Question

20．已知某無色透明溶液中僅含有包括Na⁺和CH₃COO^-在內的四種離子．
請回答下列問題．
（1）該溶液中的溶質可能有三種情況，請分別寫出各種情況的化學式：①CH₃COONa②CH₃COONa和CH₃COOH； ③CH₃COONa和NaOH．
（2）25℃，若由0.1mol/L的CH₃COOH溶液與0.1mol/L的NaOH溶液等體積混合，測得混合溶液的pH=8，則c（CH₃COOH）+c（H⁺）的精確值為1×10^-6mol/L．
（3）若該溶液的pH=8，則c（Na⁺）-c（CH₃COO^-）的精確值為9.9×10^-7mol/L．
（4）當溶液中各離子濃度大小的順序為c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）時，則該溶液可能是AD（填序號）；
A．由0.1mol/L的CH₃COONa溶液與0.1mol/L的CH₃COOH溶液等體積混合而成
B．由0.1mol/L的CH₃COOH溶液與0.1mol/L的NaOH溶液等體積混合而成
C．由0.2mol/L的CH₃COONa溶液與0.1mol/L的HCl溶液等體積混合而成
D．由0.2mol/L的CH₃COOH溶液與0.1mol/L的NaOH溶液等體積混合而成
（5）常溫下，將a mol/L的CH₃COOH溶液與0.01mol/L的NaOH溶液等體積混合，反應平衡后溶液中c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），用含a的代數(shù)式表示CH₃COOH的電離平衡常數(shù)Ka=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)能電離出醋酸根離子和鈉離子的物質的組合情況來回答；
（2）根據(jù)質子守恒分析解答；
（3）分別根據(jù)醋酸鈉溶液中的電荷守恒和物料守恒計算；
（3）溶液中存在電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），所以c（Na⁺）-c（CH₃COO^-）=c（OH^-）-c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$mol/L-10^-8 mol/L=（10^-6-10^-8）mol/L；
（4）A．等濃度的CH₃COONa和醋酸混合溶液中，醋酸的電離程度大于醋酸根離子的水解程度；
B．醋酸鈉溶液中，鈉離子濃度大于醋酸根濃度；
C．由0.2mol/L的CH₃COONa溶液與0.1mol/L的HCl溶液等體積混合而成，得到物質的量濃度相等的醋酸、醋酸鈉和氯化鈉；
D．由0.2mol/L的CH₃COOH溶液與0.1mol/L的NaOH溶液等體積混合而成，得到等物質的量濃度的醋酸和醋酸鈉；
（5）常溫下，將a mol/L的CH₃COOH溶液與0.01mol/L的NaOH溶液等體積混合，反應平衡后溶液中c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），根據(jù)電荷守恒得c（OH^-）=c（H⁺），溶液呈中性，電離平衡常數(shù)K_a=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$，以此計算

解答 解：（1）能電離出醋酸根離子的物質可以是醋酸和醋酸鈉，能電離出鈉離子的物質可以是氫氧化鈉和醋酸鈉，所以當溶液中含有Na⁺和CH₃COO^-在以及OH^-、H⁺時，溶液中溶質的組成可以是：①CH₃COONa、CH₃COONa和CH₃COOH、CH₃COONa和NaOH，故答案為：CH₃COONa；CH₃COONa和CH₃COOH；CH₃COONa和NaOH；
（2）25℃，若由0.1mol/L的CH₃COOH溶液與0.1mol/L的NaOH溶液等體積混合，測得混合溶液的pH=8，由質子守恒可知：c（CH₃COOH）+c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-6，故答案為：1×10^-6；
（3）溶液中存在電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），所以c（Na⁺）-c（CH₃COO^-）=c（OH^-）-c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}}$mol/L-10^-8 mol/L=（10^-6-10^-8）mol/L=9.9×10^-7，
故答案為：9.9×10^-7；
（4）A．等濃度的CH₃COONa和醋酸混合溶液中，醋酸的電離程度大于醋酸根離子的水解程度，所以離子的濃度大小為：c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故符合；
B．醋酸鈉溶液中，鈉離子濃度大于醋酸根濃度，故不符合；
C．由0.2mol/L的CH₃COONa溶液與0.1mol/L的HCl溶液等體積混合而成，得到物質的量濃度相等的醋酸、醋酸鈉和氯化鈉，鈉離子濃度大于醋酸根濃度，故不符合；
D．由0.2mol/L的CH₃COOH溶液與0.1mol/L的NaOH溶液等體積混合而成，得到等物質的量濃度的醋酸和醋酸鈉，醋酸的電離程度大于醋酸根離子的水解程度，所以離子的濃度大小為：c（CH₃COO^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故符合；
故選：AD；
（5）常溫下，將a mol/L的CH₃COOH溶液與0.01mol/L的NaOH溶液等體積混合，反應平衡后溶液中c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），根據(jù)電荷守恒得c（OH^-）=c（H⁺），溶液呈中性，又電離平衡常數(shù)K_a=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$，c（H⁺）=10^-7mol/L，c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）=0.005mol/L，c（CH₃COOH）=$\frac{a}{2}$mol/L，則Ka=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$，故答案為：$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．

點評 本題考查離子濃度的大小比較以及弱電解質的電離等問題，題目難度較大，注意根據(jù)溶液離子濃度的關系結合弱電解質的電離和鹽類的水解等知識解答．