Question

20．按要求填写下列相关内容：
（1）在常温下，有体积为V_a升、pH值为a的稀硫酸和体积为V_b升，pH值为b的烧碱溶液混和，若所得混合液为中性．如果a+b=13，则V_a：V_b=1：10．
某温度时，水的离子积常数K_W=1×10^-13．在此温度下，将pH=a的硫酸溶液V_a L与pH=b的NaOHV_b L混合，若所得混合液为中性，如果a+b=13，则V_a：V_b=1：1．
（2）中和相同体积，相同pH的Ba（OH）₂、NaOH、和NH₃•H₂O三种稀溶液所用相同浓度的盐酸的体积分别为V₁、V₂、V₃，则三者关系为V₃＞V₂=V₁．
（3）今有 a．盐酸        b．硫酸        c．醋酸      三种酸：
①在同体积、同pH的三种酸中，分别加入足量的碳酸钠粉末，在相同条件下产生CO₂的体积由大到小的顺序是c＞a=b．（填酸的序号和符号＞、＜、=表示，下同）．
②在同体积、同pH的三种酸中，同时加入形状、密度、质量完全相同的锌粒，若产生相同体积的氢气（同温同压下），则开始反应时速率大小关系是b=a=c，反应所用时间长短关系是b=a＞c．

Answer 1

分析 （1）在常温下，有体积为V_a升、pH值为a的稀硫酸和体积为V_b升，pH值为b的烧碱溶液混和，若所得混合液为中性．说明氢离子和氢氧根离子前后反应，得到：
V_a×10^-a=V_b×$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-b}}$，如果a+b=13，计算得到V_a：V_b；
根据该温度下水的离子积计算出氢氧化钠的浓度、硫酸中氢离子浓度，然后根据反应后溶液显示中性计算出两溶液的体积之比；
（2）等体积、等pH的Ba（OH）₂、NaOH中，c（OH^-）相同，但NH₃•H₂O为弱碱，等pH时，其浓度大于NaOH，然后结合酸碱中和时c（OH^-）越大，消耗酸越多；
（3）①同体积，同pH的三种酸中，盐酸和硫酸中氢离子的物质的量相等，醋酸溶液中醋酸的物质的量大于盐酸，酸中氢离子的物质的量与生成二氧化碳的体积成正比；
②反应速率与氢离子浓度成正比；酸中氢离子浓度越大，反应速率越快，反应时间越短，反应过程中醋酸不断电离．

解答 解：（1）体积为V_a升、pH值为a的稀硫酸和体积为V_b升，pH值为b的烧碱溶液混和，若所得混合液为中性．说明氢离子和氢氧根离子前后反应，得到：
V_a×10^-a=V_b×$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-b}}$，如果a+b=13，计算得到V_a：V_b =10^-14+a+b=10^-10=1：10；
若所得混合溶液为中性，pH=b的NaOH溶液中c（H⁺）=10^-bmol/L，c（OH^-）=$\frac{1×1{0}^{-13}}{1{0}^{-b}}$mol/L
pH=a的硫酸溶液中c（H⁺）=10^-amol/L，因c（H⁺）×V_a=c（OH^-）×V_b，则10^-a×V_a=$\frac{1×1{0}^{-13}}{1{0}^{-b}}$×V_b，则V_a：V_b=1：1，
故答案为：1：10；1：1；
（2）等体积、等pH的Ba（OH）₂、NaOH中，c（OH^-）相同，滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和，用去酸的体积V₁=V₂，
但NH₃•H₂O为弱碱，等pH时，其浓度大于NaOH，滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和，弱碱继续电离产生氢氧根离子，则消耗酸多，即V₂＜V₃，
所以消耗酸的体积关系为：V₃＞V₂=V₁，
故答案为：V₃＞V₂=V₁；
（3）醋酸和盐酸都是一元酸，醋酸是弱酸，盐酸是强酸，硫酸是二元强酸，所以醋酸中存在电离平衡，氯化氢和硫酸完全电离，
①同体积，同pH的三种酸中，盐酸和硫酸中氢离子的物质的量相等，醋酸溶液中醋酸的物质的量大于盐酸，分别加入足量的碳酸钠粉末，氢离子的物质的量越大，生成的二氧化碳体积越大，硫酸和盐酸中生成的二氧化碳体积相同，醋酸中生成的二氧化碳体积最大，所以在相同条件下产生CO₂的体积由大到小的顺序是c＞a=b，
故答案为：c＞a=b；
②反应速率与氢离子浓度成正比，开始时这三种溶液中氢离子浓度相等，所以开始反应速率相等，随着反应的进行，醋酸不断电离出氢离子，盐酸和硫酸不再电离出氢离子，所以反应过程中氢离子浓度醋酸最大，硫酸和盐酸中相等，所以反应速率醋酸＞硫酸=盐酸，则反应时间c＜a=b，
故答案为：a=b=c；c＜a=b．

点评 本题考查了弱电解质的电离，明确弱电解质电离特点是解本题关键，知道反应过程、稀释构成中醋酸都不断电离出氢离子，反应速率只与氢离子浓度有关，与电解质强弱无关，为易错点，题目难度中等．