Question

16．（1）已知醋酸、碳酸和硼酸25℃时的电离常数分别是1.75×10^-5、4.4×10^-7（第一步电离）和5.8×10^-10．试回答下列问题：
①比较向两支分别盛有0.1mol•L^-1醋酸和饱和硼酸溶液的试管中滴加等浓度Na₂CO₃溶液的现象前者产生气泡，后者没有．
②硼酸的酸性不是本身给出质子，而是接受了来自水分子中的氢氧根离子的孤对电子．试写出硼酸在水溶液中的电离平衡表达式H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺．
③试解释Na₂CO₃溶液呈碱性的原因（用离子方程式表示）CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．写出Na₂CO₃溶液中相关微粒的等量关系（要求写出2个）c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）．、c（Na⁺）=2c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+2c（H₂CO₃）或c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）．
（2）室温下，甲、乙两烧杯均盛有10ml pH=2的同一种某一元酸溶液，向乙烧杯中加水稀释至pH=3，则关于甲、乙两烧杯中溶液的描述有：
①溶液的体积：10V_甲≤V_乙（填≤、≥、＜、＞、=或无法确定，下同）
②若分别用等浓度的NaOH溶液完全中和，所得溶液的pH：甲≥乙
③若分别与10ml pH=12的NaOH溶液反应，所得溶液的pH：甲≤乙．

Answer 1

分析 （1）酸的电离常数越大，其酸性越强，根据电离常数知，酸性强弱顺序是：醋酸＞碳酸＞硼酸，
①碳酸钠与醋酸反应生成二氧化碳气体，而碳酸钠与硼酸反应不会生成二氧化碳；
②硼酸的酸性是接受了来自水分子中的氢氧根离子的孤对电子，说明硼酸在水溶液中电离出B（OH）₄^-和氢离子，据此写出电离方程式；
③碳酸钠溶液中，碳酸根离子部分水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子，溶液呈碱性；碳酸钠溶液中满足电荷守恒、物料守恒及质子守恒；
（2）①如果酸为强酸，则10V_甲=V_乙，如果酸为弱酸，则10V_甲＜V_乙；
②甲乙两个烧杯中所含的一元酸的物质的量相等，依据酸碱中和反应可知，消耗氢氧化钠的物质的量相等，生成的盐的浓度甲大于乙，若酸为强酸则二者pH相等，若酸为弱酸，则甲的pH大于乙．
③若酸是强酸，分别与10ml pH=12的NaOH溶液反应，恰好发生酸碱中和，生成强酸强碱盐，pH值相等，若为弱酸，则反应后酸有剩余，甲中剩余酸浓度大，酸性强，pH小．

解答 解：（1）酸的电离常数越大，其酸性越强，根据电离常数知，酸性强弱顺序是：醋酸＞碳酸＞硼酸，
①向两支分别盛有0.1mol•L^-1醋酸和饱和硼酸溶液的试管中滴加等浓度Na₂CO₃溶液，由于酸性醋酸＞碳酸＞硼酸，则前者产生气泡，后者没有，
故答案为：前者产生气泡，后者没有；
②硼酸的酸性不是本身给出质子，而是接受了来自水分子中的氢氧根离子的孤对电子，则硼酸在水溶液中电离出B（OH）₄^-和氢离子，其电离方程式为：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，
故答案为：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺；
③Na₂CO₃溶液中水解反应：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，溶液呈碱性；碳酸钠溶液中存在电荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-），物料守恒为：c（Na⁺）=2c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+2c（H₂CO₃），质子守恒为：c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）；c（Na⁺）=2c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+2c（H₂CO₃）或 c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）；
（2）①若酸为强酸，则依据溶液吸稀释过程中氢离子浓度不变5ml×10^-3=V×10^-4，解得V=5Oml，则10V_甲=V_乙，若酸为弱酸，加水稀释时，促进弱酸的电离，电离产生的氢离子增多，要使pH仍然为4，加入的水应该多一些，所以10V_甲＜V_乙，所以10V_甲≤V_乙，
故答案为：≤；
②稀释前后甲乙两个烧杯中所含的一元酸的物质的量相等，依据酸碱中和反应可知，消耗氢氧化钠的物质的量相等，生成的盐的浓度甲大于乙，若酸为强酸则二者pH相等，若酸为弱酸，则甲的pH大于乙，即：甲≥乙，
故答案为：≥；
③若酸是强酸，分别与10ml pH=12的NaOH溶液反应，恰好发生酸碱中和，生成强酸强碱盐，pH值相等，若为弱酸，则反应后酸有剩余，甲中剩余酸浓度大，酸性强，pH小，所得溶液的pH：甲≤乙，
故答案为：≤．

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，明确反应后溶质组成为解答关键，注意掌握溶液酸碱性与溶液pH的关系，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．