Question

15．電離平衡常數（用K_a表示）的大小可以判斷電解質的相對強弱．25℃時，有關物質的電離平衡常數如下表所示：

化學式	HF	H2CO3	HClO
電離平衡常數（Ka）	7.2×10-4	K1=4.4×10-7 K2=4.7×10-11	3.0×10-8

（1）已知25℃時，①HF（aq）+OH^-（aq）═F^-（aq）+H₂O（l）△H=-67.7 kJ/mol，
②H⁺（aq）+OH^-（aq）═H₂O（l）△H=-57.3 kJ/mol，
氫氟酸的電離方程式及熱效應可表示為HF（aq）?H⁺（aq）+F^-（aq）△H=-10.4kJ•mol^-1．
（2）將濃度為0.1 mol/L HF溶液加水稀釋一倍（假設溫度不變），下列各量增大的是CD．
A．c（H⁺）　　　　　　　　　　　　　　　B．c（H⁺）•c（OH^-）
C．$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{-}）}$　　　　　　　　　　　　　　　D．$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$
（3）在20 mL 0.1 mol/L氫氟酸中加入V mL 0.1 mol/L NaOH溶液，測得混合溶液的pH變化曲線如圖所示，下列說法正確的是BC．
A．pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中，由水電離出的c（H⁺）相等
B．①點時pH=6，此時溶液中，c（F^-）-c（Na⁺）=9.9×10^-7mol/L
C．②點時，溶液中的c（F^-）=c（Na⁺）
D．③點時V=20 mL，此時溶液中c（F^-）＜c（Na⁺）=0.1 mol/L
（4）物質的量濃度均為0.1 mol/L的下列四種溶液：①Na₂CO₃溶液　②NaHCO₃溶液　③NaF溶液④NaClO溶液．依據數據判斷pH由大到小的順序是①＞④＞②＞③．
（5）Na₂CO₃溶液顯堿性是因為CO${\;}_{3}^{2-}$水解的緣故，請設計簡單的實驗事實證明之在碳酸鈉溶液中滴入酚酞溶液變紅，再加入BaCl₂溶液后產生沉淀且紅色褪去或變淺．
（6）長期以來，一直認為氟的含氧酸不存在．1971年美國科學家用氟氣通過細冰末時獲得HFO，其結構式為H-O-F．HFO與水反應得到HF和化合物A，每生成1 mol HF轉移1mol電子．

Answer 1

分析 （1）先寫出目標反應的熱化學方程式，然后根據蓋斯定律及已知熱化學方程式，通過①-②可得目標反應的熱化學方程式；
（2）氫氟酸是弱電解質，溶液中存在電離平衡，加水稀釋其溶液促進氫氟酸電離，注意水的離子積常數只與溫度有關；
（3）A．酸或堿抑制了水電離，含有弱根離子的鹽促進水電離；
B．在①點時pH=6，溶液顯示酸性，根據電荷守恒分析；
C．在②點時，溶液為中性，根據電荷守恒分析離子濃度大小；
D．等物質的量的氫氟酸和氫氧化鈉恰好反應生成氟化鈉，溶液呈堿性，根據電荷守恒判斷，注意等體積混合時，不水解離子濃度變為原來的一半；
（4）電離常數越大，酸性越強，其鹽的水解能力越小，溶液的pH越小；
（5）設計實驗使溶液中的CO₃^2-由有到無，再根據酚酞的顏色變化起作用的是否是碳酸根離子；
（6）根據原子守恒確定A，再根據化合價變化計算轉移電子．

解答 解：（1）①HF（aq）+OH^-（aq）═F^-（aq）+H₂O（l）△H=-67.7kJ•mol^-1，
②H⁺（aq）+OH^-（aq）═H₂O（l）△H=-57.3kJ•mol^-1，
結合蓋斯定律①-②得到：HF（aq）?H⁺（aq）+F^-（aq）△H=-10.4kJ•mol^-1，
故答案為：HF（aq）?H⁺（aq）+F^-（aq）△H=-10.4kJ•mol^-1；
（2）氫氟酸是弱電解質，溶液中存在電離平衡，加水稀釋其溶液促進氫氟酸電離，
A．稀釋過程中促進氫氟酸電離，但c（H⁺）減小，故A錯誤；
B．溫度不變，水的離子積常數不變，所以c（H⁺）•c（OH^-）不變，故B錯誤；
C．稀釋過程中促進氫氟酸電離，氫離子個數增大，氟化氫分子個數減小，所以$\frac{c（{H}^{+}）}{c（HF）}$增大，故C正確；
D．稀釋過程中促進氫氟酸電離，氫離子濃度降低，氫氧根離子濃度增大，所以$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$增大，故D正確；
故答案為：CD；
（3）A．氫氟酸抑制水電離，氟化鈉促進水電離，所以pH=3的HF溶液和pH=11的NaF溶液中，由水電離出的c（H⁺）不相等，故A錯誤；
B．①點時pH=6，溶液中存在電荷守恒，c（F^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），所以c（F^-）-c（Na⁺）=c（H⁺）-c（OH^-）=9.9×10^-7mol/L，故B正確；
C．②點時，溶液呈中性，c（OH^-）=c（H⁺），溶液中存在電荷守恒，c（F^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），所以c（F^-）=c（Na⁺），故C正確；
D．③點時V=20mL，此時溶液中溶質在氟化鈉，溶液呈堿性，根據電荷守恒知c（F^-）＜c（Na⁺），但等體積混合時不水解的離子濃度變為原來的一半，所以c（F^-）＜c（Na⁺）=0.05mol/L，故D錯誤；
故選BC；
（4）電離常數越大，酸性越強，其鹽的水解能力越小，溶液的pH越小，所以酸性③＞②＞④＞①，所以溶液的pH：①＞④＞②＞③；
故答案為：①＞④＞②＞③；
（5）為證明純堿溶液呈堿性是由CO₃^2-引起的，就設計一個使溶液中的碳酸根離子由有到無的實驗，根據溶液中酚酞顏色的變化判斷，所以設計的實驗為：在碳酸鈉溶液中滴入酚酞溶液變紅，再加入BaCl₂溶液后產生沉淀且紅色褪去或變淺，則說明Na₂CO₃溶液顯堿性是因為CO₃^2-水解的緣故，
故答案為：在碳酸鈉溶液中滴入酚酞溶液變紅，再加入BaCl₂溶液后產生沉淀且紅色褪去或變淺；
（6）根據原子守恒知，該反應方程式為：HFO+H₂O=HF+H₂O₂，根據元素化合價知，每生成1molHF轉移 1mol電子，
故答案為：1．

點評 本題考查較綜合，涉及弱電解質的電離、鹽類水解、實驗設計、氧化還原反應等知識點，題目難度中等，明確弱電解質電離平衡影響因素、溶液中電荷守恒、物料守恒及鹽的水解原理為解答原理，注意掌握溶液酸堿混合的定性判斷及溶液pH的計算方法．