$=$\frac{0.01V}{20+V}$mol/L，根据物料守恒可知醋酸的浓度为：0.1mol/l×$\frac{20mL}{20mL+VmL}$-$\frac{0.01V}{20+V}$mol/L=$\frac{2}{20+V}$mol/L-$\frac{0.01V}{20+V}$mol/L，
则醋酸的电离平衡常数K=$\frac{1×1{0}^{-7}×\frac{0.01V}{20+V}}{\frac{2}{20+V}-\frac{0.01V}{20+V}}$=$\frac{V}{200-V}$×10^-7，
答：此时CH₃COOH的电离平衡常数K=$\frac{V}{200-V}$×10^-7．

点评 本题考查了酸碱混合的定性判断及溶液pH的计算，题目难度中等，明确溶液酸碱性与溶液pH的关系为解答关键，注意掌握电离平衡常数的概念及计算方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．