Question

18．已知某溶液中只存在OH^-、H⁺、Na⁺、CH₃COO^-四种离子，某同学推测该溶液中各离子浓度大小顺序可能有如下四种关系：
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）这四组关系中有一组是不可能的，这组关系是B（选填序号）．
（2）若该溶液只有一种溶质，上述离子浓度大小顺序关系中正确的是（选填序号）D．
（3）若上述关系中C是正确的，则溶液中溶质的化学式是CH₃COOH和CH₃COONa．
（4）在25℃下，将a mol•L^-1的醋酸与0.01mol•L^-1的NaOH溶液等体积混合，反应平衡时溶液中c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），则溶液显中性（填“酸”“碱”或“中”）；则：混合前c（CH₃COOH）＞c（NaOH）（填“＞”、“＜”、或“=”），用含a的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．

Answer 1

分析 （1）任何电解质溶液中都存在电荷守恒，根据电荷守恒判断；
（2）任何电解质溶液中都含有氢离子和氢氧根离子，如果该溶液中只有一种溶质，则只能是含有醋酸根离子和钠离子的物质；醋酸钠溶液呈碱性，结合电荷守恒判断离子浓度大小；
（3）如果C是正确的，溶液呈酸性，醋酸钠是强碱弱酸盐，其溶液呈碱性，要使溶液呈酸性，则溶液中溶质为醋酸钠和醋酸；
（4）根据电荷守恒判断混合溶液中c（H⁺）、c（OH^-）相对大小，从而确定溶液酸碱性；醋酸钠溶液呈碱性，要使混合溶液呈中性，则酸应该稍微过量；根据醋酸的电离平衡常数表达式及溶液中醋酸、醋酸根离子和氢离子浓度进行计算．

解答 解：（1）任何电解质溶液中都存在电荷守恒，B中阴离子电荷大于阳离子，根据电荷守恒，B错误，故选B；  
（2）任何电解质溶液中都含有氢离子和氢氧根离子，如果该溶液中只有一种溶质，则只能是含有醋酸根离子和钠离子的物质，为醋酸钠，醋酸钠是强碱弱酸盐，醋酸根离子水解导致溶液呈碱性，但水解程度较小，根据电荷守恒得c（Na⁺）＞c（CH₃COO^-），所以离子浓度大小顺序是c （Na⁺）＞c（CH₃COO^-）＞c （OH^-）＞c （H⁺）
，故选D；  
（3）如果C是正确的，溶液呈酸性，醋酸钠是强碱弱酸盐，其溶液呈碱性，要使溶液呈酸性，则溶液中溶质为醋酸钠和醋酸，故答案为：CH₃COOH和CH₃COONa；
（4）根据电荷守恒判断混合溶液中c（H⁺）=c（OH^-），所以该溶液呈中性；醋酸钠溶液呈碱性，要使混合溶液呈中性，则酸应该稍微过量，二者体积相等，则c（CH₃COOH）＞c（NaOH），．
在25℃下，将amol•L^-1的稀醋酸与0.01mol•L^-1的NaOH溶液等体积混合，反应平衡时溶液中c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=0.005mol/L，根据电荷守恒可得c（OH^-）=c（H⁺），所以溶液显示中性，常温下的中性溶液中c（OH^-）=c（H⁺）=10^-7mol/L，
根据物料守恒可得，c（CH₃COOH）=0.5amo/L-0.005mol/L=（0.5a-0.005）mol/L，
醋酸的电离平衡常数为：K=$\frac{c（{H}^{+}）．c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{1{0}^{-7}×0.005}{0.5a-0.005}$=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$，
故答案为：中；＞；$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．

点评 本题考查酸碱中和反应定性判断及离子浓度大小比较，为高频考点，难点是（4）中弱电解质的电离及电离平衡常数计算方法，注意两种溶液混合后溶液浓度都减半，为易错点．