Question

(創新預測題)已知25 ℃時弱電解質的電離平衡常數：
K_a(CH₃COOH)＝1.8×10^－5，K_a(HSCN)＝0.13。
(1)將20 mL 0.10 mol·L^－1 CH₃COOH溶液和20 mL 0.10 mol·L^－1的HSCN溶液分別與0.10 mol·L^－1的NaHCO₃溶液反應，實驗測得產生CO₂氣體體積(V)與
時間t的關系如圖所示。

反應開始時，兩種溶液產生CO₂的速率明顯不同的原因是________；反應結束后所得溶液中c(SCN^－)______c(CH₃COO^－)(填“＞”、“＝”或＜)。
(2)2.0×10^－3 mol·L^－1的氫氟酸水溶液中，調節溶液pH(忽略調節時體積變化)，測得平衡體系中c(F^－)、c(HF)與溶液pH的關系如圖所示。則25 ℃時，HF電離平衡常數為K_a(HF)＝________(列式求值)。

(3)難溶物質CaF₂溶度積常數為K_sp＝1.5×10^－10，將4.0×10^－3 mol·L^－1 HF溶液與4.0×10^－4 mol·L^－1的CaCl₂溶液等體積混合，調節溶液pH＝4(忽略調節時溶液體積變化)，試分析混合后是否有沉淀生成？________(填“有”或“沒有”)，簡述理由：_____________________________________。

Answer 1

(1)K_a(HSCN)＞K_a(CH₃COOH)，溶液中c(H^＋)：HSCN＞CH₃COOH，
c(H^＋)大反應速率快　＞
(2) ＝4×10^－4
(3)有　溶液中離子積Q_c＝c(Ca^2＋)·c²(F^－)＝5.12×10^－10＞K_sp(CaF₂)＝1.5×
10^－10

(1)由K_a(CH₃COOH)、K_a(HSCN)的數據知，相同物質的量濃度溶液HSCN的酸性比CH₃COOH強，HSCN溶液中c(H^＋)大，所以反應開始時HSCN溶液與NaHCO₃溶液反應的速率快。反應結束后所得兩溶液分別為CH₃COONa溶液和NaSCN溶液，由于HSCN的酸性比CH₃COOH強，則SCN^－的水解程度比CH₃COO^－弱，所以c(SCN^－)＞c(CH₃COO^－)。(2)當pH＝4時，由圖像可知，c(F^－)＝1.6×10^－3 mol·L^－1，c(HF)＝4.0×10^－4mol·L^－1，c(H^＋)＝1×10^－4mol·L^－1，代入K_a(HF)＝即可。(3)當pH＝4時，溶液中的c(F^－)＝1.6×10^－3 mol·L^－1，溶液中c(Ca^2＋)＝2.0×10^－4 mol·L^－1，溶液中離子積Q_c＝c(Ca^2＋)·c²(F^－)＝5.12×10^－10＞K_sp(CaF₂)＝1.5×10^－10，故有沉淀產生。