Question

12．已知：
①25℃时弱电解质电离平衡数；K_a（CH₃COOH）═1.8×10^-5，K_a（HSCN）═0.13；
难溶电解质的溶度积常数：K_SD（CaF₂）═1.5×10^-10
②25℃时，2×l0^-3mol•L^-1氢氟酸水溶液中，调节溶液pH（忽略体积变化），得到c （HF）、C（F^-）与溶液pH的变化关系，如图1所示：

请根据以下信息回答下列问题：
（1）25℃时，将20mL 0.10mol•L^-1CH₃COOH溶液和20mL 0．l mol•L^-1 HSCN溶液分别 与20mL 0.10mol•L^-1NaHCO₃ 溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）变化的示意图为图2所示：
反应初始阶段，两种溶液产生CO₂气体的速率存在明显差异的原因是相同的起始条件，两种酸的电离程度不同导致溶液中起始反应时氢离子浓度不同引起反应速率不同，
反应结束后所得两溶液中，C（CH₃COO^-）＜c（SCN^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）25℃时，HF电离平衡常数的数值Ka≈4×10^-4．
（3）4×10^-3mol•L^-1HF溶液与4×10^-4mol•L^-1CaCl₂溶液等体积混合，调节混合液pH为4.0（忽略调节混合液体积的变化），通过列式计算说明是否有沉淀产生．

Answer 1

分析 （1）反应速率与氢离子浓度成正比；
酸的电离平衡常数越大，酸的电离程度越大则酸的酸性越强，其酸根水解能力越小；
（2）根据图象知，当pH=4时，c（H⁺）=10^-4 mol/L，c（F^-）=1.6×10^-3 mol/L，c（HF）=4×10^-4 mol/L，电离平衡常数Ka=$\frac{c（{H}^{+}）×c（{F}^{-}）}{c（HF）}$；
（3）当pH=4.0时，溶液中的c（F^-）=1.6×10^-3mol•L^-1，因等体积混合则溶液中c（Ca²⁺）=2.0×10^-4mol•L^-1，计算浓度积c（Ca²⁺）×c²（F^-）与K_sp（CaF₂）比较判断．

解答 解：（1）①反应速率与氢离子浓度成正比，硫氰酸的电离平衡常数大于醋酸，则硫氰酸的电离程度大于醋酸，等浓度的两种溶液中，硫氰酸中氢离子浓度大于醋酸，所以醋酸的反应速率小于硫氰酸；
酸的电离平衡常数越大，酸的电离程度越大则酸的酸性越强，其酸根水解能力越小，硫氰酸的电离平衡常数大于醋酸，所以醋酸根离子的水解能力大于硫氰酸根离子，则c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-），
故答案为：相同的起始条件，两种酸的电离程度不同导致溶液中起始反应时氢离子浓度不同引起反应速率不同；＜；
（2）根据图象知，当pH=4时，c（H⁺）=10^-4 mol/L，c（F^-）=1.6×10^-3 mol/L，c（HF）=4×10^-4 mol/L，电离平衡常数Ka=$\frac{c（{H}^{+}）×c（{F}^{-}）}{c（HF）}$=$\frac{1{0}^{-4}×1.6×1{0}^{-3}}{4×1{0}^{-4}}$=4×10^-4，
故答案为：4×10^-4；
（3）由图可知当pH=4.0时，溶液中的c（F^-）=1.6×10^-3mol•L^-1，因等体积混合则溶液中c（Ca²⁺）=2.0×10^-4mol•L^-1，即c（Ca²⁺）×c²（F^-）=5.1×10^-10＞K_sp（CaF₂））=1.5×10^-10，所以有沉淀产生，故答案为：有沉淀产生．

点评 本题考查弱电解质电离、电离平衡、溶度积有关计算等，较好的训练学生利用信息来分析问题、解决问题的能力．