Question

【題目】傳統的定量化學實驗受到計量手段的制約而研究范圍狹窄、精確度不高，DIS數字化信息系統(由傳感器、數據采集器和計算機組成)因為可以準確測量溶液的pH等而在中和滴定的研究中應用越來越廣泛深入。

(1)某學習小組利用 DIS 系統探究強堿和不同酸的中和反應，實驗過程如下：

①分別配制0.1000 mol/L的NaOH、HCl、CH3COOH溶液備用。

②用0.1000 mol/L的NaOH溶液分別滴定10.00 mL 0.1000 mol/L的HCl和CH3COOH溶液，連接數據采集器和pH傳感器。

③由計算機繪制的滴定曲線如圖：

(2)①A是_____酸（填“醋酸”或“鹽酸”）

②兩曲線圖中 V1________V2(填“>”“=”或“<”)，A點和B點，水的電離程度_____（填“A 點大”、“B 點大”、“A 和 B 點相同”或“無法判斷”）

(3)另一個學習小組利用DIS系統測定某醋酸溶液的物質的量濃度，以測量溶液導電能力來判斷滴定終點，實驗步驟如下：

①用________(填儀器名稱)量取 20.00 mL 醋酸溶液樣品，倒入潔凈干燥錐形瓶中，連接好 DIS系統，如果錐形瓶中含有少量蒸餾水，是否會影響測量結果？______(填“是”“否”或“不能確定”)。向錐形瓶中滴加 0.1000 mol/L的NaOH溶液，計算機屏幕上顯示溶液導電能力與加入NaOH溶液體積關系的曲線圖(見如圖)。

②醋酸與NaOH溶液反應的離子方程式為______。

③圖中b點時，溶液中各離子濃度大小的關系是_________，c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=_________mol/L。

④若圖中某一點 pH 等于8，則 c(Na+)-c(CH3COO-)的精確值為________mol/L。

Answer 1

【答案】鹽酸 > A和B點相同 酸式滴定管 否 CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) 0.05mol/L 9.9×10-7

【解析】

(1)根據鹽酸是強酸，完全電離，CH3COOH是弱酸，部分電離；根據生成的鹽是否發生水解來判斷；

(3)①根據量取醋酸溶液的體積精確度來解答；根據c(待測)=分析誤差；

②根據醋酸與NaOH溶液反應生成鹽和水書寫方程式；

③圖中b點，說明醋酸和NaOH恰好完全反應，根據鹽類水解來判斷離子濃度，根據物料守恒計算c(CH3COOH)+c(CH3COO-)；

④先求出溶液中的c(H+)和c(OH-)，再根據電荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)來解答。

(2)CH3COOH是弱酸，在溶液中存在電離平衡，主要以電解質分子形式存在，不能完全電離，而HCl完全電離，這樣會使等濃度的CH3COOH溶液中c(H+)比同濃度的HCl溶液中c(H+)小，溶液pH大；0.1000 mol/L酸溶液pH=1，說明c(H+)=0.1000mol/L，所以A表示的是鹽酸；

V1時鹽酸和NaOH反應生成氯化鈉和水，氯化鈉不水解；CH3COOH和NaOH反應生成醋酸鈉和水，醋酸鈉水解是溶液呈堿性，V2時溶液呈中性，要使溶液的pH=7，醋酸未完全反應，此時溶液為CH3COONa和CH3COOH的混合溶液，所以消耗的NaOH前者大于后者；

A點為NaCl溶液，該鹽是強酸強堿鹽，不水解，對水的電離平衡無影響；后者為CH3COOH和CH3COONa的混合溶液，CH3COOH電離產生H+抑制水的電離，而CH3COO-水解消耗水電離產生的H+產生CH3COOH，促進水的電離作用，由于溶液的pH=7，說明CH3COOH電離隨水電離的抑制作用與CH3COO-水解對水電離的促進作用相同，二者相互抵消，因此對水電離平衡無影響，故A點和B點的水的電離程度相同；

(3)①用酸式滴定管量取20.00mL醋酸溶液樣品；錐形瓶中含有少蒸餾水，待測液的物質的量不變，V(標準)不變，根據c(待測)=，c(待測)不變，不產生任何影響；

②醋酸與NaOH溶液反應：CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O，反應的離子方程式為CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O；

③圖中b點，醋酸和NaOH恰好完全反應產生醋酸鈉，醋酸鈉是強堿弱酸鹽，在溶液中發生電離：CH3COONa=CH3COO-+Na+，電離產生的CH3COO-發生水解而消耗，使得c(Na+)>c(CH3COO-)，CH3COO-水解消耗水電離產生的H+，最終達到平衡時，溶液中c(OH-)>c(H+)，使溶液顯堿性，但水電離程度非常微弱，鹽電離產生的離子濃度大于水電離產生的離子濃度，所以溶液中離子濃度大小關系為：c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)；根據物料守恒可得c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)= =0.05mol/L；

④溶液的pH=8，則c(H+)=10-8 mol/L，根據室溫下水的離子積常數Kw=1×10-14可知 c(OH-)=mol/L=10-6mol/L，根據電荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)，c(Na+)-c(CH3COO-)=c(OH-)-c(H+)=10-6mol/L-10-8mol/L=9.9×10-7mol/L。