Question

18．已知某溶液中只存在OH^-、H⁺、Na⁺、CH₃COO^-四種離子，某同學推測該溶液中各離子濃度大小順序可能有如下四種關系：
A．c （CH₃COO^-）＞c （Na⁺）＞c （H⁺）＞c （OH^-）
B．c （CH₃COO^-）＞c （Na⁺）＞c （OH^-）＞c （H⁺）
C．c （CH₃COO^-）＞c （H⁺）＞c （Na⁺）＞c （OH^-）
D．c （Na⁺）＞c（CH₃COO^-）＞c （OH^-）＞c （H⁺）
（1）這四組關系中有一組是不可能的，這組關系是B（選填序號）．
（2）若該溶液只有一種溶質，上述離子濃度大小順序關系中正確的是（選填序號）D．
（3）若上述關系中C是正確的，則溶液中溶質的化學式是CH₃COOH和CH₃COONa．
（4）在25℃下，將a mol•L^-1的醋酸與0.01mol•L^-1的NaOH溶液等體積混合，反應平衡時溶液中c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），則溶液顯中性（填“酸”“堿”或“中”）；則：混合前c（CH₃COOH）＞c（NaOH）（填“＞”、“＜”、或“=”），用含a的代數式表示CH₃COOH的電離常數K_a=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．

Answer 1

分析 （1）任何電解質溶液中都存在電荷守恒，根據電荷守恒判斷；
（2）任何電解質溶液中都含有氫離子和氫氧根離子，如果該溶液中只有一種溶質，則只能是含有醋酸根離子和鈉離子的物質；醋酸鈉溶液呈堿性，結合電荷守恒判斷離子濃度大��；
（3）如果C是正確的，溶液呈酸性，醋酸鈉是強堿弱酸鹽，其溶液呈堿性，要使溶液呈酸性，則溶液中溶質為醋酸鈉和醋酸；
（4）根據電荷守恒判斷混合溶液中c（H⁺）、c（OH^-）相對大小，從而確定溶液酸堿性；醋酸鈉溶液呈堿性，要使混合溶液呈中性，則酸應該稍微過量；根據醋酸的電離平衡常數表達式及溶液中醋酸、醋酸根離子和氫離子濃度進行計算．

解答 解：（1）任何電解質溶液中都存在電荷守恒，B中陰離子電荷大于陽離子，根據電荷守恒，B錯誤，故選B；  
（2）任何電解質溶液中都含有氫離子和氫氧根離子，如果該溶液中只有一種溶質，則只能是含有醋酸根離子和鈉離子的物質，為醋酸鈉，醋酸鈉是強堿弱酸鹽，醋酸根離子水解導致溶液呈堿性，但水解程度較小，根據電荷守恒得c（Na⁺）＞c（CH₃COO^-），所以離子濃度大小順序是c （Na⁺）＞c（CH₃COO^-）＞c （OH^-）＞c （H⁺）
，故選D；  
（3）如果C是正確的，溶液呈酸性，醋酸鈉是強堿弱酸鹽，其溶液呈堿性，要使溶液呈酸性，則溶液中溶質為醋酸鈉和醋酸，故答案為：CH₃COOH和CH₃COONa；
（4）根據電荷守恒判斷混合溶液中c（H⁺）=c（OH^-），所以該溶液呈中性；醋酸鈉溶液呈堿性，要使混合溶液呈中性，則酸應該稍微過量，二者體積相等，則c（CH₃COOH）＞c（NaOH），．
在25℃下，將amol•L^-1的稀醋酸與0.01mol•L^-1的NaOH溶液等體積混合，反應平衡時溶液中c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=0.005mol/L，根據電荷守恒可得c（OH^-）=c（H⁺），所以溶液顯示中性，常溫下的中性溶液中c（OH^-）=c（H⁺）=10^-7mol/L，
根據物料守恒可得，c（CH₃COOH）=0.5amo/L-0.005mol/L=（0.5a-0.005）mol/L，
醋酸的電離平衡常數為：K=$\frac{c（{H}^{+}）．c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{1{0}^{-7}×0.005}{0.5a-0.005}$=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$，
故答案為：中；＞；$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．

點評 本題考查酸堿中和反應定性判斷及離子濃度大小比較，為高頻考點，難點是（4）中弱電解質的電離及電離平衡常數計算方法，注意兩種溶液混合后溶液濃度都減半，為易錯點．