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寒假生活北京师范大学出版社化学宁夏专版

寒假生活北京师范大学出版社化学宁夏专版

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8. 25℃时,向40 mL 0.1 mol·L⁻¹ H₂SO₃溶液中逐滴加入0.1 mol·L⁻¹的NaOH溶液,溶液的pH随加入NaOH溶液体积的变化关系如图8 - 2所示。下列说法错误的是( )。
A. X点时,$c(H_{2}SO_{3}) + c(H^{+}) = c(SO_{3}^{2 - }) + c(OH^{-})$
B. Y点时,$c(Na^{+}) > 3c(HSO_{3}^{-})$
C. $SO_{3}^{2 - }$的水解平衡常数$K_{h1}=10^{- 6.81}$
D. 水的电离程度:$Z > X > Y > W$
答案:本题可根据溶液中的电荷守恒、物料守恒以及水解平衡常数的表达式,结合图像中各点的溶质成分进行分析。
- **选项A:**
X点时,$c(HSO_{3}^{-})=c(H_{2}SO_{3})$,根据电荷守恒可得$c(Na^{+}) + c(H^{+}) = 2c(SO_{3}^{2 - }) + c(HSO_{3}^{-}) + c(OH^{-})$,根据物料守恒可得$2c(Na^{+}) = c(SO_{3}^{2 - }) + c(HSO_{3}^{-}) + c(H_{2}SO_{3})$。
将物料守恒式变形为$c(Na^{+})=\frac{1}{2}[c(SO_{3}^{2 - }) + c(HSO_{3}^{-}) + c(H_{2}SO_{3})]$,代入电荷守恒式可得:
\[ \begin{align*} \frac{1}{2}[c(SO_{3}^{2 - }) + c(HSO_{3}^{-}) + c(H_{2}SO_{3})]+ c(H^{+})&= 2c(SO_{3}^{2 - }) + c(HSO_{3}^{-}) + c(OH^{-})\ c(H_{2}SO_{3}) + c(H^{+})&= 3c(SO_{3}^{2 - }) + c(HSO_{3}^{-}) + 2c(OH^{-}) - \frac{1}{2}[c(SO_{3}^{2 - }) + c(HSO_{3}^{-}) + c(H_{2}SO_{3})]\ c(H_{2}SO_{3}) + c(H^{+})&= \frac{5}{2}c(SO_{3}^{2 - }) + \frac{1}{2}c(HSO_{3}^{-}) + 2c(OH^{-}) - \frac{1}{2}c(H_{2}SO_{3})\ c(H_{2}SO_{3}) + c(H^{+})&\neq c(SO_{3}^{2 - }) + c(OH^{-}) \end{align*} \] 所以该选项**错误**。
- **选项B:**
Y点时,溶液中的溶质为等物质的量的$NaHSO_{3}$和$Na_{2}SO_{3}$,根据电荷守恒$c(Na^{+}) + c(H^{+}) = 2c(SO_{3}^{2 - }) + c(HSO_{3}^{-}) + c(OH^{-})$,此时溶液$pH = 4.25$,即$c(H^{+})>c(OH^{-})$,则$c(Na^{+}) < 2c(SO_{3}^{2 - }) + c(HSO_{3}^{-})$。
又因为$HSO_{3}^{-}$的电离程度大于$SO_{3}^{2 - }$的水解程度,所以$c(SO_{3}^{2 - })>c(HSO_{3}^{-})$,则$c(Na^{+}) < 2c(SO_{3}^{2 - }) + c(HSO_{3}^{-})<3c(SO_{3}^{2 - })<3c(HSO_{3}^{-})$不成立,即$c(Na^{+}) > 3c(HSO_{3}^{-})$,该选项**正确**。
- **选项C:**
$SO_{3}^{2 - }$的水解平衡常数$K_{h1}=\frac{c(HSO_{3}^{-})\cdot c(OH^{-})}{c(SO_{3}^{2 - })}$。
X点时,$c(HSO_{3}^{-})=c(H_{2}SO_{3})$,$pH = 7.19$,则$c(OH^{-}) = 10^{- 6.81}mol/L$,$K_{h1}=\frac{c(HSO_{3}^{-})\cdot c(OH^{-})}{c(SO_{3}^{2 - })} = c(OH^{-}) = 10^{- 6.81}$,该选项**正确**。
- **选项D:**
酸或碱抑制水的电离,能水解的盐促进水的电离。
W点为$H_{2}SO_{3}$溶液,抑制水的电离;X点为$NaHSO_{3}$和$H_{2}SO_{3}$的混合溶液,抑制水的电离,但抑制程度小于W点;Y点为等物质的量的$NaHSO_{3}$和$Na_{2}SO_{3}$的混合溶液,$HSO_{3}^{-}$的电离程度大于$SO_{3}^{2 - }$的水解程度,抑制水的电离;Z点为$Na_{2}SO_{3}$溶液,$SO_{3}^{2 - }$水解促进水的电离。
所以水的电离程度:$Z > X > Y > W$,该选项**正确**。
综上,答案是A。