Question

11．已知 25℃时部分弱电解质的电离平衡常数数据如表：

弱酸化学式	HSCN	CH3COOH	HCN	H2CO3
电离平衡常数	1.3×10 -1	1.7×10 -5	6.2×10 -10	K1=4.3×10-7  K2=5.6×10-11

回答下列问题：
（4）写出碳酸的第一级电离平衡常数表达式：K₁=$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}]•[{H}^{+}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$．
（2）25℃时，等物质的量浓度的 a．CH₃COONa、b．NaCN、c．Na₂CO₃、d．NaHCO₃溶液的 pH 由大到小的顺序为cbda  （填字母）．
（3）常温下，0.1mol•L^-1的 CH₃COOH 溶液加水稀释过程中，下列表达式的数据变大的是BD（填序号）
A．[H⁺]B.$\frac{{H}^{+}}{C{H}_{3}COOH}$        C．[H⁺]•[OH^-]D．$\frac{O{H}^{-}}{{H}^{+}}$
（4）25℃时，将 20mL 0.1  mol•L^-1 CH₃COOH 溶液和 20mL  0.1  mol•L^-1HSCN 溶液分别与 20mL 0.1  mol•L^-1NaHCO₃溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）的变化如图1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溶液的反应速率快，反应结束后所得两溶液中，c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-）（填“＞”、“＜”或“=”）．

（5）体积均为 100mL pH=2 的 CH₃COOH 与一元酸 HX，加水稀释过程中 pH 与溶液体积的关系如图2所示，则 HX 的电离平衡常数小于（填“大于”、“小于”或“等于”）CH₃COOH 的电离平衡常数．
（6）25℃时，在 CH₃COOH 与 CH₃COONa 的混合溶液中，若测得 pH=6，
则溶液中 c（CH₃COO^-）-c（Na⁺）=9.9×10^-7 mol•L^-1（填精确值），$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=18．
（7）写出少量 CO₂通入次氯酸钠溶液中的离子方程式：CO₂+H₂O+ClO^-=HCO₃^-+HClO．

Answer 1

分析 （1）依据碳酸的电离平衡常数书写；
（2）酸性溶液的pH＜7、中性溶液的pH=7、碱性溶液的pH＞7，且酸性越强，溶液的pH越小，碱性越强，溶液的pH越大；先根据溶液酸碱性对各物质进行分类，然后根据电解质的电离，盐的水解程度大小判断溶液中氢离子、氢氧根离子浓度，再判断溶液pH大小；
（3）CH₃COOH溶液加水稀释过程，促进电离，c（H⁺）减小，c（OH^-）增大，Kw不变；
（4）由生成二氧化碳的曲线斜率可知HSCN反应较快，则可知HSCN中中c（H⁺）较大，说明HSCN酸性较强，再利用盐类水解的规律来分析离子浓度的关系；
（5）根据pH=-lgc（H⁺）计算出氢离子浓度，再根据Kw计算氢氧根浓度；由图可知，稀释相同的倍数，HX的pH变化程度大，则酸性HX强，电离平衡常数大；
（6）25℃时，混合液pH=6，c（H⁺）=1.0×10^-6mol/L，则由Kw可知，c（OH^-）=1.0×10^-8mol/L，由电荷守恒可知，c（CH₃COO^-）-c（Na⁺）=c（H⁺）-c（OH^-），根据缓冲溶液中的缓冲公式来计算$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$；
（7）次氯酸酸性大于HCO₃^-，小于碳酸，少量CO₂通入次氯酸钠溶液中反应生成碳酸氢钠和次氯酸．

解答 解：（1）碳酸的第一级电离平衡常数表达式：K₁=$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}]•[{H}^{+}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$；
故答案为：$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}]•[{H}^{+}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$；
（2）等物质的量浓度的a．CH₃COONa、b．NaCN、c．Na₂CO₃、d．NaHCO₃溶液，依据酸的电离平衡常数比较酸性强弱为：HSCN＞CH₃COOH＞H₂CO₃＞HCN＞HCO₃^-；水解程度SCN^-＜CH₃COO^-＜HCO₃^-＜CN^-＜CO₃^2-；
溶液的pH由大到小的顺序为cbda；
故答案为：cbda；
（3）A．CH₃COOH溶液加水稀释过程，虽促进电离，但c（H⁺）减小，故A不选；
B．$\frac{c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{n（{H}^{+}）}{n（C{H}_{3}COOH）}$，CH₃COOH溶液加水稀释过程，促进电离，氢离子物质的量增大，醋酸物质的量减小，则稀释过程中比值变大，故B选；
C．稀释过程，c（H⁺）减小，c（OH^-）增大，c（H⁺）•c（OH^-）=Kw，Kw只受温度影响所以不变，故C不选；
D．稀释过程，c（H⁺）减小，c（OH^-）增大，则$\frac{c（O{H}^{_}）}{c（{H}^{+}）}$变大，故D选；
故答案为：BD；
（4）由K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5和K_a（HSCN）=0.13可知，CH₃COOH的酸性弱于HSCN的，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溶液的反应速率快；＜．
（5）根据pH=-lgc（H⁺）=2，则氢离子浓度为10^-2，又Kw=c（H⁺）c（OH^-）=10^-14，所以氢氧根浓度为10^-12；由图可知，稀释相同的倍数，pH变化大的酸酸性强，由图可知，HX的pH变化程度小，则HX酸性弱，电离平衡常数小，醋酸酸性强，电离程度大，则HX的电离平衡常数 小于CH₃COOH的电离平衡常数．
故答案为：小于；
（6）CH₃COOH与CH₃COONa的混合溶液中，存在电荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CH₃COO^-），所以c（CH₃COO^-）-c（Na⁺）=c（H⁺）-c（OH^-）=10^-6mol/L-10^-8mol/L=9.9×10^-7mol/L；
根据缓冲公式pH=pKa-lg（$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$），25℃时CH₃COOH的 Ka=1.8×10^-5，pKa（CH₃COOH）=4.76，所以lg（$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$）=-1.24，即$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=18，
故答案为：9.9×10^-7；18；
（7）次氯酸酸性大于HCO₃^-，小于碳酸，少量CO₂通入次氯酸钠溶液中反应生成碳酸氢钠和次氯酸，反应的离子方程式为：CO₂+H₂O+ClO^-=HCO₃^-+HClO；
故答案为：CO₂+H₂O+ClO^-=HCO₃^-+HClO．

点评 本题考查弱电解质的电离、盐类水解的关系，酸碱混合的定性判断，注意平衡常数K只与温度有关，题目以图象题的形式较好的训练学生利用信息来分析问题、解决问题的能力，注意把握题目的分析，题目难度中等．