Question

3．（1）某二元酸（化学式用H₂B表示）在水中的电离方程式是H₂B=H⁺+HB^-；HB^-?H⁺+B^2-．Na₂B溶液显碱性（填“酸性”“中性”或“碱性”）；已知0.1mol/L NaHB溶液的pH=2，则0.1mol/L H₂B溶液中氢离子的物质的量浓度可能是＜0.11mol/L（填“＜”、“＞”、“=”）理由是：0.1mol•L^-1NaHB溶液的pH=2，说明其中c（H⁺）=0.01mol•L^-1，主要是HB^-电离产生的，在H₂B溶液中，第一步电离产生的H⁺抑制了第二步的电离，所以0.1mol•L^-1H₂B溶液中c（H⁺）＜0.11mol•L^-1；
（2）某温度时，水的离子积为K_w=1×10^-12，将pH=11的苛性钠溶液V₁L与pH=1的稀硫酸V₂L混合设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和），所得混合溶液的pH=2，则V₁：V₂=9：1；
（3）25℃时，将amol/L的氨水与0.01mol/L的盐酸等体积混合，反应平衡时溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-），则反应后溶液中溶质为NH₄Cl和NH₃•H₂O；用含a的代数式表示NH₃•H₂O的电离平衡常数K_b=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．
（4）已知CH₃COOH酸性强于HCN，一定温度下，等体积、等物质的量浓度为CH₃COONa和NaCN两溶液中阴离子的总物质的量分别为n₁和n₂，则n₁和n₂的关系为n₁＞n₂（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）由HA^-?H⁺+A^2-可知，Na₂A为强碱弱酸盐；0.1mol•L^-1H₂A溶液，H₂A═H⁺+HA^-，电离出0.1mol/LH⁺，0.1mol•L^-1NaHA溶液的pH=2，则由HA^-?H⁺+A^2-可知，电离出0.01mol/LH⁺，但第一步电离生成的H⁺抑制了HA^-的电离；
（2）该温度下水的离子积为1×10^-12，据此计算出pH=11、pH=2、pH=2的溶液中氢氧根离子、氢离子浓度，然后列式计算即可．
（3）在25℃下，平衡时溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=0.005mol/L，根据物料守恒得c（NH₃•H₂O）=（0.5a-0.005）mol/L，根据电荷守恒得c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，NH₃•H₂O的电离常数K_b=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$；
（4）向等体积纯水中分别加入等物质的量的CH₃COONa和NaCN，NaCN水解程度比大CH₃COONa，结合溶液电中性原则分析．

解答 解：（1）由HA^-?H⁺+A^2-可知，Na₂A为强碱弱酸盐，A^2-水解的离子反应为：A^2-+H₂O?HA^-+OH^-，导致溶液显示碱性；
0.1mol•L^-1H₂A溶液，H₂A═H⁺+HA^-，电离出0.1mol/LH⁺，0.1mol•L^-1NaHA溶液的pH=2，则由HA^-?H⁺+A^2-可知，电离出0.01mol/LH⁺，但第一步电离生成的H⁺抑制了HA^-的电离，所以溶液中氢离子的物质的量浓度小于0.1mol/L+0.01mol/L=0.11mol/L，
故答案为：碱性；＜；0.1 mol•L^-1NaHB 溶液的pH=2，说明其中c（H⁺）=0.01 mol•L^-1，主要是HB^-电离产生的，在H₂B溶液中，第一步电离产生的H⁺抑制了第二步的电离，所以0.1mol•L^-1 H₂B 溶液中c（H⁺）＜0.11 mol•L^-1；
（2）该温度下水的离子积为K_w=1×10^-12，将pH=11的苛性钠中氢氧根离子浓度为：c（OH^-）=$\frac{1×1{0}^{-12}}{1×1{0}^{-11}}$mol/L=0.1mol/L，pH=1的稀硫酸中氢离子浓度为0.1mol/L，
pH=2的溶液中氢离子浓度为0.01mol/L，则混合液中满足：0.1mol/L×V₂-0.1mol/L×V₁=0.01mol/L×（V₁+V₂），
整理可得：V₁：V₂=9：11，
故答案为：9：11；
（3）反应平衡时溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-），则溶质为NH₄Cl 和NH₃•H₂O；
平衡时溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=0.005mol/L，根据物料守恒得c（NH₃•H₂O）=（0.5a-0.005）mol/L，根据电荷守恒得c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，NH₃•H₂O的电离常数K_b=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（N{{H}_{4}}^{+}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{1{0}^{-7}×0.005}{0.5a-0.005}$=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$，
故答案为：NH₄Cl 和NH₃•H₂O；$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$；
（4）HCN的酸性比CH₃COOH的酸性弱，由越弱越水解知，醋酸钠的水解程度小于氢氰酸钠的水解程度，CN^-+H₂O?HCN+OH^-，CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-，CH₃COONa溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），NaCN溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CN^-）+c（OH^-），钠离子的浓度不变且相等，CN^-的水解程度较大，溶液中OH^-的浓度较大，H⁺的浓度较小，故阳离子的浓度之和较小，则CH₃COONa溶液中阴离子的总物质的量大于NaCN，即：n₁＞n₂，
故答案为：＞．

点评 本题考查了离子浓度大小比较、溶解酸碱性与溶液pH的计算，题目难度中等，明确溶液酸碱性与溶液pH的关系为解答关键，注意掌握电荷守恒、物料守恒的含义及应用方法，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．