Question

9．水是生命的源泉、工業(yè)的血液、城市的血脈．要保護好河流，因為河水是主要的飲用水源，污染物通過飲用水可直接毒害人體，也可通過食物鏈和灌溉農田間接危及健康．請回答下列問題：
（1）純水在T℃時，pH=6，該溫度下1mol•L^-1的NaOH溶液中，由水電離出的c（OH^-）=10^-12 mol•L^-1．
（2）25℃時，向水中加入少量碳酸鈉固體，得到pH為11的溶液，其主要水解反應的離子方程式為CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，由水電離出的c（OH^-）=0.001mol•L^-1．
（3）體積均為100mL、pH均為2的CH₃COOH與一元酸HX，加水稀釋過程中pH與溶液體積的關系如圖所示，則HX的電離平衡常數小于（填“大于”“小于”或“等于”）CH₃COOH的電離平衡常數．理由是稀釋相同倍數，一元酸HX的pH變化量比CH₃COOH的小，故酸性較弱，電離平衡常數較�。�
 （4）電離平衡常數是衡量弱電解質電離程度的物理量．已知：

化學式	電離常數（25℃）
HCN	K=4.9×10-10
CH3COOH	K=1.8×10-5
H2CO3	K1=4.3×10-7、K2=5.6×10-11

①25℃時，有等濃度的NaCN溶液、Na₂CO₃溶液和CH₃COONa溶液，三溶液的pH由大到小的順序為Na₂CO₃溶液＞NaCN溶液＞CH₃COONa溶液（用化學式表示）．
②向NaCN溶液中通入少量的CO₂，發(fā)生反應的化學方程式為NaCN+H₂O+CO₂=HCN+NaHCO₃．
（5）25℃時，在CH₃COOH與CH₃COONa的混合溶液中，若測得pH=6，則溶液中c（CH₃COO^-）-c（Na⁺）=9.9×10^-7 mol•L^-1（填精確值），c（CH₃COO^-）/c（CH₃COOH）=18．

Answer 1

分析 （1）純水在100℃時，pH=6，Kw=10^-12，據此計算水電離出的氫氧根離子濃度；
（2）碳酸鈉溶液中因碳酸根離子水解導致溶液顯堿性，鹽溶液中鹽的水解促進水的電離；
（3）據圖分析，加水稀釋的過程中，HX的pH變化比較慢，說明HX的酸性比醋酸弱；
（4）①根據酸的電離常數進行分析判斷，電離常數越大，對應鹽的水解程度越小，溶液的pH越�。�
②電離平衡常數越大，酸的酸性越強，根據表中數據可知酸性：H₂CO₃＞HCN＞HCO₃^-，向NaCN溶液中通入少量CO₂，反應生成HCN和碳酸氫鈉，據此寫出反應的化學方程式；
（5）溶液中的電荷守恒來分析，C（CH₃COO^-）+C（OH^-）=C（Na⁺）+C（H⁺），故C（CH₃COO^-）-C（Na⁺）=C（H⁺）-C（OH^-），結合醋酸的電離常數計算．

解答 解：（1）純水在100℃時，pH=6，Kw=10^-12，該溫度下1mol．L^-1的NaOH溶液中，由水電離出的c（OH^-）=c（H⁺）=10^-12mol/L，
故答案為：10^-12；
（2）碳酸鈉溶液中因碳酸根離子水解導致溶液顯堿性，碳酸根水解的離子方程式為CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，其pH=11，則c（OH^-）=0.001mol/L，全部由水電離產生，故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；0.001；
（3）據圖分析，加水稀釋的過程中，HX的pH變化比較小，說明HX的酸性比醋酸弱，HX的電離平衡常數比醋酸小，
故答案為：小于；稀釋相同倍數，一元酸HX的pH變化量比CH₃COOH的小，故酸性較弱，電離平衡常數較��；
（4）①根據圖表數據分析，電離常數：醋酸＞HCN＞碳酸氫根離子，所以等濃度的NaCN溶液、Na₂CO₃溶液、CH₃COONa溶液水解程度為：Na₂CO₃溶液＞NaCN溶液＞CH₃COONa溶液，故溶液的pH為：Na₂CO₃溶液＞NaCN溶液＞CH₃COONa溶液，
故答案為：Na₂CO₃溶液＞NaCN溶液＞CH₃COONa溶液；
②根據電離平衡常數大小可知酸性：H₂CO₃＞HCN＞HCO₃^-，向NaCN溶液中通入少量CO₂，反應生成HCN和碳酸氫鈉，不能生成二氧化碳，反應的化學方程式為：NaCN+H₂O+CO₂=HCN+NaHCO₃，
故答案為：NaCN+H₂O+CO₂=HCN+NaHCO₃；
（5）25℃時，CH₃COOH和CH₃COONa的混合溶液，若測得混合液的PH=6，即C（H⁺）=10^-6mol/L，由于水的離子積為10^-14，故C（OH^-）=10^-8mol/L．
根據電荷守恒可知：C（CH₃COO^-）+C（OH^-）=C（Na⁺）+C（H⁺），故C（CH₃COO^-）-C（Na⁺）=C（H⁺）-C（OH^-）=10^-6mol/L-10^-8mol/L=9.9×10^-7mol/L，$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$=$\frac{K}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{1.8×1{0}^{-5}}{1{0}^{-6}}$=18，
故答案為：9.9×10^-7；18．

點評 本題綜合考查弱電解質的電離，為高頻考點，側重考查學生的分析能力和計算能力，根據平衡常數確定酸性強弱，從而確定水解程度，注意加水稀釋時從各微粒的物質的量變化分析，難度中等．