Question

20．已知某无色透明溶液中仅含有包括Na⁺和CH₃COO^-在内的四种离子．
请回答下列问题．
（1）该溶液中的溶质可能有三种情况，请分别写出各种情况的化学式：①CH₃COONa②CH₃COONa和CH₃COOH； ③CH₃COONa和NaOH．
（2）25℃，若由0.1mol/L的CH₃COOH溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合，测得混合溶液的pH=8，则c（CH₃COOH）+c（H⁺）的精确值为1×10^-6mol/L．
（3）若该溶液的pH=8，则c（Na⁺）-c（CH₃COO^-）的精确值为9.9×10^-7mol/L．
（4）当溶液中各离子浓度大小的顺序为c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）时，则该溶液可能是AD（填序号）；
A．由0.1mol/L的CH₃COONa溶液与0.1mol/L的CH₃COOH溶液等体积混合而成
B．由0.1mol/L的CH₃COOH溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合而成
C．由0.2mol/L的CH₃COONa溶液与0.1mol/L的HCl溶液等体积混合而成
D．由0.2mol/L的CH₃COOH溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合而成
（5）常温下，将a mol/L的CH₃COOH溶液与0.01mol/L的NaOH溶液等体积混合，反应平衡后溶液中c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），用含a的代数式表示CH₃COOH的电离平衡常数Ka=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．

Answer 1

分析 （1）根据能电离出醋酸根离子和钠离子的物质的组合情况来回答；
（2）根据质子守恒分析解答；
（3）分别根据醋酸钠溶液中的电荷守恒和物料守恒计算；
（3）溶液中存在电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），所以c（Na⁺）-c（CH₃COO^-）=c（OH^-）-c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$mol/L-10^-8 mol/L=（10^-6-10^-8）mol/L；
（4）A．等浓度的CH₃COONa和醋酸混合溶液中，醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度；
B．醋酸钠溶液中，钠离子浓度大于醋酸根浓度；
C．由0.2mol/L的CH₃COONa溶液与0.1mol/L的HCl溶液等体积混合而成，得到物质的量浓度相等的醋酸、醋酸钠和氯化钠；
D．由0.2mol/L的CH₃COOH溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合而成，得到等物质的量浓度的醋酸和醋酸钠；
（5）常温下，将a mol/L的CH₃COOH溶液与0.01mol/L的NaOH溶液等体积混合，反应平衡后溶液中c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），根据电荷守恒得c（OH^-）=c（H⁺），溶液呈中性，电离平衡常数K_a=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$，以此计算

解答 解：（1）能电离出醋酸根离子的物质可以是醋酸和醋酸钠，能电离出钠离子的物质可以是氢氧化钠和醋酸钠，所以当溶液中含有Na⁺和CH₃COO^-在以及OH^-、H⁺时，溶液中溶质的组成可以是：①CH₃COONa、CH₃COONa和CH₃COOH、CH₃COONa和NaOH，故答案为：CH₃COONa；CH₃COONa和CH₃COOH；CH₃COONa和NaOH；
（2）25℃，若由0.1mol/L的CH₃COOH溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合，测得混合溶液的pH=8，由质子守恒可知：c（CH₃COOH）+c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-6，故答案为：1×10^-6；
（3）溶液中存在电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），所以c（Na⁺）-c（CH₃COO^-）=c（OH^-）-c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$mol/L-10^-8 mol/L=（10^-6-10^-8）mol/L=9.9×10^-7，
故答案为：9.9×10^-7；
（4）A．等浓度的CH₃COONa和醋酸混合溶液中，醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度，所以离子的浓度大小为：c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故符合；
B．醋酸钠溶液中，钠离子浓度大于醋酸根浓度，故不符合；
C．由0.2mol/L的CH₃COONa溶液与0.1mol/L的HCl溶液等体积混合而成，得到物质的量浓度相等的醋酸、醋酸钠和氯化钠，钠离子浓度大于醋酸根浓度，故不符合；
D．由0.2mol/L的CH₃COOH溶液与0.1mol/L的NaOH溶液等体积混合而成，得到等物质的量浓度的醋酸和醋酸钠，醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度，所以离子的浓度大小为：c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故符合；
故选：AD；
（5）常温下，将a mol/L的CH₃COOH溶液与0.01mol/L的NaOH溶液等体积混合，反应平衡后溶液中c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），根据电荷守恒得c（OH^-）=c（H⁺），溶液呈中性，又电离平衡常数K_a=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$，c（H⁺）=10^-7mol/L，c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=0.005mol/L，c（CH₃COOH）=$\frac{a}{2}$mol/L，则Ka=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$，故答案为：$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．

点评 本题考查离子浓度的大小比较以及弱电解质的电离等问题，题目难度较大，注意根据溶液离子浓度的关系结合弱电解质的电离和盐类的水解等知识解答．