Question

16．（1）已知醋酸、碳酸和硼酸25℃時的電離常數(shù)分別是1.75×10^-5、4.4×10^-7（第一步電離）和5.8×10^-10．試回答下列問題：
①比較向兩支分別盛有0.1mol•L^-1醋酸和飽和硼酸溶液的試管中滴加等濃度Na₂CO₃溶液的現(xiàn)象前者產(chǎn)生氣泡，后者沒有．
②硼酸的酸性不是本身給出質(zhì)子，而是接受了來自水分子中的氫氧根離子的孤對電子．試寫出硼酸在水溶液中的電離平衡表達式H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺．
③試解釋Na₂CO₃溶液呈堿性的原因（用離子方程式表示）CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．寫出Na₂CO₃溶液中相關微粒的等量關系（要求寫出2個）c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）．、c（Na⁺）=2c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+2c（H₂CO₃）或c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）．
（2）室溫下，甲、乙兩燒杯均盛有10ml pH=2的同一種某一元酸溶液，向乙燒杯中加水稀釋至pH=3，則關于甲、乙兩燒杯中溶液的描述有：
①溶液的體積：10V_甲≤V_乙（填≤、≥、＜、＞、=或無法確定，下同）
②若分別用等濃度的NaOH溶液完全中和，所得溶液的pH：甲≥乙
③若分別與10ml pH=12的NaOH溶液反應，所得溶液的pH：甲≤乙．

Answer 1

分析 （1）酸的電離常數(shù)越大，其酸性越強，根據(jù)電離常數(shù)知，酸性強弱順序是：醋酸＞碳酸＞硼酸，
①碳酸鈉與醋酸反應生成二氧化碳氣體，而碳酸鈉與硼酸反應不會生成二氧化碳；
②硼酸的酸性是接受了來自水分子中的氫氧根離子的孤對電子，說明硼酸在水溶液中電離出B（OH）₄^-和氫離子，據(jù)此寫出電離方程式；
③碳酸鈉溶液中，碳酸根離子部分水解生成碳酸氫根離子和氫氧根離子，溶液呈堿性；碳酸鈉溶液中滿足電荷守恒、物料守恒及質(zhì)子守恒；
（2）①如果酸為強酸，則10V_甲=V_乙，如果酸為弱酸，則10V_甲＜V_乙；
②甲乙兩個燒杯中所含的一元酸的物質(zhì)的量相等，依據(jù)酸堿中和反應可知，消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量相等，生成的鹽的濃度甲大于乙，若酸為強酸則二者pH相等，若酸為弱酸，則甲的pH大于乙．
③若酸是強酸，分別與10ml pH=12的NaOH溶液反應，恰好發(fā)生酸堿中和，生成強酸強堿鹽，pH值相等，若為弱酸，則反應后酸有剩余，甲中剩余酸濃度大，酸性強，pH小．

解答 解：（1）酸的電離常數(shù)越大，其酸性越強，根據(jù)電離常數(shù)知，酸性強弱順序是：醋酸＞碳酸＞硼酸，
①向兩支分別盛有0.1mol•L^-1醋酸和飽和硼酸溶液的試管中滴加等濃度Na₂CO₃溶液，由于酸性醋酸＞碳酸＞硼酸，則前者產(chǎn)生氣泡，后者沒有，
故答案為：前者產(chǎn)生氣泡，后者沒有；
②硼酸的酸性不是本身給出質(zhì)子，而是接受了來自水分子中的氫氧根離子的孤對電子，則硼酸在水溶液中電離出B（OH）₄^-和氫離子，其電離方程式為：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺，
故答案為：H₃BO₃+H₂O?B（OH）₄^-+H⁺；
③Na₂CO₃溶液中水解反應：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，溶液呈堿性；碳酸鈉溶液中存在電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-），物料守恒為：c（Na⁺）=2c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+2c（H₂CO₃），質(zhì)子守恒為：c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）；c（Na⁺）=2c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+2c（H₂CO₃）或 c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）；
（2）①若酸為強酸，則依據(jù)溶液吸稀釋過程中氫離子濃度不變5ml×10^-3=V×10^-4，解得V=5Oml，則10V_甲=V_乙，若酸為弱酸，加水稀釋時，促進弱酸的電離，電離產(chǎn)生的氫離子增多，要使pH仍然為4，加入的水應該多一些，所以10V_甲＜V_乙，所以10V_甲≤V_乙，
故答案為：≤；
②稀釋前后甲乙兩個燒杯中所含的一元酸的物質(zhì)的量相等，依據(jù)酸堿中和反應可知，消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量相等，生成的鹽的濃度甲大于乙，若酸為強酸則二者pH相等，若酸為弱酸，則甲的pH大于乙，即：甲≥乙，
故答案為：≥；
③若酸是強酸，分別與10ml pH=12的NaOH溶液反應，恰好發(fā)生酸堿中和，生成強酸強堿鹽，pH值相等，若為弱酸，則反應后酸有剩余，甲中剩余酸濃度大，酸性強，pH小，所得溶液的pH：甲≤乙，
故答案為：≤．

點評 本題考查了酸堿混合的定性判斷及溶液pH的計算，題目難度中等，明確反應后溶質(zhì)組成為解答關鍵，注意掌握溶液酸堿性與溶液pH的關系，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及靈活應用能力．