Question

20．（1）25℃下，0.1mol/L醋酸pH為4，則此溫下，該濃度醋酸的電離度為0.1%；電離平衡常數(shù)為10^-7，水電離出的c（H⁺）=10^-10mol/L，加少量水稀釋后，溶液中$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$的值減小（填“增大”或“減小”）
（2）pH值相同的 HCl（aq）、H₂SO₄（aq）、CH₃COOH（aq）各100mL
①三種溶液中物質(zhì)的量濃度最大的是CH₃COOH；
②分別用0.1mol/L的NaOH（aq）中和，消耗NaOH（aq）的體積分別為V₁、V₂、V₃，它們由大到小的順序是V₃＞V₁=V₂．
③反應(yīng)開始時(shí)，反應(yīng)速率D．（填A(yù)、HCl最快；B、H₂SO₄最快；C、CH₃COOH最快；D、一樣快）
（3）下表是不同溫度下水的離子積數(shù)據(jù)：

溫度/℃	25	t1	t2
水的離子積常數(shù)	1×10-14	α	1×10-12

試回答下列問(wèn)題：
①若25＜t₁＜t₂，則α＞1×10^-14（填“＞”“＜”或“=”）
②25℃下，某Na₂SO₄溶液中c（SO₄^2-）=5×10^-4 mol•L^-1，取該溶液1mL，加水稀釋至10mL，則稀釋后溶液中c （Na⁺）：c （OH^-）=1000：1
③t₂℃下，將pH=11的苛性鈉溶液V₁ L與pH=1的稀硫酸V₂ L混合（設(shè)混合后溶液的體積為原兩溶液體積之和），所得混合溶液的pH=2，則V₁：V₂=9：11．此溶液中各種離子的濃度由大到小的排列順序是c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
（4）25℃時(shí)，若體積為V_a，pH=a的某一元強(qiáng)酸與體積為V_b，pH=b的某一元強(qiáng)堿混合，恰好中和，且已知V_a＜V_b和a=0.5b，則a的取值范圍是$\frac{7}{2}$＜a＜$\frac{14}{3}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)0.1mol/L醋酸pH為4的溶液中醋酸的初始濃度為C（CH₃COOH）=0.1mol/L，而氫離子和醋酸根的平衡濃度C（H⁺）=C（CH₃COO-）=10^-4mol/L，而醋酸的平衡濃度C（CH₃COOH）=0.1mol/L-10^-4mol/L≈0.1mol/L來(lái)計(jì)算；根據(jù)加水稀釋，電離平衡常數(shù)K不變來(lái)分析；
（2）①硫酸是二元強(qiáng)酸，醋酸是一元弱酸，HCl是一元強(qiáng)酸，pH相等的這三種酸中，強(qiáng)電解質(zhì)溶液濃度小于弱電解質(zhì)，強(qiáng)電解質(zhì)溶液中，酸濃度與其酸的元數(shù)成反比；
②分別用0.1 mol•L^-1的NaOH（aq）中和，消耗NaOH（aq）的體積與氫離子的物質(zhì)的量成正比；
③反應(yīng)速率與氫離子濃度成正比；
（3）①根據(jù)水的電離過(guò)程是吸熱反應(yīng)，溫度升高，水的電離程度增大分析；
②硫酸鈉溶液是顯中性的；
③根據(jù)氫氧化鈉溶液與硫酸溶液混合后溶液顯示酸性計(jì)算出二者的體積；根據(jù)反應(yīng)后溶液的組成分析各種離子的濃度大�。�
（4）體積為V_a、pH=a的某一元強(qiáng)酸與體積V_b、pH=b的某一元強(qiáng)堿混合，恰好中和，則：V_a•10^-a=V_b•10^b-14，結(jié)合V_a＜V_b和a=0.5b進(jìn)行計(jì)算和判斷．

解答 解：（1）根據(jù)0.1mol/L醋酸pH為4的溶液中醋酸的初始濃度為C（CH₃COOH）=0.1mol/L，而氫離子和醋酸根的平衡濃度C（H⁺）=C（CH₃COO-）=10^-4mol/L，故醋酸的電離度=$\frac{1{0}^{-4}mol/L}{0.1mol/L}$×100%=0.1%；而由于醋酸的平衡濃度C（CH₃COOH）=0.1mol/L-10^-4mol/L≈0.1mol/L，故電離平衡常數(shù)K=$\frac{C（{H}^{+}）•C（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{C（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{1{0}^{-4}mol/L×1{0}^{-4}mol/L}{0.1mol/L}$=10^-7；在醋酸溶液中，氫離子主要來(lái)自于酸的電離，OH^-全部來(lái)自于水的電離，而溶液中的C（OH^-）=10^-10mol/L，而由水電離出的C（H⁺）=C（OH^-）=10^-10mol/L；加水稀釋，電離平衡常數(shù)K=$\frac{C（{H}^{+}）•C（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{C（C{H}_{3}COOH）}$不變，而C（H⁺）變小，故$\frac{c（C{H}_{3}COOH）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$變小，
故答案為：0.1%，10^-7，10^-10mol/L，減小；
（2）①硫酸是二元強(qiáng)酸，醋酸是一元弱酸，HCl是一元強(qiáng)酸，pH相等的這三種酸中，強(qiáng)電解質(zhì)溶液濃度小于弱電解質(zhì)，強(qiáng)電解質(zhì)溶液中，酸濃度與其酸的元數(shù)成反比，所以pH值相同的 HCl（aq）、H₂SO₄（aq）、CH₃COOH（aq）溶液其濃度大小順序是CH₃COOH＞HCl＞H₂SO₄，則濃度最大的是，
故答案為：CH₃COOH；
②分別用0.1 mol•L^-1的NaOH（aq）中和，消耗NaOH（aq）的體積與氫離子的物質(zhì)的量成正比，pH相等、體積相等的硫酸和鹽酸中氫離子的物質(zhì)的量相等，醋酸的物質(zhì)的量濃度最大，則相同體積同pH的醋酸和鹽酸，醋酸的物質(zhì)的量大于鹽酸，所以消耗氫氧化鈉體積V₁=V₂＜V₃，
故答案為：V₁=V₂＜V₃；
③反應(yīng)速率與氫離子濃度成正比，開始時(shí)，三種酸中氫離子濃度相等，所以其開始反應(yīng)速率相等，
故答案為：D；
（3）①水是弱電解質(zhì)，存在電離平衡，電離吸熱，所以溫度升高，水的電離程度增大，離子積增大，
故答案為：＞；
②25℃時(shí)，某Na₂SO₄溶液中c（SO₄^2-）=5×10^-4 mol/L，則溶液中鈉離子濃度是1×10^-3 mol/L．如果稀釋10倍，則鈉離子濃度是1×10^-4 mol/L．但硫酸鈉溶液是顯中性的，所以c（Na⁺）：c（OH^-）=10^-4：10^-7=1000：1，
故答案為：1000：1；
③t₂℃下，水的離子積為1×10^-12，pH=11的苛性鈉溶液，設(shè)體積為V₁，溶液中氫氧根離子濃度為：0.1mol/L；pH=1的硫酸溶液，設(shè)體積為V₂，氫離子濃度為：0.1mol/L，所得混合溶液的pH=2，說(shuō)明稀硫酸過(guò)量，所以有$\frac{0.1mol/L{V}_{1}-0.1mol/L{V}_{2}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$=0.01，解得V₁：V₂=9：11；
硫酸過(guò)量溶液顯酸性，則溶液中各種離子的濃度由大到小的排列順序是：c （Na⁺）＞c （SO₄^2-）＞c （H⁺）＞c （OH^-），
故答案為：9：11；c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（4）兩溶液混合后溶液恰好為中性，則：V_a•c（H⁺）_a=V_b•c（OH^-）_b，
$\frac{{V}_{a}}{{V}_}$=$\frac{C（O{H}^{-}）_}{C（{H}^{+}）_{a}}$=$\frac{\frac{1{0}^{-14}}{C（{H}^{+}）_}}{C（{H}^{+}）_{a}}$=10（a+b-14）＜1，
所以（a+b-14）＜0，而a=0.5b，
即3a＜14，a＜$\frac{14}{3}$，
又pH=b=2a＞7，a＞$\frac{7}{2}$，
所以$\frac{7}{2}$＜a＜$\frac{14}{3}$，
答：a的取值范圍為：$\frac{7}{2}$＜a＜$\frac{14}{3}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查酸堿混合的定性判斷和溶液PH的有關(guān)計(jì)算，題目難度較大，注意酸堿混合時(shí)酸堿物質(zhì)的量的關(guān)系以及溶液PH與c（H⁺）、（OH^-）的關(guān)系．