Question

已知：
①25℃时弱电解质电离平衡常数：K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5，K_a（HSCN）=0.13；难溶电解质的溶度积常数：K_sp（CaF₂）=1.5×10^-10
②25℃时，2.0×10^-3mol?L^-1氢氟酸水溶液中，调节溶液pH（忽略体积变化），得到c（HF）、c（F^-）与溶液pH的变化关系，如图所示：
请根据以下信息回答下旬问题：
（1）25℃时，将20mL 0.10mol?L^-1CH₃COOH溶液和20mL 0.10mol?L^-1HSCN溶液分别与20mL 0.10mol?L^-1NaHCO₃溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）变化的示意图为：

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______，反应结束后所得两溶液中，c（CH₃COO^-）______c（SCN^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）25℃时，HF电离平衡常数的数值Ka≈______，列式并说明得出该常数的理由______．
（3）4.0×10^-3mol?L^-1HF溶液与4.0×10^-4 mol?L^-1 CaCl₂溶液等体积混合，调节混合液pH为4.0（忽略调节混合液体积的变化），通过列式计算说明是否有沉淀产生．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据酸的电离平衡常数来分析酸性的强弱，然后分析酸与盐反应的速率；再利用盐类水解的规律来分析离子浓度的关系；
（2）根据电离平衡常数的表达式和图中离子浓度的关系来分析电离平衡常数的数值；
（3）根据溶液中离子的浓度来计算离子浓度幂之积，利用离子积与溶度积常数的关系来判断是否有沉淀生成．
解答：解：（1）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溶液的反应速率较快；＜；
（2）由c（HF）、c（F^-）与溶液pH的变化关系图可知，当c（F^-）和c（HF）相等时，K_a（HF）=c（H⁺），在c（F^-）和c（HF）相等时PH=3.5，再由K_a（HF）=，pH即为
K_a（HF）的负对数，则K_a（HF）≈3.5×10^-4，故答案为：3.5×10^-4；K_a（HF）=，当c（F^-）和c（HF）相等时，K_a（HF）=c（H⁺），查图中的交点处即为c（F^-）=c（HF），故所对应的pH即为K_a（HF）的负对数；
（3）查图可知当pH=4.0时，溶液中的c（F^-）=1.6×10^-3mol?L^-1，因等体积混合则溶液中c（Ca²⁺）=2.0×10^-4mol?L^-1，即c（Ca²⁺）×c²（F^-）=5.1×10^-10＞K_sp（CaF₂））=1.5×10^-10，所以有沉淀产生，故答案为：有沉淀产生．
点评：本题考查电离平衡常数与弱电解质的电离、盐类水解的关系及利用溶度积来分析是否有沉淀生成，明确电离平衡常数的表达式和离子积的计算，并借助图来分析解答即可，较好的训练学生利用信息来分析问题、解决问题的能力．