Question

（1）含有弱酸HA和其钠盐NaA的混合溶液，在化学上用作缓冲溶液．向其中加入少量酸或碱时，溶液的酸碱性变化不大．现将0.04mol?L^-1HA溶液和0.02mol?L^-1NaOH溶液等体积混合，得到缓冲溶液．

①若HA为HCN，该溶液显碱性，则溶液中c（CN^-）

 

c（Na⁺）（填“＜”、“=”或“＞”），你得出该结论的依据是

 

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②若HA为CH₃COOH，该溶液显酸性．溶液中所有的离子按浓度由大到小排列的顺序是

 

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（2）二氧化氯（ClO₂）为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂，目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺．
①如图示意用石墨做电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂．写出阳极产生ClO₂的电极反应式：

 

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②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为336mL（标准状况）时，停止电解．通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为

 

mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因

 

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（3）25℃时，2.0×10^-3mol?L^-1HF溶液中，调节溶液pH（忽略溶液体积变化）得到的（HF）、c（F^-）与溶液pH的变化关系如图2．若将4.0×10^-4mol?L^-1CaCl₂溶液与4.0×10^-3mol?L^-1HF溶液等体积混合，调节混合液pH=4（忽略调节时混合液体积的变化），通过列式计算说明是否有CaF₂沉淀析出．[已知K_sp（CaF₂）：1.5×10^-10]

 

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Answer 1

分析：（1）①从溶液电中性的角度比较离子浓度大小；
②若HA为CH₃COOH，该溶液显酸性，说明c（H⁺）＞c（OH^-），结合溶液电中性原则分析；
（2）①由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子；
②在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，根据n=

V

Vm

计算氢气的物质的量，根据电子转移守恒计算阳离子的物质的量，电解中H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动；
（3）查图当PH=4时，溶液中C（F^-）=1.6×10^-3mol?L^-1，则Q_c=C（Ca²⁺）C²（F^-）=5.12×10^-10＞K_sp（CaF₂），所以有沉淀生成．

解答：解：（1）①该溶液显碱性，则c（H⁺）＜c（OH^-），根据溶液电中性原则可知c（Na⁺）+c（H⁺）=C（CN^-）+c（OH^-），则c（Na⁺）＞c（CN^-），
故答案为：＜；因为c（Na⁺）+c（H⁺）=C（CN^-）+c（OH^-），溶液显碱性，则c（H⁺）＜c（OH^-），所以c（Na⁺）＞c（CN^-）；
②若HA为CH₃COOH，该溶液显酸性，说明c（H⁺）＞c（OH^-），根据溶液电中性原则可知c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺），
故答案为：c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2））①由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
故答案为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；
②在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，氢气的物质的量为

V

Vm

=

0.336L

22.4L/mol

0.015mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，故交换膜的阳离子的物质的量为0.015mol×2=0.03mol，电解中阴极H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，溶液的pH增大，
故答案为：0.03；在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，H⁺浓度减小，使得H₂O?OH^-+H⁺的平衡向右移动，OH^-浓度增大，pH增大；
（3）根据图知，当pH=4时，溶液中c（F^-）=1.6×10^-3mol/L，Q_c=c（Ca²⁺）．c²（F^-）=2.0×10^-3×（1.6×10^-3）²=5.12×10^-10＞K_sp（CaF₂），所以有沉淀生成，
故答案：当pH=4时，Q_c=c（Ca²⁺）．c²（F^-）=2.0×10^-3×（1.6×10^-3）²=5.12×10^-10＞K_sp（CaF₂），所以有沉淀生成．

点评：本题考查了电解原理应用，弱电解质的电离平衡分析，盐类水解的应用判断，电解质溶液中离子浓度大小比较，沉淀溶解平衡的计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．