题目内容

4.结合如表回答下列问题(均为25℃时的数据)
酸电力平衡常数(Ka)酸电力平衡常数(Ka)
CH3COOH1.7×10-5H3BO35.8×10-10
H2CO3Ka1=4.2×10-7
Ka2=5.6×10-11
HNO27.1×10-4
HCN6.2×10-10
(1)上述五种酸中,酸性最强的是HNO2 (填化学式).HCO3-的电离平衡常数表达式K=$\frac{c(C{{O}_{3}}^{2-})•c({H}^{+})}{c(HC{{O}_{3}}^{-})}$.
(2)已知硼酸(H3BO3)与足量NaOH溶液发生酸碱中和反应的离子方程式为:H3BO3+OH-=B(OH)4-,则硼酸为一元酸,硼酸的电离方程式为H3BO3+H2O?B(OH)4-+H+.
(3)常温下,0.01mol•L-1的HNO2 溶液加水稀释的过程中,下列各项数据增大的是④⑤(填代号).
①c(H+ ) ②$\frac{c(N{O}_{2}^{-})}{c({H}^{+})}$   ③Ka(HNO2)
 ④$\frac{c({H}^{+})}{c(HN{O}_{2})}$   ⑤c(OH-)     ⑥$\frac{c(N{O}_{2}^{-})}{c(HN{O}_{2})•c(O{H}^{-})}$
(4)如图描述的是醋酸与HNO2 在水中的电离度与浓度关系,
其中反映醋酸的是曲线乙 (填“甲”或“乙”,已知:电离度=已电离的溶质分子数/原有溶质分子总数).
(5)根据表中提供的数据可知,在溶液中能大量共存的微粒组是d (填代号).
a.H2CO3、HCO${\;}_{3}^{-}$、CH3COO-、CN-    b.HCO${\;}_{3}^{-}$、CH3COOH、CN-、CO${\;}_{3}^{2-}$
c.HCN、HCO${\;}_{3}^{-}$、CN-、CO${\;}_{3}^{2-}$         d.HCN、HCO${\;}_{3}^{-}$、CH3COO-、CN
(6)设计一个现象明显、操作简便的实验方案证明HNO2酸性强于碳酸(不用叙述仪器和具体操作).

分析 (1)电离平衡常数K的值越大,则酸的酸性越强;HCO3-的电离方程式为:HCO3-?H++CO32-,据此写出电离平衡常数表达式;
(2)根据酸与碱反应时氢离子与氢氧根离子之间的关系判断;
(3)常温下,0.01mol•L-1的HNO3 溶液加水稀释的过程中,电离平衡向右移,电离出的n(H+)和n(NO2-)增多,但浓度降低,结合电离平衡常数K=$\frac{c({H}^{+})•c(N{{O}_{2}}^{-})}{c(HN{O}_{2})}$来分析;
(4)K值越大,在酸性越强,在相同浓度下电离程度越大;
(5)根据电离平衡常数K可知,酸性强弱关系为:HNO2>CH3COOH>H2CO3>HCN>H3BO3>HCO3-,根据“强酸制弱酸”的规律来分析;
(6)要证明HNO2酸性强于碳酸,只需用HNO2与碳酸盐反应制的二氧化碳即可.

解答 解:(1)电离平衡常数K的值越大,则酸的酸性越强,故酸性最强的是HNO2;HCO3-的电离方程式为:HCO3-?H++CO32-,故电离平衡常数表达式K=$\frac{c(C{{O}_{3}}^{2-})•c({H}^{+})}{c(HC{{O}_{3}}^{-})}$;故答案为:HNO2;$\frac{c(C{{O}_{3}}^{2-})•c({H}^{+})}{c(HC{{O}_{3}}^{-})}$;
(2)已知硼酸(H3BO3)与足量NaOH溶液发生酸碱中和反应的离子方程式为:H3BO3+OH-=B(OH)4-,则H3BO3为一元酸,其电离方程式为:H3BO3+H2O?B(OH)4-+H+;
故答案为:一;H3BO3+H2O?B(OH)4-+H+;
(3)①0.01mol•L-1的HNO3 溶液加水稀释的过程中,电离平衡向右移,电离出的n(H+)和n(NO2-)增多,但c(H+ )降低,故错误;
 ②0.01mol•L-1的HNO3 溶液加水稀释的过程中,c(H+ )和c(NO2-)均降低,但由于水能电离出部分氢离子,且HNO2的浓度越低,水电离出的氢离子浓度越高,故c(H+ )比c(NO2-)下降的要缓慢一些,故$\frac{c(N{O}_{2}^{-})}{c({H}^{+})}$ 减小,故错误;
  ③Ka(HNO2)只受温度的影响,故加水稀释,K不变,故错误;
 ④加水稀释,两端平衡常数K=$\frac{c({H}^{+})•c(N{{O}_{2}}^{-})}{c(HN{O}_{2})}$不变,但由于c(NO2-)降低,故$\frac{c({H}^{+})}{c(HN{O}_{2})}$ 升高,故正确;
 ⑤0.01mol•L-1的HNO3 溶液加水稀释的过程中,c(H+ )降低,c(OH-)升高,故正确;    
 ⑥$\frac{c(N{O}_{2}^{-})}{c(HN{O}_{2})•c(O{H}^{-})}$=$\frac{c(N{{O}_{2}}^{-})•c({H}^{+})}{c(HN{O}_{2})}×\frac{1}{{K}_{w}}$=$\frac{K}{{K}_{w}}$,由于温度不变,故此比值不变,故错误.
故选④⑤;
(4)K值越大,在酸性越强,在相同浓度下电离程度越大,从图象可知,在浓度相同时,甲的电离程度更大,故甲的酸性更强,故甲为HNO2,则乙为CH3COOH,故答案为:乙;
(5)根据电离平衡常数K可知,酸性强弱关系为:HNO2>CH3COOH>H2CO3>HCN>H3BO3>HCO3-,根据“强酸制弱酸”的规律可知,强酸能和弱酸盐反应生成弱酸和强酸盐.
a.酸性强弱关系为:H2CO3>HCN,故H2CO3能和CN-反应生成HCN,不能共存,故a错误;
b.酸性强弱关系为:CH3COOH>H2CO3>HCN,故CH3COOH与HCO${\;}_{3}^{-}$、CN-、CO${\;}_{3}^{2-}$均能反应生成二氧化碳和HCN,故不能共存,故b错误;
c.酸性强弱关系为:HCN>HCO3-,故HCN能与CO${\;}_{3}^{2-}$ 反应生成HCO3-,不能共存,故c错误;
d.酸性强弱关系为:HNO2>CH3COOH>H2CO3>HCN>H3BO3>HCO3-,HCN、HCO${\;}_{3}^{-}$、CH3COO-、CN-之间互不反应,故能共存,故d正确.
故选d.
(6)要证明HNO2酸性强于碳酸,只需用HNO2与碳酸盐反应制的二氧化碳即可.故用HNO2溶液与碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液反应,若有无色气体产生,则可证明HNO2的酸性强于碳酸,故答案为:用HNO2溶液与碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液反应,若有无色气体产生,则可证明HNO2的酸性强于碳酸;

点评 本题考查了弱电解质的电离、电离常数的应用、粒子共存的判断等,题目难度中等,根据表中数据正确判断酸性强弱为解答关键,注意明确酸性强弱与电离平衡常数的关系,试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力.

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