题目

11.已知:-|||-酸 H2C2O4 HF H2CO3 H3BO3-|||-电离平 _({a)_(1)}=5.9times (10)^-2 _({B)_(1)}=4.2times (10)^-7-|||-未知 _(a)=5.8times (10)^-10-|||-衡常数 _({n)_(2)}=6.4times (10)^-5 _({a)_(2)}=5.6times (10)^-11-|||-(1)为了证明HF是弱酸,甲、乙、丙三位同学分别设计以-|||-下实验进行探究。-|||-①甲同学取一定体积的HF溶液,滴入2滴紫色石蕊试-|||-液,显红色,再加入Na F固体观察到的现象是红色变浅,-|||-则证明HF为弱酸。-|||-②乙同学取10mL未知浓度的HF溶液,测其pH为a,-|||-然后用蒸馏水稀释至1000mL。再测其pH为b,若要-|||-认为HF为弱酸,则a、b应满足的关系是 lt a+2-|||-(用含a的代数式表示)。-|||-③丙同学用pH试纸测得室温下 .10molcdot (L)^-1 的HF-|||-溶液的pH为2,则判定HF为弱酸,由丙同学的实验数-|||-据可得室温下HF的电离平衡常数约为 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_824cd87e99735d93718c59d013b33339.jpg.1times (10)^-3-|||-(2)25℃时,调节 .0times (10)^-3molcdot (L)^-1 氢氟酸水溶液的-|||-pH(忽略体积变化),得到 (HF)、c((F)^-) 与溶液pH的-|||-变化关系如图所示。请结合图中信息回答下列问题:-|||-↑c/(mol·L^(-1))-|||-2.0×10^(-3) F^--|||-HF-|||-1.6×10^(-3) 1.6×10^(-3)-|||-1.2×10^(-3)-|||-8.0×10^(-4)-|||-4.0×10^(-4) 4.0×10^(-4)-|||-0-|||-1 2 3 4 5 6-|||-HF电离平衡常数的表达式: _(a)=dfrac (c({H)^+)times c((H)^+)}(c(HF)), 电离常数值-|||-为 .0*(10)^-4 室温下,向HF溶液中滴加NaOH溶液至-|||-=3.4 时,c(F^-):c(HF)= __ 。-|||-1:1

题目解答

答案

答案见上

解析

考查要点：本题主要考查弱酸的电离平衡及其性质，涉及弱酸的判断方法、电离平衡常数的计算，以及溶液稀释对pH的影响。

解题核心思路：

  1. 弱酸的判断：通过溶液中H+浓度变化、稀释后pH变化、已知浓度溶液的pH与理论值对比等方法，结合电离平衡常数进行分析。
  2. 电离平衡常数计算：利用溶液中各离子浓度关系，结合电离平衡表达式进行计算。
  3. 图像信息提取：通过图像中浓度与pH的关系，分析电离平衡状态及各物质的浓度比。

破题关键点：

  • 甲同学实验：NaF的加入会与H+反应，导致溶液中H+浓度降低，从而验证HF未完全电离。
  • 乙同学实验：弱酸稀释时pH变化幅度小于强酸，稀释100倍时pH应小于原pH+2。
  • 丙同学实验：通过pH计算[H+]，代入电离平衡常数公式直接求解。
  • 图像分析：当c(F⁻)=c(HF)时，Ka=[H+]，结合pH直接计算。

第（1）题

① 甲同学实验

关键思路：NaF是强碱盐，F⁻与H+结合生成HF，破坏原平衡，导致溶液中H+浓度降低，红色变浅，说明HF未完全电离，为弱酸。

② 乙同学实验

稀释规律：若HF为弱酸，稀释时电离度增大，H+浓度下降幅度小于强酸。稀释100倍（从10mL到1000mL），若HF为弱酸，则pH应满足 $b < a + 2$。

③ 丙同学实验

计算步骤：

  1. 求[H+]：pH=2 → $[H^+] = 10^{-2} \, \text{mol/L}$。
  2. 求电离度：设电离度为$\alpha$，则 $\alpha = \frac{[H^+]}{\sqrt{c}} = \frac{10^{-2}}{\sqrt{0.1}} \approx 0.316$。
  3. 求$K_a$：
    $K_a = \frac{[H^+]^2}{c - [H^+]} = \frac{(10^{-2})^2}{0.1 - 10^{-2}} \approx 1.1 \times 10^{-3}.$

第（2）题

电离平衡常数表达式

正确表达式：
$K_a = \frac{[H^+][F^-]}{[HF]}.$
题目中给出的表达式错误，正确形式需包含$[F^-]$。

图像分析

关键点：当pH=3.4时，$c(F^-) = c(HF)$，此时：
$K_a = \frac{[H^+][F^-]}{[HF]} = [H^+] \cdot 1 = 10^{-3.4} \approx 4.0 \times 10^{-4}.$
因此，此时$c(F^-):c(HF) = 1:1$。