Question

【題目】傳統(tǒng)的定量化學(xué)實(shí)驗(yàn)受到計(jì)量手段的制約而研究范圍狹窄、精確度不高，DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)(由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)組成)因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確測(cè)量溶液的pH等而在中和滴定的研究中應(yīng)用越來越廣泛深入。

(1)某學(xué)習(xí)小組利用 DIS 系統(tǒng)探究強(qiáng)堿和不同酸的中和反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)過程如下：

①分別配制0.1000 mol/L的NaOH、HCl、CH3COOH溶液備用。

②用0.1000 mol/L的NaOH溶液分別滴定10.00 mL 0.1000 mol/L的HCl和CH3COOH溶液，連接數(shù)據(jù)采集器和pH傳感器。

③由計(jì)算機(jī)繪制的滴定曲線如圖：

(2)①A是_____酸（填“醋酸”或“鹽酸”）

②兩曲線圖中 V1________V2(填“>”“=”或“<”)，A點(diǎn)和B點(diǎn)，水的電離程度_____（填“A 點(diǎn)大”、“B 點(diǎn)大”、“A 和 B 點(diǎn)相同”或“無法判斷”）

(3)另一個(gè)學(xué)習(xí)小組利用DIS系統(tǒng)測(cè)定某醋酸溶液的物質(zhì)的量濃度，以測(cè)量溶液導(dǎo)電能力來判斷滴定終點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用________(填儀器名稱)量取 20.00 mL 醋酸溶液樣品，倒入潔凈干燥錐形瓶中，連接好 DIS系統(tǒng)，如果錐形瓶中含有少量蒸餾水，是否會(huì)影響測(cè)量結(jié)果？______(填“是”“否”或“不能確定”)。向錐形瓶中滴加 0.1000 mol/L的NaOH溶液，計(jì)算機(jī)屏幕上顯示溶液導(dǎo)電能力與加入NaOH溶液體積關(guān)系的曲線圖(見如圖)。

②醋酸與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為______。

③圖中b點(diǎn)時(shí)，溶液中各離子濃度大小的關(guān)系是_________，c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=_________mol/L。

④若圖中某一點(diǎn) pH 等于8，則 c(Na+)-c(CH3COO-)的精確值為________mol/L。

Answer 1

【答案】鹽酸 > A和B點(diǎn)相同 酸式滴定管 否 CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) 0.05mol/L 9.9×10-7

【解析】

(1)根據(jù)鹽酸是強(qiáng)酸，完全電離，CH3COOH是弱酸，部分電離；根據(jù)生成的鹽是否發(fā)生水解來判斷；

(3)①根據(jù)量取醋酸溶液的體積精確度來解答；根據(jù)c(待測(cè))=分析誤差；

②根據(jù)醋酸與NaOH溶液反應(yīng)生成鹽和水書寫方程式；

③圖中b點(diǎn)，說明醋酸和NaOH恰好完全反應(yīng)，根據(jù)鹽類水解來判斷離子濃度，根據(jù)物料守恒計(jì)算c(CH3COOH)+c(CH3COO-)；

④先求出溶液中的c(H+)和c(OH-)，再根據(jù)電荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)來解答。

(2)CH3COOH是弱酸，在溶液中存在電離平衡，主要以電解質(zhì)分子形式存在，不能完全電離，而HCl完全電離，這樣會(huì)使等濃度的CH3COOH溶液中c(H+)比同濃度的HCl溶液中c(H+)小，溶液pH大；0.1000 mol/L酸溶液pH=1，說明c(H+)=0.1000mol/L，所以A表示的是鹽酸；

V1時(shí)鹽酸和NaOH反應(yīng)生成氯化鈉和水，氯化鈉不水解；CH3COOH和NaOH反應(yīng)生成醋酸鈉和水，醋酸鈉水解是溶液呈堿性，V2時(shí)溶液呈中性，要使溶液的pH=7，醋酸未完全反應(yīng)，此時(shí)溶液為CH3COONa和CH3COOH的混合溶液，所以消耗的NaOH前者大于后者；

A點(diǎn)為NaCl溶液，該鹽是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，不水解，對(duì)水的電離平衡無影響；后者為CH3COOH和CH3COONa的混合溶液，CH3COOH電離產(chǎn)生H+抑制水的電離，而CH3COO-水解消耗水電離產(chǎn)生的H+產(chǎn)生CH3COOH，促進(jìn)水的電離作用，由于溶液的pH=7，說明CH3COOH電離隨水電離的抑制作用與CH3COO-水解對(duì)水電離的促進(jìn)作用相同，二者相互抵消，因此對(duì)水電離平衡無影響，故A點(diǎn)和B點(diǎn)的水的電離程度相同；

(3)①用酸式滴定管量取20.00mL醋酸溶液樣品；錐形瓶中含有少蒸餾水，待測(cè)液的物質(zhì)的量不變，V(標(biāo)準(zhǔn))不變，根據(jù)c(待測(cè))=，c(待測(cè))不變，不產(chǎn)生任何影響；

②醋酸與NaOH溶液反應(yīng)：CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O，反應(yīng)的離子方程式為CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O；

③圖中b點(diǎn)，醋酸和NaOH恰好完全反應(yīng)產(chǎn)生醋酸鈉，醋酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，在溶液中發(fā)生電離：CH3COONa=CH3COO-+Na+，電離產(chǎn)生的CH3COO-發(fā)生水解而消耗，使得c(Na+)>c(CH3COO-)，CH3COO-水解消耗水電離產(chǎn)生的H+，最終達(dá)到平衡時(shí)，溶液中c(OH-)>c(H+)，使溶液顯堿性，但水電離程度非常微弱，鹽電離產(chǎn)生的離子濃度大于水電離產(chǎn)生的離子濃度，所以溶液中離子濃度大小關(guān)系為：c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)；根據(jù)物料守恒可得c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)= =0.05mol/L；

④溶液的pH=8，則c(H+)=10-8 mol/L，根據(jù)室溫下水的離子積常數(shù)Kw=1×10-14可知 c(OH-)=mol/L=10-6mol/L，根據(jù)電荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)，c(Na+)-c(CH3COO-)=c(OH-)-c(H+)=10-6mol/L-10-8mol/L=9.9×10-7mol/L。