Question

已知0.1mol/L H₂SO₄在水中的第一步电离是完全的，第二步电离并不完全。常温下有0.1mol/L的以下几种溶液的电离度（即已经电离的分子数占原来分子总数的百分数）如下表，回答下列问题：

①H2SO4溶液中的HSO4^–	②NaHSO4溶液中的HSO4^–	③CH3COOH	④HCl溶液
10％	29％	1.33％	100％

（1）写出H₂SO₄在水中的电离方程式　　　　　　　　　　  　　　　　　　 　  　。

（2）常温下，题设条件下的①溶液中c(H⁺)＝　　　　　     　。

（3）常温下，pH相同的上述几种溶液，其物质的量浓度由大到小的顺序是（填序号）　  。

（4）若将10mL题设条件下的NaHSO₄溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合，则混合后溶液中离子浓度由大到小顺序为                                           。

（5）根据题设条件计算CH₃COOH的电离常数K_a＝          。若常温下，将b mol·L^–1的CH₃COONa液与0.01 mol·L^–1的盐酸等体积混合，反应达平衡时，测得溶液的pH＝7，用含b的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a＝                    。

Answer

（1）H2SO4＝HSO4–+H+ HSO4–H++ SO42– （2分） （2）0.11 mol·L–1 （2分）

（3）③②④①或③＞②＞④＞① （2分）

（4）c(Na+)＞c(SO42–)＞c(OH–)＞c(HSO4–)＞c(H+) （2分）

（5）1.77×10–5或1.8×10–5 （2分）或（b－0.01）×10－5 （2分）

【解析】

试题分析：（1）已知0.1mol/L H2SO4在水中的第一步电离是完全的，第二步电离并不完全，所以硫酸在水中的电离方程式为H2SO4＝HSO4–+H+ HSO4–H++ SO42–。

（2）H2SO4 ＝ HSO4– + H+

0.1mol/L 0.1mol/L 0.1mol/L

HSO4– H++ SO42–

0.1mol/L×10% 0.1mol/L×10%

所以溶液中氢离子浓度＝0.1mol/L＋0.1mol/L×10%＝0.11mol/L

（3）硫酸是二元酸，第一步完全电离，第二步部分电离。盐酸是一元酸，完全电离。硫酸氢钠中HSO4－的电离程度强于醋酸的电离程度，所以常温下，pH相同的上述几种溶液，其物质的量浓度由大到小的顺序是③＞②＞④＞①。

（4）将10mL题设条件下的NaHSO4溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合，二者恰好反应生成硫酸钠，但由于SO42－水解SO42－＋H2OHSO4－＋OH－，因此溶液显碱性。又因为水还电离出OH－，所以溶液中离子浓度大小顺序是c(Na+)＞c(SO42–)＞c(OH–)＞c(HSO4–)＞c(H+)。

（5）醋酸的电离度是1.33%，则

CH3COOHCH3COO－ ＋ H＋

起始浓度（mol/L） 0.1 0 0

转化浓度（mol/L） 0.1×1.33% 0.1×1.33% 0.1×1.33%

平衡浓度（mol/L）0.1－0.00133 0.00133 0.00133

所以该温度下醋酸的电离常数＝＝＝1.77×10–5

反应达平衡时，测得溶液的pH＝7，则根据电荷守恒可知c(CH3COO－)＋c(Cl－)＋c(OH–)＝c(Na＋)＋c(H+)，因此c(OH–)＝c(H+)＝10－7mol/L、c(CH3COO－)＋c(Cl－)＝c(Na＋)＝0.5bmol/L，所以c(CH3COO－)＝c(Na＋)－c(Cl－)＝0.5bmol/L－0.005mol/L。根据物料守恒可知溶液醋酸的浓度是0.5bmol/L－(0.5bmol/L－0.005mol/L)＝0.005mol/L，所以该温度下醋酸的电离常数＝＝＝（b－0.01）×10－5

考点：考查弱电解质的电离、氢离子浓度与电离平衡常数计算以及溶液中离子浓度大小比较