Question

15．某化學小組設計了如圖1所示的數(shù)字化實驗裝置，研究常溫下，向1L0.1mol/L H₂A溶液中逐滴加入等濃度NaOH溶液時的pH變化情況，并繪制出溶液中含A元素的微粒的物質的量分數(shù)與溶液pH的關系如圖2所示，則下列說法中正確的是（　　）

• A． pH=4.0時，圖中n（HA^-）約為0.0091mol
• B． 該實驗應將左邊的酸式滴定管換成右邊堿式滴定管并加酚酞作指示劑
• C． 常溫下，等物質的量濃度的NaHA與Na₂A溶液等體積混合后溶液pH=3.0
• D． 0.1mol/LNaHA溶液中存在c（A^2-）+c（HA^-）+c（H₂A）=0.1mol/L

Answer 1

分析 A．pH=3時A^2-、HA^-的物質的量分數(shù)相等，所以二者的濃度相等，則Ka2=$\frac{c（{A}^{2-}）．c（{H}^{+}）}{c（H{A}^{-}）}$=c（H⁺）=0.001mol/L，由同一溶液中$\frac{c（{A}^{2-}）}{c（H{A}^{-}）}$=$\frac{n（{A}^{2-}）}{n（H{A}^{-}）}$，pH=4時該酸的第二步電離常數(shù)不變，且原溶液中n（HA^-）+n（A^2-）=0.1mol，據(jù)此計算n（HA^-）；
B．根據(jù)圖知，滴定終點時溶液呈酸性；
C．pH=3時，溶液中不存在H₂A，說明該酸第一步完全電離，第二步部分電離，則NaHA只電離不水解，Na₂A能水解，且c（A^2-）=c（HA^-）；
等物質的量濃度的NaHA與Na₂A溶液等體積混合，因為電離、水解程度不同導致c（A^2-）、c（HA^-）不一定相等；
D．該二元酸第一步完全電離，第二步部分電離，所以NaHA溶液中不存在H₂A．

解答 解：A．pH=3時A^2-、HA^-的物質的量分數(shù)相等，所以二者的濃度相等，則Ka2=$\frac{c（{A}^{2-}）．c（{H}^{+}）}{c（H{A}^{-}）}$=c（H⁺）=0.001mol/L，由同一溶液中$\frac{c（{A}^{2-}）}{c（H{A}^{-}）}$=$\frac{n（{A}^{2-}）}{n（H{A}^{-}）}$，pH=4時該酸的第二步電離常數(shù)不變，且原溶液中n（HA^-）+n（A^2-）=0.1mol，Ka2=$\frac{c（{A}^{2-}）．c（{H}^{+}）}{c（H{A}^{-}）}$=$\frac{n（{A}^{2-}）}{n（H{A}^{-}）}$c（H⁺）=$\frac{n（{A}^{2-}）}{n（H{A}^{-}）}$×0.0001mol/L=0.001mol/L，n（HA^-）約為0.0091mol，故A正確；
B．根據(jù)圖知，滴定終點時溶液呈酸性，應該選取甲基橙作指示劑，故B錯誤；
C．pH=3時，溶液中不存在H₂A，說明該酸第一步完全電離，第二步部分電離，則NaHA只電離不水解，Na₂A能水解，且c（A^2-）=c（HA^-）；等物質的量濃度的NaHA與Na₂A溶液等體積混合，因為電離、水解程度不同導致c（A^2-）、c（HA^-）不一定相等，則混合溶液的pH不一定等于3，故C錯誤；
D．該二元酸第一步完全電離，第二步部分電離，所以NaHA只能電離不能水解，則溶液中不存在H₂A，根據(jù)物料守恒得c（A^2-）+c（HA^-）=0.1mol/L，故D錯誤；
故選A．

點評 本題考查酸堿混合溶液定性判斷，為高頻考點，側重考查學生分析推斷及計算能力，正確判斷該二元酸“第一步完全電離、第二步部分電離”是解本題關鍵，注意電離平衡常數(shù)只與溫度有關，與溶液中溶質及其濃度無關，易錯選項是D，題目難度中等．