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的代數式表示CH₃COOH的電離平衡常數Ka=$\frac{1{0}^{-9}}{a-0.01}$．

Answer 1

分析 （1）根據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）根據質子守恒分析解答；
（3）分別根據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^-），根據電荷守恒得c（OH^-）=c（H⁺），溶液呈中性，電離平衡常數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^-），根據電荷守恒得c（OH^-）=c（H⁺），溶液呈中性，又電離平衡常數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．