Question

7．研究物質在水溶液的行為是中學化學的主要任務之一．
（1）相同體積，pH為3的鹽酸和醋酸，分別加水稀釋m倍、n倍，溶液的pH變為5，則m和n的關系是m＜n（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）某溫度下，pH均為2的醋酸和鹽酸溶液分別加水稀釋，pH隨溶液體積變化曲線如圖所示．

①a和c兩點，K_w（a）=K_w（c）（填“＞”、“=”或“＜”），a、b、c三點的導電能力按由強到弱的順序排列為a＞b＞c．
②向pH=2的醋酸中加入少量CH₃COONa固體，待固體完全溶解后，溶液中$\frac{c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$的比值將減小（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（3）取pH=2的鹽酸和醋酸各20.00mL，用等物質的量濃度氫氧化鈉溶液中和至pH=7，則消耗氫氧化鈉的體積分別為V₁、V₂，則V₁＜V₂（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）自然界地表層原生銅的硫化物經氧化、淋濾作用后變成CuSO₄溶液，向地下深層滲透，遇到難溶的ZnS或PbS，慢慢轉化為銅藍（CuS），PbS或ZnS遇到CuSO₄溶液轉化CuS的原因是CuS的溶解度小于ZnS或PbS的溶解度
（5）常溫下，H₂SO₃的電離常數Ka₁=1.2×10^-2，Ka₂：=6.3×10^-8，H₂CO₃的電離常數Ka₁=4.2×10^-7，Ka₂=5.6×10^-11．現有等物質的量濃度的NaHSO₃和H₂CO₃溶液，酸性較強的是碳酸（填名稱）溶液．請你設計合理的實驗驗證H₂SO₃的酸性強于H₂CO₃（簡要說明實驗步驟、現象和結論）方案一：配制相同物質的量濃度的NaHSO₃和NaHCO₃溶液，用酸度計（或pH試紙）測兩溶液的pH．前者的pH小于后者，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃．
方案二：將SO₂氣體依次通過NaHCO₃（Na₂CO₃）溶液、酸性KMnO₄溶液、品紅溶液、澄清石灰水．品紅溶液不褪色、且澄清石灰水變混濁，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃．
方案三：將CO₂氣體依次通過NaHSO₃（Na₂SO₃）溶液、品紅溶液．品紅溶液不褪色，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃．．
儀器自選
供選擇的試劑：CO₂、SO₂、Na₂CO₃、NaHCO₃、Na₂SO₃、NaHSO₃、蒸餾水、飽和石灰水、酸性KMnO₄溶液、品紅溶液、pH試紙．

Answer 1

分析 （1）根據醋酸是弱電解質，加水稀釋有利于電離平衡正向移動，而鹽酸是強電解質，不存在電離平衡；
（2）①K_w的大小只受溫度影響；溶液中離子濃度越大導電能力越強；
②K_a的大小只受溫度影響，溫度不變其大小不變，加入醋酸鈉，醋酸根離子濃度增大；
（3）醋酸為弱酸，pH均為2的鹽酸和醋酸溶液，兩種溶液中H⁺離子濃度相等，則醋酸濃度大與鹽酸，分別中和等體積、等物質的量濃度的氫氧化鈉溶液，當氫氧化鈉恰好被完全中和時，消耗的兩種酸的物質的量相等，根據n=C×V比較二者的體積關系；
（4）難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化是溶解度大的物質向溶解度小的物質轉化；
（5）據Ka的大小判斷其酸性強弱；要檢驗酸性強弱，可以采用多種方法，例如利用水解原理（酸越弱相應的強堿鹽就越易水解），也可以利用較強的酸制取較弱的酸來檢驗．

解答 解：（1）因為醋酸是弱酸，加水后反應正向進行，醋酸電離度增加，加水后，氫離子濃度在減小的過程中有增大的趨勢，而鹽酸是強酸在水中完全電離，加水后，氫離子濃度只是在減小，所以要使稀釋后兩溶液pH值相同，就必須使m＜n，故答案為：＜；
（2）①K_w的大小只受溫度影響，相同溫度下，K_w（a）=K_w（c）；在醋酸溶液和鹽酸溶液中，pH越小，離子濃度越大，溶液導電能力越強，故答案為：=；a＞b＞c；
②K_a的大小只受溫度影響，溫度不變其大小不變，加入醋酸鈉，醋酸根離子濃度增大，所以$\frac{c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$的比值減小，故答案為：減小；
（3）醋酸為弱酸，pH均為2的鹽酸和醋酸溶液，兩種溶液中H⁺離子濃度相等，則醋酸濃度大與鹽酸，設鹽酸的濃度為C₁，醋酸的濃度為C₂，則C₁＜C₂，分別中和氫氧化鈉時，醋酸消耗的氫氧化鈉的物質的量等于鹽酸，故答案為：＜；
（4）難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化是溶解度大的物質向溶解度小的物質轉化，ZnS或PbS能轉化為CuS，所以CuS的溶解度小于ZnS或PbS的溶解度，
故答案為：CuS的溶解度小于ZnS或PbS的溶解度；
（5）H₂SO₃的電離常數Ka₂：=6.3×10^-8，H₂CO₃的電離常數Ka₁=4.2×10^-7，所以等物質的量濃度的NaHSO₃和H₂CO₃溶液，酸性較強的是碳酸；要檢驗酸性強弱，可以采用多種方法，例如利用水解原理（酸越弱相應的強堿鹽就越易水解），也可以利用較強的酸制取較弱的酸來檢驗，三種參考方案如下：
方案一：配制相同物質的量濃度的NaHSO₃和NaHCO₃溶液，用酸度計（或pH試紙）測兩溶液的pH．前者的pH小于后者，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃．
方案二：將SO₂氣體依次通過NaHCO₃（Na₂CO₃）溶液、酸性KMnO₄溶液、品紅溶液、澄清石灰水．品紅溶液不褪色、且澄清石灰水變混濁，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃．
方案三：將CO₂氣體依次通過NaHSO₃（Na₂SO₃）溶液、品紅溶液．品紅溶液不褪色，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃．
故答案為：碳酸；方案一：配制相同物質的量濃度的NaHSO₃和NaHCO₃溶液，用酸度計（或pH試紙）測兩溶液的pH．前者的pH小于后者，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃．
方案二：將SO₂氣體依次通過NaHCO₃（Na₂CO₃）溶液、酸性KMnO₄溶液、品紅溶液、澄清石灰水．品紅溶液不褪色、且澄清石灰水變混濁，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃．
方案三：將CO₂氣體依次通過NaHSO₃（Na₂SO₃）溶液、品紅溶液．品紅溶液不褪色，證明H₂SO₃酸性強于H₂CO₃．

點評 本題主要考查水的離子積常數、弱電解質的電離常數只受溫度影響、常見的基本實驗操作、儀器的使用、離子的除雜和實驗方案設計，綜合性強．