Question

20．弱酸溶液中存在电离平衡．室温下，几种弱酸的电离常数如下：
①醋酸  K_a=1.8×10^-5           ②草酸  K_a1=5.9×10^-2，K_a2=6.4×10^-5
③硼酸  K_a=5.8×10^-10            ④邻-苯二甲酸  K_a1=1.1×10^-3，K_a2=3.9×10^-6
（1）25℃时，0.1 mol/L的上述四种酸溶液，pH由小到大的顺序是②④①③（用序号表示）．
（2）25℃时，0.1 mol/L醋酸溶液的pH=2.9（ lg1.8=0.26）．已知：弱电解质在溶液中达到电离平衡时，溶液中已经电离的电解质分子数占原来电解质总分子数的百分数叫电离度．将0.1 mol/L醋酸溶液稀释10倍，其电离度变为原来的$\sqrt{10}$倍（用代数式表示）．
（3）Na₂C₂O₄第一步水解反应的平衡常数表达式是$\frac{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$，室温下，向0.01 mol/LNa₂C₂O₄溶液中滴加盐酸至pH=1时，溶液中HC₂O₄^-与H₂C₂O₄物质的量浓度之比为0.59．

Answer 1

分析 （1）平衡常数数值比较可知溶液酸性，得到溶液PH大小；
（2）依据电离平衡常数计算溶液中氢离子浓度得到溶液PH；醋酸电离平衡状态下溶液中已经电离的电解质分子数占原来电解质总分子数的百分数叫电离度，温度不变电离平衡常数不变，据此列式计算；
（3）Na₂C₂O₄第一步水解反应，C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-，水解平衡常数Kh=$\frac{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$，室温下，向0.01 mol/LNa₂C₂O₄溶液中滴加盐酸至pH=1时，溶液中HC₂O₄^-与H₂C₂O₄物质的量浓度之比=$\frac{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}{c（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Ka}{c（{H}^{+}）}$；

解答 解\；（1）平衡常数数值比较可知溶液酸性，得到溶液PH大小：②草酸＞④邻-苯二甲酸＞①醋酸＞HC₂O₄^-＞邻苯二甲酸氢根＞③硼酸，25℃时，0.1 mol/L的上述四种酸溶液，pH由小到大的顺序是②④①③，
故答案为：②④①③；
（2）25℃时，0.1 mol/L醋酸溶液中电离出的氢离子浓度为x，
CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺，
0.1mol/L          0            0
0.1-x               x           x
结合平衡常数计算得到，Ka=$\frac{c（{H}^{+}）c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{{x}^{2}}{0.1-x}$=1.8×10^-5，x=$\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}$，溶液PH=-lg$\sqrt{1.8×1{0}^{-6}}$≈2.9，
将0.1 mol/L醋酸溶液稀释10倍，电离度之比=$\frac{\frac{{c}_{1}（{H}^{+}）}{0.01}}{\frac{c（{H}^{+}）}{0.1}}$=$\frac{10{c}_{1}（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=10×$\frac{\sqrt{Ka×0.01}}{\sqrt{Ka×0.1}}$=$\sqrt{10}$，
故答案为：2.9；  $\sqrt{10}$；
（3）（3）Na₂C₂O₄第一步水解反应，C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-，水解平衡常数Kh=$\frac{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$，室温下，向0.01 mol/LNa₂C₂O₄溶液中滴加盐酸至pH=1时，溶液中HC₂O₄^-与H₂C₂O₄物质的量浓度之比=$\frac{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}{c（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Ka}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{5.9×1{0}^{-2}}{0.1}$=0.59，
故答案为：$\frac{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$；0.59．

点评 本题考查了弱电解质电离平衡、电离度计算、盐类水解平衡常数计算等掌握基础是解题关键，题目难度中等．