Question

7．在研究弱電解質(zhì)的電離、鹽類的水解和溶液中離子濃度大小比較中，某師生共同做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：常溫下，向20.0mL，0.1mol/LCH₃COOH溶液中逐滴加入0.01mol/L的NaOH溶液，并在滴加過程中不斷用pH計(jì)測量混合溶液的pH，繪出pH-V（NaOH）圖象，如圖所示．請分析：
（1）在滴加NaOH溶液至過量過程中的溶液中溶質(zhì)的變化情況，a、b、c、d各點(diǎn)的溶質(zhì)各是什么？CH₃COOH、CH₃COOH和CH₃COONa、CH₃COOH和CH₃COONa、CH₃COOH和CH₃COONa或CH₃COONa或CH₃COONa和NaOH．
（2）CH₃COOH與NaOH恰好完全反應(yīng)的點(diǎn)在圖象中的位置在區(qū)域內(nèi)．（填：pH＞7或pH＜7或pH=7），由此實(shí)驗(yàn)可驗(yàn)證CH₃COOH為弱酸（填：弱酸或強(qiáng)酸），此時(shí)共滴加V（NaOH）=200mL．
（3）若將此實(shí)驗(yàn)改為中和滴定實(shí)驗(yàn)應(yīng)用酚酞作為指示劑．
（4）隨著NaOH的加入，水的電離受到一定的影響，當(dāng)水的電離達(dá)到最大時(shí)溶液中的溶質(zhì)為CH₃COONa．
（5）當(dāng)測得pH為7時(shí)共用去V（NaOH）=VmL，請用V的表達(dá)式表示此時(shí)CH₃COOH的電離平衡常數(shù)．

Answer 1

分析 （1）溶質(zhì)為CH₃COONa時(shí)溶液呈堿性，結(jié)合圖象曲線判斷a、b、c、d各點(diǎn)的溶質(zhì)；
（2）CH₃COOH與NaOH恰好完全反應(yīng)時(shí)溶質(zhì)為醋酸鈉，溶液呈堿性；強(qiáng)堿弱酸鹽的溶液顯示堿性；根據(jù)醋酸的物質(zhì)的量、氫氧化鈉溶液濃度計(jì)算；
（3）二者恰好反應(yīng)時(shí)溶液呈堿性，酚酞的變色范圍為8-10，應(yīng)該用酚酞為指示劑；
（4）酸溶液或堿溶液抑制了水的電離，能夠水解的鹽溶液促進(jìn)了水的電離，據(jù)此進(jìn)行判斷；
（5）常溫下pH為7時(shí)氫離子濃度為：c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-7mol/L，根據(jù)電荷守恒可知：c（CH₃COO^-）=c（H⁺）=$\frac{0.01mol/L×V×1{0}^{-3}L}{（20+V）×1{0}^{-3}L}$=$\frac{0.01V}{20+V}$mol/L，根據(jù)物料守恒可知醋酸的濃度為，然后結(jié)合醋酸的電離平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算．

解答 解：（1）常溫下，向20.0mL，0.1mol/LCH₃COOH溶液中逐滴加入0.01mol/L的NaOH溶液，a點(diǎn)沒有滴入NaOH溶液，其溶質(zhì)為CH₃COOH；b點(diǎn)呈酸性，則溶質(zhì)為CH₃COOH、CH₃COONa；c點(diǎn)溶液的pH=7，溶質(zhì)為CH₃COOH和CH₃COONa；d點(diǎn)溶液呈堿性，溶質(zhì)可能為CH₃COOH和CH₃COONa或CH₃COONa或CH₃COONa和NaOH，
故答案為：CH₃COOH、CH₃COOH和CH₃COONa、CH₃COOH和CH₃COONa、CH₃COOH和CH₃COONa或CH₃COONa或CH₃COONa和NaOH；
（2）CH₃COOH與NaOH恰好完全反應(yīng)生成CH₃COONa，醋酸根離子部分水解，溶液顯示堿性，所以此時(shí)溶液的pHpH＞7；根據(jù)鹽的水解原理可知強(qiáng)堿弱酸鹽溶液顯示堿性，由此實(shí)驗(yàn)可驗(yàn)證CH₃COOH為弱酸；20.0mL，0.1mol/LCH₃COOH溶液中含有醋酸的物質(zhì)的量為：0.1mol/L×0.02L=0.002mol，則需要0.002molNaOH才能恰好反應(yīng)，則需要0.01mol/L的氫氧化鈉溶液的體積為：$\frac{0.002mol}{0.01mol/L}$=0.2L=200mL，
故答案為：pH＞7；弱；200；
（3）氫氧化鈉和醋酸恰好反應(yīng)時(shí)生成醋酸鈉，此時(shí)溶液呈堿性，酚酞的變色范圍為8-10，可以選用酚酞做指示劑，
故答案為：酚酞；
（4）酸溶液中的氫離子，堿溶液中的氫氧根離子都抑制了水的電離，而能夠水解的鹽溶液會(huì)促進(jìn)水的電離，則溶質(zhì)為CH₃COONa時(shí)水的電離程度最大，
故答案為：CH₃COONa；
（5）當(dāng)測得pH為7時(shí)共用去V（NaOH）=VmL，此時(shí)溶液中氫離子濃度為：c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-7mol/L，根據(jù)電荷守恒可知：c（CH₃COO^-）=c（H⁺）=$\frac{0.01mol/L×V×1{0}^{-3}L}{（20+V）×1{0}^{-3}L}$=$\frac{0.01V}{20+V}$mol/L，根據(jù)物料守恒可知醋酸的濃度為：0.1mol/l×$\frac{20mL}{20mL+VmL}$-$\frac{0.01V}{20+V}$mol/L=$\frac{2}{20+V}$mol/L-$\frac{0.01V}{20+V}$mol/L，
則醋酸的電離平衡常數(shù)K=$\frac{1×1{0}^{-7}×\frac{0.01V}{20+V}}{\frac{2}{20+V}-\frac{0.01V}{20+V}}$=$\frac{V}{200-V}$×10^-7，
答：此時(shí)CH₃COOH的電離平衡常數(shù)K=$\frac{V}{200-V}$×10^-7．

點(diǎn)評 本題考查了酸堿混合的定性判斷及溶液pH的計(jì)算，題目難度中等，明確溶液酸堿性與溶液pH的關(guān)系為解答關(guān)鍵，注意掌握電離平衡常數(shù)的概念及計(jì)算方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．