Question

5．已知：
①25℃時弱電解質電離平衡數：K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5，K_a（HSCN）=0.13；難溶電解質的溶度積常數：K_ap（CaF₂）=1.5×10^-10
②25℃時，2.0×10^-3mol•L^-1氫氟酸水溶液中，調節(jié)溶液pH（忽略體積變化），得到c（HF）、c（F^-）與溶液pH的變化關系，如1圖所示：

請根據以下信息回答下列問題：
（1）25℃時，HF電離平衡常數的數值Ka=4×10^-4．
（2）25℃時，將20mL 0.10mol•L^-1CH₃COOH溶液和20mL 0.10mol•L^-1HSCN溶液分別與20mL 0.10mol•L^-1NaHCO₃溶液混合，實驗測得產生的氣體體積（V）隨時間（t）變化的示意圖為圖2所示：反應初始階段，兩種溶液產生CO₂氣體的速率存在明顯差異的原因是HSCN的酸性比CH₃COOH強，其溶液中c（H⁺）較大，故其溶液與NaHCO₃溶液的反應速率較快，反應結束后所得兩溶液中，c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-）（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）4.0×10^-3mol•L^-1HF溶液與4.0×10^-4mol•L^-1 CaCl₂溶液等體積混合，調節(jié)混合液pH為4.0（忽略調節(jié)混合液體積的變化），有（填“有”或“無”）沉淀產生．
（4）已知CH₃COONH₄溶液為中性，又知CH₃COOH溶液加到Na₂CO₃溶液中有氣體放出，試推斷NH₄HCO₃溶液的pH＞7（填“＞”、“＜”或“=”）；
將同溫度下等濃度的四種鹽溶液：
A．NH₄ClB．NH₄SCNC．CH₃COONH₄          D．NH₄HCO₃
按（NH₄⁺）由大到小的順序排列是：ABCD（填序號）．
按pH由大到小的順序排列是：DCAB（填序號）．

Answer 1

分析 （1）根據電離平衡常數公式進行計算，注意根據pH=4時確定氟離子濃度、氫氟酸濃度；
（2）根據酸的電離平衡常數來分析酸性的強弱，然后分析酸與鹽反應的速率；再利用鹽類水解的規(guī)律來分析離子濃度的關系；
（3）根據溶液中離子的濃度來計算離子濃度冪之積，利用離子積與溶度積常數的關系來判斷是否有沉淀生成；
（4）CH₃COONH₄溶液為中性，說明醋酸和一水合氨電離程度相等，且CH₃COOH溶液加到Na₂CO₃溶液中有氣體放出，說明CH₃COOH大于H₂CO₃，則一水合氨電離程度大于H₂CO₃電離程度，根據銨根離子水解程度和CO₃^2-水解程度相對大小判斷（NH₄）₂CO₃溶液的pH；
醋酸銨溶液為中性，然后根據酸根離子對應的酸與醋酸酸性大小進行判斷溶液酸堿性；銨鹽中，酸根離子對應的酸的酸性越弱，越容易促進銨根離子的水解，則溶液中的銨根離子濃度越�。�

解答 解：（1）根據圖象知，當pH=4時，c（H⁺）=10^-4 mol/L，c（F^-）=1.6×10^-3 mol/L，c（HF）=4×10^-4 mol/L，K_a（HF）=$\frac{c（{H}^{+}）c（{F}^{-}）}{c（HF）}$=$\frac{1{0}^{-4}×1.6×1{0}^{-3}}{4×1{0}^{-4}}$=4×10^-4，
故答案為：4×10^-4；
（2）由K_a（CH₃COOH）=1.8×10^-5和K_a（HSCN）=0.13可知，CH₃COOH的酸性弱于HSCN，即在相同濃度的情況下HSCN溶液中H⁺的濃度大于CH₃COOH溶液中H⁺的濃度，濃度越大反應速率越快；又酸越弱，反應生成的相應的鈉鹽越易水解，即c（CH₃COO^-）＜c（SCN^-），
故答案為：HSCN的酸性比CH₃COOH強，其溶液中c（H⁺）較大，故其溶液與NaHCO₃溶液的反應速率較快；＜；
（3）查圖可知當pH=4.0時，溶液中的c（F^-）=1.6×10^-3mol•L^-1，因等體積混合則溶液中c（Ca²⁺）=2.0×10^-4mol•L^-1，即c（Ca²⁺）×c²（F^-）=5.1×10^-10＞K_sp（CaF₂））=1.5×10^-10，所以有沉淀產生，
故答案為：有；
（4）CH₃COONH₄溶液為中性，說明醋酸和一水合氨電離程度相等，且CH₃COOH溶液加到Na₂CO₃溶液中有氣體放出，說明CH₃COOH大于H₂CO₃，則一水合氨電離程度大于H₂CO₃電離程度，所以水解程度：CO₃^2-＞NH₄⁺，所以（NH₄）₂CO₃溶液的pH＞7；
四種銨鹽中，酸根離子對應的酸的酸性越弱，越容易促進銨根離子的水解，銨根離子的水解程度越強，則溶液中銨根離子濃度越小，已知酸性大小為：HCl＞CH₃COOH＞HSCN＞HCO₃^-，所以四種溶液中銨根離子濃度由大到小的順序排列是：ABCD；
NH₄Cl是強酸弱堿鹽，銨根離子水解導致溶液呈酸性；CH₃COONH₄溶液中陰陽離子的水解程度相等，所以溶液呈中性，其溶液的pH值大于氯化銨；NH₄SCN溶液中，HSCN酸性大于醋酸，則NH₄SCN溶液顯示酸性，但是酸性小于氯化銨；NH₄HCO₃溶液中銨根離子的水解程度小于碳酸氫根離子的水解程度，溶液呈堿性，所以碳酸氫銨溶液的pH值最大，則濃度相等時四種溶液的pH大小為：DCBA，
故答案為：＞；ABCD；DCAB．

點評 本題考查了弱電解質的電離平衡及其影響、鹽的水解原理及其綜合應用，題目難度中等，明確鹽的水解原理及其影響為解答關鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用能力．