Question

某二元酸(化学式用H₂A表示)在水中的电离方程式是：

H₂A===H^＋＋HA^－，HA^－H^＋＋A^2－回答下列问题：

（1）Na₂A溶液显________(填“酸性”“中性”或“碱性”)，用离子方程式表示其原因________________。

（2）在0.1 mol·L^－1的Na₂A溶液中，下列微粒浓度关系式正确的是____________。

A．c(A^2－)＋c(HA^－)＋c(H₂A)＝0.1 mol·L^－1

B．c(OH^－)＝c(H^＋)＋c(HA^－)＋2c(H₂A)

C．c(Na^＋)＋c(H^＋)＝c(OH^－)＋c(HA^－)＋2c(A^2－)

D．c(Na^＋)>c(A^2－)>c(HA^－)>c(OH^－)>c(H^＋)

（3）常温下，已知0.1 mol·L^－1NaHA溶液的pH＝2，则0.1 mol·L^－1H₂A溶液中c(H^＋)可能___________(填“>”、“<”或“＝”)0.11 mol·L^－1；理由是_______________________。

（4）比较①0.1 mol·L^－1 Na₂A溶液 ②0.1 mol·L^－1 Na₂SO₄溶液，两种溶液中阴离子总浓度的大小①________②(填“>”、“<”或“＝”)。

（5）O₃可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。

①图中阴极为______________(填“A”或“B”)，其电极反应式为_______________________。

②若C处通入O₂，则A极的电极反应式为______________。

③若C处不通入O₂，D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况)，则E处收集的气体中O₃所占的体积分数为______________(忽略O₃的分解)。

Answer

（1）碱性（1分）A2－＋H2OHA－＋OH－（2分）

（2）C（2分）

（3）<（1分）H2A一级电离出H＋，对HA－电离起抑制作用，而NaHA中不存在抑制作用（2分）

（4）>（2分）

（5）①A（1分）2H＋＋2e－===H2↑（1分）

②O2＋4H＋＋4e－===2H2O（1分）

③(x－2y)/y（2分）

【解析】

试题分析：

（1）由题目所给信息HA－H＋＋A2－，可知HA－具有弱酸性，Na2A能发生水解反应A2－＋H2OHA－＋OH－，其溶液呈碱性。

（2）由于H2A的第一步电离是完全的，故溶液中不存在H2A分子，A项、B项均不正确；根据电荷守恒C项正确；D项溶液中各离子浓度大小关系应为：c(Na＋)>c(A2－)>c(OH－)>c(HA－)>c(H＋)，D项错误。

（3）由题意可知0.1 mol·L－1NaHA溶液中，c(H＋)＝0.01 mol·L－1，即0.1 mol·L－1的HA－电离产生的c(H＋)＝0.01 mol·L－1。0.1 mol·L－1 H2A电离产生的c(H＋)、c(HA－)均为0.1 mol·L－1，因产生的H＋抑制HA－的电离，使溶液中H＋的浓度小于0.11 mol·L－1。

（4）由于①Na2A溶液水解呈碱性：A2－＋H2OHA－＋OH－，1 mol A2－水解会生成2 mol阴离子HA－和OH－；②Na2SO4溶液不水解呈中性；故同样浓度的①、②两溶液，阴离子总浓度①>②。

（5）观察电化学装置图知，特殊惰性电极B上产生了氧气和臭氧，该极失去电子发生氧化反应作阳极，则特殊惰性电极A为阴极，得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑；若从C处通入氧气，氧气将参与反应，阴极生成的将是水，电极反应为O2＋4H＋＋4e－=2H2O；设y L混合气体中臭氧的体积分数为a，由电子守恒有2x＝y a×6＋y (1－a)×4，解得a＝(x－2y)/y。

①根据上述分析知，图中阴极为A，其电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑。

②若C处通入O2，则A极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O。

③若C处不通入O2，D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况)，则E处收集的气体中O3所占的体积分数为(x－2y)/y。

考点：溶液中的离子平衡，电化学