Question

4．Ⅰ．已知25℃時有關(guān)弱酸的電離平衡常數(shù)：

弱酸化學(xué)式	HSCN	CH3COOH	HCN	H2CO3
電離平衡常數(shù)	1.3×10-1	1.8×10-5	4.9×10-10	K1=4.3×10-7  K2=5.6×10-11

（1）25℃時，將20mL 0.1mol/LCH₃COOH溶液和20mL0.1mol/LHSCN溶液分別與20mL 0.1mol/LNaHCO₃溶液混合，實驗測得產(chǎn)生的氣體體積（V）隨時間（t）的變化如圖1所示：

反應(yīng)初始階段兩種溶液產(chǎn)生CO₂氣體的速率存在明顯差異的原因是相同溫度下HSCN比CH₃COOH的電離平衡常數(shù)大，同濃度時電離出的氫離子濃度大，與NaHCO₃溶液反應(yīng)快
（2）若保溫度不變，在醋酸溶液中加入一定量氨氣，下列量會變小的是b（填序號）．
a．c（CH₃COO^-）       b．c（H⁺）        c．K_wd．醋酸電離平衡常數(shù)
Ⅱ．某溫度（t℃）時，測得0.01mol/L的NaOH溶液的pH=11．在此溫度下，將pH=2的H₂SO₄溶液V_aL與pH=12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液為中性，則V_a：V_b=10：1．
Ⅲ．如圖2所示，A為電源，B為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙，濾紙中央滴有一滴KMnO₄溶液，C、D為電解槽，其電極材料及電解質(zhì)溶液均見圖示．
（1）關(guān)閉K₁，打開K₂，通電后，B的KMnO₄紫紅色液滴向c端移動，則電源b端為負極，通電開始時，濾紙d端的電極反應(yīng)式是2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）已知C裝置中溶液為Cu（NO₃）₂和X（NO₃）₃，且均為0.1mol，打開K₁，關(guān)閉K₂，通電一段時間后，陰極析出固體質(zhì)量m（g）與通過電子的物質(zhì)的量n（mol）關(guān)系如圖3所示．則Cu²⁺、X³⁺、H⁺氧化能力由大到小的順序是Cu²⁺＞H⁺＞X³⁺；D裝置中溶液是H₂SO₄，則此裝置電極C端的實驗現(xiàn)象是在C端開始時有無色無味氣體產(chǎn)生，一段時間后有紅色物質(zhì)析出．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）等濃度的酸的強弱不同，則c（H⁺）不同，c（H⁺）越大，反應(yīng)速率越大；
（2）溫度不變，水的離子積常數(shù)、醋酸的電離平衡常數(shù)不變，在醋酸溶液中加入一定量氨氣，一水合氨電離出的氫氧根離子和氫離子反應(yīng)生成水，促進醋酸電離；
Ⅱ．某溫度（t℃）時，測得0.01mol•L^-1的NaOH溶液的pH=11，據(jù)此計算離子積常數(shù)，將pH=2的H₂SO₄溶液V_aL與pH=12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液為中性說明氫離子和氫氧根離子物質(zhì)的量相同，列式計算；
Ⅲ．（1）關(guān)閉K₁，打開K₂，為電解飽和食鹽水裝置，通電后，B的KMnO₄紫紅色液滴向c端移動，根據(jù)電解池工作原理可知陰離子向陽極移動判斷電源的正負極并書寫d端的電極反應(yīng)式；
（2）打開K₁，關(guān)閉K₂，則為電解C、D兩池，根據(jù)電解C的圖象可知，開始即析出固體，總共0.2mol電子通過時，析出固體質(zhì)量達最大，證明此時析出的固體是銅，此后，繼續(xù)有電子通過，不再有固體析出，說明X³⁺不放電，H⁺放電，從而判斷離子氧化性；D裝置中溶液是H₂SO₄，電極C端與b負極相連即為陰極，開始氫離子得電子生成氫氣，后陽極的銅失電子生成銅離子進入陰極在陰極析出，據(jù)此分析．

解答 解：Ⅰ．（1）等濃度的酸的強弱不同，則c（H⁺）不同，c（H⁺）越大，反應(yīng)速率越大，因Ka（HSCN）＞Ka（CH₃COOH），溶液中c（H⁺）：HSCN＞CH₃COOH，c（H⁺）大反應(yīng)速率快，
故答案為：相同溫度下HSCN比CH₃COOH的電離平衡常數(shù)大，同濃度時電離出的氫離子濃度大，與NaHCO₃溶液反應(yīng)快；
 （2）a、若保持溫度不變，在醋酸溶液中加入一定量氨氣，NH₃+H₂O?NH₃．H₂O?NH₄⁺+OH^-，a．OH^-+H⁺=H₂O，所以促進醋酸電離，則c（CH₃COO^-）增大，故a錯誤；
b．OH^-+H⁺=H₂O，所以c（H⁺）減小，故b正確；
c．溫度不變則K_w不變，故c錯誤；
d．溫度不變，則醋酸電離平衡常數(shù)不變，故d錯誤；
故選b；
Ⅱ．某溫度（t℃）時，測得0.01mol•L^-1的NaOH溶液的pH=11，據(jù)此計算離子積常數(shù)Kw=0.01mol/L×10^-11mol/L=10^-13（mol/L），將pH=2的H₂SO₄溶液V_aL與pH=12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液為中性說明氫離子和氫氧根離子物質(zhì)的量相同，10^-2×Va=$\frac{10{\;}^{-13}}{10{\;}^{-12}}$×Vb，得到Va：Vb=10：1，
故答案為：10：1；
Ⅲ．（1）據(jù)題意B的KMnO₄紫紅色液滴向c端移動，說明高錳酸根離子向c端移動，可推出極c端為陽極，則與之相連的電源a端為正極，b端為負極，所以通電濾紙d端為陰極，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：負；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）根據(jù)電解C的圖象可知，通電后就有固體生成，當(dāng)通過電子為0.2mol時，析出固體質(zhì)量達最大，證明此時析出的固體是銅．如果是X³⁺析出，電子數(shù)應(yīng)該是0.3mol，則氧化能力為Cu²⁺＞X³⁺，當(dāng)電子超過0.2mol時，固體質(zhì)量沒變，說明這是陰極產(chǎn)生的是氫氣，即電解水，說明氧化能力H⁺＞X³⁺，故氧化能力為Cu²⁺＞H⁺＞X³⁺；
D裝置中溶液是H₂SO₄，電極C端與b負極相連即為陰極，開始為氫離子得電子生成氫氣，后陽極的銅失電子生成銅離子進入陰極在陰極析出，所以看到的現(xiàn)象為在C端開始時有無色無味氣體產(chǎn)生，一段時間后有紅色物質(zhì)析出；故答案為：Cu²⁺＞H⁺＞X³⁺；在C端開始時有無色無味氣體產(chǎn)生，一段時間后有紅色物質(zhì)析出．

點評 本題綜合考查弱電解質(zhì)電離，有關(guān)pH值的計算，電解原理以及根據(jù)圖象獲取信息、運用知識綜合分析能力，明確弱電解質(zhì)的電離常數(shù)與酸根離子水解程度之間的關(guān)系，KMnO₄紫紅色液滴向c端移動判斷電源的正負極為解答該題的關(guān)鍵，注意電極方程式的判斷，為易錯點，題目難度中等．