Question

4．已知醋酸和鹽酸是日常生活中極為常見的酸．
（1）常溫常壓，在 pH=5的稀醋酸溶液中，c（CH₃COO?）=（10^-5-10^-9）mol/L；下列方法中，可以使0.10mol•L?¹CH₃COOH的電離程度增大的是bdf．
a．加入少量0.10mol•L?¹的稀鹽酸  b．加熱CH₃COOH溶液  c．加入少量冰醋酸
d．加水稀釋至0.010mol•L?¹       e．加入少量氯化鈉固體
f．加入少量0.10mol•L?¹的NaOH溶液
（2）將等質量的鋅投入等體積且pH均等于3的醋酸和鹽酸溶液中，經過充分反應后，發(fā)現(xiàn)只在一種溶液中有鋅粉剩余，則生成氫氣的體積：V（鹽酸）＜V（醋酸），反應的最初速率為：
υ（鹽酸）=υ（醋酸）．
（3）常溫下，向體積為Va mL pH=3的醋酸溶液中滴加pH=11的NaOH溶液Vb mL至溶液恰好呈中性，則Va與Vb的關系是：Va＜Vb；溶液中各離子的濃度按照由大到小排序為c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH）．
（4）已知：90℃時，水的離子積常數為Kw=38×10?¹⁴，在此溫度下，將pH=3的鹽酸和pH=11的氫氧化鈉溶液等體積混合，則混合溶液中的c（H⁺）=2.05×10^-11mol•L^-1（保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）根據醋酸的電離平衡CH₃COOH?H⁺+CH₃COO^-和電荷守恒來計算；醋酸的電離是吸熱反應，加水稀釋、加入堿、加熱都能促進醋酸的電離；
（2）生成氫氣的體積取決于電離出的氫離子的量的多少，開始的反應速率取決于開始時氫離子濃度的大小；
（3）溶液顯中性，說明氫離子和氫氧根的濃度一定相等，醋酸鈉是強堿弱酸鹽，水解顯堿性，根據電荷守恒來判斷離子濃度大小關系；
（4）強酸和強堿混合后溶液的氫離子濃度可以根據中和反應的實質來計算．

解答 解：（1）在 pH=5的稀醋酸溶液中，c（H⁺）=10^-5mol/L，則c（OH^-）=10^-9mol/L，根據醋酸溶液中電荷守恒可知：c（H⁺）═c（OH^-）+c（CH₃COO^-），可以看出，c（CH₃COO^-）=c（H⁺）-c（OH^-）=（10^-5-10^-9）mol/L；
醋酸的電離是吸熱反應，加水稀釋、加入堿、加熱都能促進醋酸的電離；
a．加入少量0.10mol•L^-1的稀鹽酸，溶液中氫離子濃度增大，抑制醋酸的電離，則醋酸的電離程度降低，故錯誤；
b．醋酸的電離是吸熱反應，加熱CH₃COOH溶液，促進醋酸的電離，則醋酸的電離程度增大，故正確；
c．加入少量冰醋酸，醋酸的電離平衡向正反應方向移動，但醋酸的電離程度降低，故錯誤；
d．加水稀釋至0.010mol•L^-1，促進醋酸的電離，則醋酸的電離程度增大，故正確；
e．加入少量氯化鈉固體，不影響平衡的移動，則不改變醋酸的電離，故錯誤；
f．加入少量0.10mol•L^-1的NaOH溶液，氫氧根離子和氫離子反應生成水，氫離子濃度降低，促進醋酸的電離，則醋酸的電離程度增大，故正確；
故答案為：（10^-5-10^-9）mol/L；bdf；
（2）醋酸是弱酸，隨著它和金屬的反應，電離平衡不斷地向右移動，會電離出更多的氫離子，所以醋酸產生的氫氣體積較大，開始時，醋酸和鹽酸的pH均等于3，即開始時氫離子的濃度相等，所以開始時的速率相等，故答案為：＜；=；
（3）醋酸溶液是弱酸，pH為3的醋酸溶液中，醋酸的濃度大于10^-3mol/L，pH=11的NaOH溶液濃度等于10^-3mol/L，最后溶液恰好呈中性，說明堿多，所以Vb＞Va，溶液恰好呈中性，氫離子和氫氧根的濃度一定相等，根據電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CH₃COO^-），所以c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），
故答案為：Va＜Vb； c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH）；
（4）pH=3的鹽酸中c（H⁺）=10^-3mol/L，pH=11的氫氧化鈉溶液中c（OH^-）=$\frac{38×1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$=38×10^-3mol/L，混合后：H⁺+OH^-=H₂O，所以堿剩余，剩余的氫氧根的濃度為c（OH^-）=$\frac{38×1{0}^{-3}-1{0}^{-3}}{2}$=0.0185mol/L，所以c（H⁺）=$\frac{38×1{0}^{-14}}{0.0185}$≈2.05×10^-11（mol/L），
故答案為：2.05×10^-11mol/L．

點評 本題考查學生有關弱電解質的電離及電離平衡的移動和離子濃度大小比較的知識，是一道綜合知識題目，難度較大．