已知0.1mol/L H2SO4在水中的第一步电离是完全的，第二步电离并不完全。常温下有0.1mol/L的以下几种溶液的电离度（即已经电离的分子数占原来分子总数

题文

已知0.1mol/L H₂SO₄在水中的第一步电离是完全的，第二步电离并不完全。常温下有0.1mol/L的以下几种溶液的电离度（即已经电离的分子数占原来分子总数的百分数）如下表，回答下列问题：
①H₂SO₄溶液中的HSO₄^–
②NaHSO₄溶液中的HSO₄^–
③CH₃COOH
④HCl溶液
10％
29％
1.33％
100％
（1）写出H₂SO₄在水中的电离方程式     。
（2）常温下，题设条件下的①溶液中c(H⁺)＝      。
（3）常温下，pH相同的上述几种溶液，其物质的量浓度由大到小的顺序是（填序号）  。
（4）若将10mL题设条件下的NaHSO₄溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合，则混合后溶液中离子浓度由大到小顺序为                                              。
（5）根据题设条件计算CH₃COOH的电离常数K_a＝         。若常温下，将b mol·L^–1的CH₃COONa液与0.01 mol·L^–1的盐酸等体积混合，反应达平衡时，测得溶液的pH＝7，用含b的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a＝                   。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）H₂SO₄＝HSO₄^–+H⁺     HSO₄^–

H⁺+ SO₄^2–  （2分） （2）0.11 mol·L^–1（2分）
（3）③②④①或③＞②＞④＞①   （2分）
（4）c(Na⁺)＞c(SO₄^2–)＞c(OH^–)＞c(HSO₄^–)＞c(H⁺)     （2分）
（5）1.77×10^–5或1.8×10^–5 （2分）

或（b－0.01）×10^－5（2分）

解析

（1）已知0.1mol/L H₂SO₄在水中的第一步电离是完全的，第二步电离并不完全，所以硫酸在水中的电离方程式为H₂SO₄＝HSO₄^–+H⁺     HSO₄^–

H⁺+ SO₄^2–。
（2）H₂SO₄  ＝   HSO₄^–  +   H⁺
0.1mol/L    0.1mol/L   0.1mol/L
HSO₄^–       

    H⁺+ SO₄^2–
0.1mol/L×10%   0.1mol/L×10%
所以溶液中氢离子浓度＝0.1mol/L＋0.1mol/L×10%＝0.11mol/L
（3）硫酸是二元酸，第一步完全电离，第二步部分电离。盐酸是一元酸，完全电离。硫酸氢钠中HSO₄^－的电离程度强于醋酸的电离程度，所以常温下，pH相同的上述几种溶液，其物质的量浓度由大到小的顺序是③＞②＞④＞①。
（4）将10mL题设条件下的NaHSO₄溶液与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合，二者恰好反应生成硫酸钠，但由于SO₄^2－水解SO₄^2－＋H₂O

HSO₄^－＋OH^－，因此溶液显碱性。又因为水还电离出OH^－，所以溶液中离子浓度大小顺序是c(Na⁺)＞c(SO₄^2–)＞c(OH^–)＞c(HSO₄^–)＞c(H⁺)。
（5）醋酸的电离度是1.33%，则
CH₃COOH

CH₃COO^－         ＋    H^＋
起始浓度（mol/L）   0.1         0                0
转化浓度（mol/L） 0.1×1.33%  0.1×1.33%    0.1×1.33%
平衡浓度（mol/L）0.1－0.00133  0.00133       0.00133
所以该温度下醋酸的电离常数＝

＝

＝1.77×10^–5
反应达平衡时，测得溶液的pH＝7，则根据电荷守恒可知c(CH₃COO^－)＋c(Cl^－)＋c(OH^–)＝c(Na^＋)＋c(H⁺)，因此c(OH^–)＝c(H⁺)＝10^－7mol/L、c(CH₃COO^－)＋c(Cl^－)＝c(Na^＋)＝0.5bmol/L，所以c(CH₃COO^－)＝c(Na^＋)－c(Cl^－)＝0.5bmol/L－0.005mol/L。根据物料守恒可知溶液醋酸的浓度是0.5bmol/L－(0.5bmol/L－0.005mol/L)＝0.005mol/L，所以该温度下醋酸的电离常数＝

＝

＝（b－0.01）×10^－5

考点

据考高分专家说，试题“已知0.1mol/L H2SO4在水中的.....”主要考查你对 [离子共存 ]考点的理解。

离子共存

离子共存：

所谓离子共存实质上就是看离子间是否发生反应。若离子在溶液中发生反应，就不能共存。

因能发生氧化还原反应而不共存的离子有：
（注：“√”表示能发生反应，“×”表示不能发生反应）

S^2-

SO₃^2-

I^-

Fe²⁺

Br^-

Cl^-(H⁺)

MnO₄^-

√

√

√

√

√

√

ClO^-

√

√

√

√

√

√

NO₃^-(H⁺)

√

√

√

√

√

×

Fe³⁺

√

√

√

×

×

×

因能发生复分解反应而不共存的离子有：

• 离子间相互结合生成难溶物或微溶物
  Ba²⁺、Ca²⁺CO₃^2-、SO₃^2-、SO₄^2-Ag⁺CO₃^2-、SO₃^2-、Cl^-
• 离子间相互结合生成气体或挥发性物质
  H⁺CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-、HSO₃^-、S^2-、HS^-OH^-NH₄⁺
• 离子间相互结合生成弱电解质
  H⁺ CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、CH₃COO^-、F^-弱酸OH^-NH₄⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺弱碱H⁺水

因能发生双水解的离子有：

Al³⁺CO₃^2-、HCO₃^-、SO₃^2-、HSO₃^-、S₂^-、HS^-、AlO₂^-、ClO^-Fe³⁺CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、ClO^-NH₄⁺SiO₃^2-、AlO₂^-

因发生络合反应而不共存的离子有：

Fe³⁺ SCN^-Ag⁺、Cu²⁺NH₃·H₂O

null

null

null

判断离子是否共存的几种情况：

（1）发生复分解反应，离子不能大量共存。
①有气体产生    如CO₃^2-、SO₃^2-、S^2-、HCO₃^-、HSO₃^-、HS^-等易挥发的弱酸的酸根与H⁺不能大量共存。
②有沉淀生成    如Ba²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ag⁺等不能与SO₄^2-、CO₃^2-等大量共存；
                            Mg²⁺、Fe²⁺、Ag⁺、Al³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺等不能与OH^-大量共存；
                            Pb²⁺与Cl^-，Fe²⁺与S^2-、Ca²⁺与PO₄^3-、Ag⁺与I^-不能大量共存。
③有弱电解质生成   如OH^-、CH₃COO^-、PO₄^3-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-、F^-、ClO^-、AlO₂^-、SiO₃^2-、CN^-、C₁₇H₃₅COO^-与H⁺不能大量共存；
                                   一些酸式弱酸根如HCO₃^-、HPO₄^2-、HS^-、H₂PO₄^-、HSO₃^-不能与OH^-大量共存；
                                    NH₄⁺与OH^-不能大量共存。
（2）发生氧化还原反应，离子不能大量共存
①具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存    如S^2-、HS^-、SO₃^2-、I^-和Fe³⁺不能大量共存。
②在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存    如MnO₄^-、Cr₂O₇^-、NO₃^-、ClO^-与S^2-、HS^-、SO₃^2-、HSO₃^-、I^-、Fe²⁺等不能大量共存；
    SO₃^2-和S^2-在碱性条件下可以共存，但在酸性条件下由于发生2S^2-+SO₃^2-+6H⁺=3S↓+3H₂O不能共存 ；H⁺与S₂O₃^2-不能大量共存。
（3）能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中不能大量共存（双水解）
例：Al³⁺和HCO₃^-、CO₃^2-、HS^-、S^2-、AlO₂^-、ClO^-等；Fe³⁺与CO₃^2-、HCO₃^-、AlO₂^-、ClO^-等不能大量共存。
（4）溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存。
如Fe²⁺、Fe³⁺与SCN^-不能大量共存。
主要题目要求的限定：
（1）酸性溶液（H⁺）、碱性溶液（OH^-）、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H⁺或OH^-=1×10^-10mol/L的溶液等。
（2）溶液的颜色：有色离子MnO₄^-（紫色）、Fe³⁺（棕黄）、Fe²⁺（浅绿）、Cu²⁺（蓝）、Fe(SCN)₂⁺（红）、Fe(SCN)₆^3-（血红）。
（3）要求“大量共存”还是“不能大量共存”。