Question

15．某化學(xué)小組設(shè)計(jì)了如圖1所示的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)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(shí)的pH變化情況，并繪制出溶液中含A元素的微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溶液pH的關(guān)系如圖2所示，則下列說(shuō)法中正確的是（　�。�

• A． pH=4.0時(shí)，圖中n（HA^-）約為0.0091mol
• B． 該實(shí)驗(yàn)應(yīng)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(zhì)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(shí)A^2-、HA^-的物質(zhì)的量分?jǐn)?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(shí)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(jì)算n（HA^-）；
B．根據(jù)圖知，滴定終點(diǎn)時(shí)溶液呈酸性；
C．pH=3時(shí)，溶液中不存在H₂A，說(shuō)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(zhì)的量濃度的NaHA與Na₂A溶液等體積混合，因?yàn)殡婋x、水解程度不同導(dǎo)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(shí)A^2-、HA^-的物質(zhì)的量分?jǐn)?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(shí)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(diǎn)時(shí)溶液呈酸性，應(yīng)該選取甲基橙作指示劑，故B錯(cuò)誤；
C．pH=3時(shí)，溶液中不存在H₂A，說(shuō)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(zhì)的量濃度的NaHA與Na₂A溶液等體積混合，因?yàn)殡婋x、水解程度不同導(dǎo)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(cuò)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(cuò)誤；
故選A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查酸堿混合溶液定性判斷，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析推斷及計(jì)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(guān)鍵，注意電離平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與溶液中溶質(zhì)及其濃度無(wú)關(guān)，易錯(cuò)選項(xiàng)是D，題目難度中等．