疑难杂症10 缓冲溶液-2026届高考化学一轮复习讲义
2025-11-13
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普通
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 400 KB |
| 发布时间 | 2025-11-13 |
| 更新时间 | 2025-11-13 |
| 作者 | 周星星化学知识铺 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-11-13 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54868169.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦缓冲溶液专题,围绕缓冲作用、组成类型、缓冲机制及pH计算(亨-哈方程式)等核心考点,以实验对比(纯水/NaCl与缓冲溶液pH变化)为引入,构建“概念辨析-微观机制-定量计算-实际应用”的逻辑体系。通过考点梳理、方法指导(pH计算步骤)、真题训练(高考题型练习题)等环节,帮助学生系统突破溶液平衡难点。
讲义突出科学思维与模型认知培养,如通过缓冲机制的平衡移动分析引导学生建立“共轭酸碱对质子转移”模型,结合分层练习(基础选择、综合填空、实验分析题)实现能力梯度提升。采用“实验数据论证-公式推导-真题变式”教学策略,助力学生快速掌握高考溶液pH计算及缓冲应用题型,为教师精准把控复习节奏、提升学生应考能力提供高效素材。
内容正文:
高考·化学反应原理中的疑难问题
疑难杂症10 缓冲溶液
一、缓冲溶液的缓冲作用和组成
实验1:25 ℃ 时,纯水或NaCl pH=7.00
加入0.01 mol强酸 pH = 2.00
加入0.01mol强碱 pH = 12.00
ΔpH= 5.00
实验2:25 ℃时,混合溶液 pH=4.75
加入0.01mol强酸 pH= 4.66
加入0.01mol强碱 pH=4.84
ΔpH= 0.09
实验3:用水稍加稀释时,混合溶液pH保持基本不变。
HAc-NaAc 混合溶液 具有抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释而保持溶液的pH基本不变的能力。
缓冲溶液: 能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释,而保持其pH值基本不变的溶液。
缓冲作用:缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。
根据缓冲对组成的不同,可把缓冲对分为两种类型:
(1)弱酸及其共轭碱。例如:HAc-NaAc、NaHCO3-Na2CO3、NaH2PO4-Na2HPO4
(2)弱碱及其共轭酸。例如:NH3·H2O-NH4Cl、CH3NH2-CH3NH3+Cl-
二、缓冲溶液及缓冲机制
缓冲溶液的实质:共轭酸碱对之间的质子转移平衡发生移动的过程。
即:通过弱酸解离平衡的移动以达到消耗掉外来的少量强酸、强碱,或对抗稍加稀释的作用。
三、缓冲溶液的pH计算
1、缓冲溶液pH的近似计算公式
以HB-NaB 表示缓冲系,HB的起始浓度为c(HB) ,NaB的浓度为c(NaB),HB解离部分的浓度为c'(HB)。
则:c(HB)平 = c(HB)–c'(HB)≈c(HB),c(B-)平= c(NaB)+ c'(HB)≈c(NaB)=c(B-)。
平衡时:Ka≈ c(H+)≈Ka
pH=pKa+lg 推出:pH=pKa+lg Henderson-Hasselbach 方程式(简称亨-哈方程式)。
缓冲比: 总浓度:c(总)=c(HB)+c(B―)
总结:
1.缓冲溶液的pH值决定于共轭酸的Ka和缓冲比
2.同一缓冲系统,pKa一定,pH就决定于缓冲比,改变缓冲比,就可以在一定范围内配制不同pH
的缓冲溶液。当缓冲比等于1时,pH=pKa。
3.稀释缓冲溶液时,pH值基本不变。
例1: 0.1mol/L HAc与 0.1mol/L NaAc等体积混合,计算溶液的pH值。(Ka=1.76×10-5)
c(HAc)=0.05mol/L c(NaAc)=0.05mol/L
pH=pKa+lg =4.75
例2:计算20ml 0.10mol·L-1 NH3·H2O和15ml 0.20 mol·L-1 NH4Cl 混合溶液的pH值。
pKa (NH4+)=14 - pKb(NH3·H2O)=9.25,
代入公式得 pH = pKa (NH4+)+ lg = 9.25+lg = 9.25-0.17=9.08
1、缓冲溶液由浓度较大的弱酸及相应的盐溶液组成,其溶液能够保持稳定的pH,溶液pH的计算公式为pH= -lgKa +lg。现有25°C浓度均为1mol·L-1的CH3COOH和CH3COONa缓冲溶液[已知25°C时,Ka(CH3COOH) =1.75 ×10-5mol·L-1]。下列说法正确的是
A.决定该缓冲溶液pH的主要因素是CH3COOH的Ka
B.将该缓冲溶液稀释一倍,溶液中c(H+ )减小为原来的
C.向该缓冲溶液中加入几滴NaOH溶液,溶液pH几乎不变
D.该缓冲溶液中: c( CH3COO-) -c( CH3COOH) <c(H+) -c(OH- )
2、用强碱滴定某一元弱酸时,弱酸被强碱部分中和后得到“弱酸盐和弱酸”组成的缓冲溶液,其中存在pH=pKa-lg。25℃时,用0.1 mol·L-1的NaOH溶液滴定16.00mL某未知浓度的HA溶液,滴定过程中消耗NaOH溶液的体积与混合溶液pH之间的关系如图所示(已知:pKa= -lgKa,100.48=3)。下列说法错误的是
A.原HA溶液的浓度为0.2mol·L-1
B.HA的电离常数Ka=10-4.75
C.b点溶液中存在c(A-)+2c(OH-)=c(HA)+ 2c(H+)
D.c点溶液中离子浓度的大小关系为c(HA) >c(A-)>c(H+)>c(OH-)
3、维持pH的稳定对生命体的生理活动、化学电源的高效工作等具有重要意义。
(1)常温下,在不同试剂中加入酸或碱后体系pH的变化如下表所示。
试剂
pH
初始
通入0.01 mol HCl气体
加入0.01 mol NaOH固体
i.1 L H2O
7
a
12
ii.0.10 mol CH3COOH+0.10 mol CH3COONa配制成1 L的溶液
4.76
4.67
4.85
由表中数据可知,试剂ii的pH受一定量的酸和碱的影响不大。溶液的这种能对抗外来少量强酸、强碱或适当稀释,而保持溶液的pH几乎不变的作用称为缓冲作用。下列溶液具有缓冲作用的是______(填序号)。
a. HCl—NaCl b. Na2CO3—NaHCO3 c. NH3·H2O-NH4Cl d. KOH—KCl
(2)缓冲溶液应用在某种液钒电池中能稳定电池的输出电流,该电池装置示意图如下图所示,电池的总反应如下:
Zn+2VOSO4+2H2SO4ZnSO4+V2(SO4)3+2H2O
已知:VOSO4和V2(SO4)3的电离方程式分别为VOSO4=VO2++SO42-;V2(SO4)3=2V3++3SO42-;
①放电时,B室中c(H+)____________(填“增大”“减小”或“不变”),结合化学用语说明理由:______。
②充电时,A室中的c(H+)变化缓慢的原因是____________。
4、食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25℃时,HAc的Ka=1.75×10-5=10-4.76。
(1)某小组研究25℃下HAc电离平衡的影响因素。
提出假设。稀释HAc溶液或改变Ac―浓度,HAc电离平衡会发生移动。设计方案并完成实验用浓度均为0.1mol·L-1的HAc和NaAc溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液;测定pH,记录数据。
序号
V(HAc)mL
V(NaAc)mL
V(H2O)mL
n(NaAc):n(HAc)
pH
Ⅰ
40.00
/
/
0
2.86
Ⅱ
4.00
/
36.00
0
3.36
…
Ⅶ
4.00
a
b
3:4
4.53
Ⅷ
4.00
4.00
32.00
1:1
4.65
①根据表中信息,补充数据:a=_______,b=_______。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知,稀释HAc溶液,电离平衡_______(填”正”或”逆”)
向移动;结合表中数据,给出判断理由:_______。
③由实验Ⅱ~VIII可知,增大Ac―浓度,HAc电离平衡逆向移动。
实验结论假设成立。
(2)小组分析上表数据发现:随着的增加,c(H+)的值逐渐接近HAc的Ka。
查阅资料获悉:一定条件下,按配制的溶液中,c(H+)的值等于HAc的Ka。
对比数据发现,实验VIII中pH=4.65与资料数据Ka=10-4.76存在一定差异;推测可能由物质浓度准确程度不够引起,故先准确测定HAc溶液的浓度再验证。
①移取20.00mLHAc溶液,加入2滴酚酞溶液,用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定至终点,消耗体积为20.08mL,则该HAc溶液的浓度为_______mol·L-1。在答题卡虚线框中,画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点_______。
②用上述HAc溶液和0.1000mol·L-1NaOH溶液,配制等物质的量的HAc与NaAc混合溶液,测定pH,结果与资料数据相符。
(3)小组进一步提出:如果只有浓度均约为0.1mol·L-1的HAc和NaOH溶液,如何准确测定HAc的Ka?小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
Ⅰ
移取20.00mLHAc溶液,用NaOH溶液滴定至终点,消耗NaOH溶液V1mL
Ⅱ
_______,测得溶液的pH为4.76
实验总结 得到的结果与资料数据相符,方案可行。
1.化学上把由浓度相对较大的弱酸(弱碱)及其相应的盐组成,外加少量酸或碱而pH基本不变的溶液,称为缓冲溶液。现有常温下,浓度均为0.10mol/L的HA和NaA的混合溶液a,pH=4.76,可作为缓冲溶液。下列说法不正确的是
A.溶液a和0.1mol·L-1HA溶液中H2O的电离程度前者大于后者
B.向溶液a中通入0.1molHCl时,A-结合H+生成HA,pH基本不变
C.该温度下HA的Ka的数量级为10-5
D.人体血液存在H2CO3(CO2)和NaHCO3的缓冲溶液,可除掉人体代谢产生的酸、碱,保持pH基本不变
2.缓冲溶液一般是由浓度较大的弱酸及其共轭碱所组成,其pH值近似计算公式为:pH = pK酸 + lg [c共轭碱/c酸]。已知:pK酸 = -lgK酸,人体血液中pH正常范围是7.35-7.45,其中所含H2CO3-HCO3―平衡起到缓冲作用。实测某人血液pH=7.2,c(HCO3―)=2.3×10-2mol/L,且已知血液中的H2CO3的pKa1 = 6.2.则此人血液中的c(H2CO3)= _____ mol/L。
3.用强碱滴定某一元弱酸时,弱酸被强碱部分中和后得到“弱酸盐和弱酸”组成的缓冲溶液,其中存在pH=pKa-lg。25℃时,用 0.1 mol·L-1的NaOH溶液滴定16.00 mL某未知浓度的HA溶液,滴定过程中消耗 NaOH溶液的体积与混合溶液pH之间的关系如图所示(已知:pKa=-lgKa,100.48=3,酸性 HA>HCN)。下列说法错误的是
A.HA电离常数的数量级为10-5
B.b点溶液中存在 c(A-)+c(OH-)=c(Na+ )+c(H+)
C.c点溶液中离子浓度的大小关系为 c(A- )>c(HA)>c(H+)>c(OH-)
D.若将HA改为等体积等浓度的 HCN,则pH随NaOH溶液体积的变化曲线竖直下移
4.25℃时,向1L某缓冲溶液(含0.1mol·L-1CH3COOH、0.08mol·L-1CH3COONa)和1L0.1mol·L-1CH3COOH溶液中加入NaOH(s)或通入HCl(g),两种溶液的pH变化如图所示(不考虑溶液体积变化)。已知缓冲溶液pH=pKa-lg,下列说法正确的是
A.曲线①对应的溶液是缓冲溶液
B.25℃时醋酸的电离常数的数量级为10-5
C.a点溶液中离子浓度的大小关系为c(CH3COO-)=c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-)
D.b点溶液存在:4c(CH3COOH)+9c(H+)=9c(Cl-)+9c(OH-)+5c(CH3COO-)
5.维持pH的稳定对生命体的生理活动、化学电源的高效工作等具有重要意义。
(1)常温下,在不同试剂中加入酸或碱后体系pH的变化如下表所示。
试剂
pH
初始
通入0.01 mol HCl气体
加入0.01 mol NaOH固体
i.1 L H2O
7
a
12
ii.0.10 mol CH3COOH+0.10 mol CH3COONa配制成1 L的溶液
4.76
4.67
4.85
①a=____________(忽略通入HCl气体前后体系的体积变化)。
②结合化学用语解释试剂ii显酸性的原因:____________。
③试剂ii中微粒浓度关系正确的有____________(填序号)。
a. c(CH3COOH)>c(Na+)>c(CH3COO-)
b. 2c(H+)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH)+2c(OH-)
c. c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.2 mol/L
④由表中数据可知,试剂ii的pH受一定量的酸和碱的影响不大。溶液的这种能对抗外来少量强酸、强碱或适当稀释,而保持溶液的pH几乎不变的作用称为缓冲作用。下列溶液具有缓冲作用的是______(填序号)。
a. HCl—NaCl b. Na2CO3—NaHCO3 c. NH3·H2O-NH4Cl d. KOH—KCl
(2)缓冲溶液应用在某种液钒电池中能稳定电池的输出电流,该电池装置示意图如下图所示,电池的总反应如下:
Zn+2VOSO4+2H2SO4ZnSO4+V2(SO4)3+2H2O
已知:VOSO4和V2(SO4)3的电离方程式分别为VOSO4=VO2++SO42-;V2(SO4)3=2V3++3SO42-;
①放电时,B室中c(H+)____________(填“增大”“减小”或“不变”),结合化学用语说明理由:______。
②充电时,A室中的c(H+)变化缓慢的原因是____________。
答案及解析
1、【答案】AC
【详解】A.依据pH= -lgKa +lg溶液能够保持稳定的pH,外加酸碱对pH影响很小,决定该缓冲溶液pH的主要取决于CH3COOH的Ka,故A正确;
B.稀释CH3COOH的Ka不变,不变,故pH几乎不变,即溶液中c(H+ )不变,故B错误;
C.向该缓冲溶液中加入几滴NaOH溶液,由于溶液中存在CH3COOH⥫=⥬CH3COO―+H+,加入几滴NaOH溶液使平衡正向移动,溶液中c(H+ )几乎不变,pH不变,故C正确;
D.根据物料守恒得c( CH3COO-) +c( CH3COOH)=2c( Na+) ,根据电荷守恒得c( CH3COO-) +c(OH- )=c(H+) +c( Na+),根据物料守恒和电荷守恒求出质子守恒c( CH3COO-) +2c(OH- )=2c(H+) +c( CH3COOH),根据pH= -lgKa +lg=-lg1.75 ×10-5+ lg1=4.76,溶液呈酸性,即c(H+)>c(OH- ),则c( CH3COO-) +c(OH- )>c(H+) +c( CH3COOH),c( CH3COO-) -c( CH3COOH) >c(H+) -c(OH- ),故D错误。
2、【答案】D
【分析】温度不变,酸的电离常数不变,设酸的浓度为cmol/L,由pH=pKa-1g可得pKa=pH+1g,即pKa=4.27+lg=4.75+lg,化简得=100.48=3,解得c=0.2则pKa=4.75+lg =4.75,即Ka=10-4.75。
【详解】A.据分析,原HA溶液的浓度为0.2mol·L-1,A正确;
B.据分析,HA的电离常数Ka=10-4.75,B正确;
C.b点时,pH=pKa-lg=4.75,则c(酸)=c(盐),即c(HA)=c(NaA),此时溶液中存在物料守恒:c(A-)+c(HA)=2c(Na+),电荷守恒c(A-)+c(OH-)=c(Na+)+ c(H+),二式合并得c(A-)+2c(OH-)=c(HA)+ 2c(H+),C正确;
D.由图可知,c点时pH=5.23,溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH-),pH=pKa-lg=4.75-lg=5.23,则<1,即c(HA)<c(NaA),c(HA)<c(A-),所以c点溶液中离子浓度的大小关系为:(A-)>c(HA)>c(H+)>c(OH-),D错误。
3、【答案】bc 减小
放电时,B室发生正极反应:VO2++e-+2H+=V3++H2O;由电极反应可知,转移1 mol e-消耗2 mol H+,同时有1 mol H+通过质子交换膜进入B室,因此总体c(H+)降低 充电时,H+通过质子膜从B室进入A室,A室溶液中的CH3COO-与H+结合成CH3COOH(或“CH3COOH-CH3COONa溶液有缓冲作用”),从而使c(H+)的变化减缓
【详解】①放电时该装置为原电池,Zn为负极,失去电子,发生氧化反应,VOSO4电离产生的VO2+得到电子,与溶液中的H+结合反应产生V3+和H2O,电极反应式为:VO2++e-+2H+=V3++H2O;反应消耗H+,使c(H+)降低,由电极反应可知,转移1 mol e-消耗2 mol H+,同时有1 mol H+通过质子交换膜进入B室,因此总体c(H+)降低;
②在充电时,H+通过质子膜从B室进入A室,A室溶液中的CH3COO-与H+结合成CH3COOH(或“CH3COOH-CH3COONa溶液有缓冲作用”),从而使c(H+)的变化减缓。
4、【答案】(3) 3.00 33.00 正
实验II相较于实验I,醋酸溶液稀释了10倍,而实验II的pH增大值小于1
(4) 0.1104
(5)另取20.00mlHAc,加入 mL氢氧化钠
【解析】(3)①实验VII的溶液中n(NaAc):n(HAc)=3:4,V(HAc)=4.00mL,因此V(NaAc)=3.00mL,即a=3.00,由实验I可知,溶液最终的体积为40.00mL,因此V(H2O)=40.00mL-4.00mL-3.00mL=33.00mL,即b=33.00,故答案为:3.00;33.00。
②实验I所得溶液的pH=2.86,实验II的溶液中c(HAc)为实验I的,稀释过程中,若不考虑电离平衡移动,则实验II所得溶液的pH=2.86+1=3.86,但实际溶液的pH=3.36<3.86,说明稀释过程中,溶液中n(H+)增大,即电离平衡正向移动,故答案为:正;实验II相较于实验I,醋酸溶液稀释了10倍,而实验II的pH增大值小于1。
(4)(i)滴定过程中发生反应:HAc+NaOH=NaAc+H2O,由反应方程式可知,滴定至终点时,n(HAc)=n(NaOH),因此22.08mL×0.1mol/L=20.00mL×c(HAc),解得c(HAc)=0.1104mol/L,故答案为:0.1104。
(ii)滴定过程中,当V(NaOH)=0时,c(H+)= ≈ mol/L=10-2.88mol/L,溶液的pH=2.88,当V(NaOH)=11.04 mL时,n(NaAc)=n(HAc),考虑HAc的电离和Ac-的水解,HAc的电离程度大于Ac-的水解程度,故溶液中NaAc>HAc,溶液的pH>PKa,即pH>4.76,当V(NaOH)=22.08mL时,达到滴定终点,溶液中溶质为NaAc溶液,Ac-发生水解,溶液呈弱碱性,当NaOH溶液过量较多时,c(NaOH)无限接近0.1mol/L,溶液pH接近13,因此滴定曲线如图:。
(5)向20.00mL的HAc溶液中加入V1mL NaOH溶液达到滴定终点,滴定终点的溶液中溶质为NaAc,当=1时,溶液中c(H+)的值等于HAc的Ka,因此另取20.00mlHAc,加入mL氢氧化钠,使溶液中n(NaAc)=n(HAc),故答案为:另取20.00mlHAc,加入mL氢氧化钠。
1、【答案】B
【详解】A.溶液a中NaA电离生成A-,水解会促进水的电离,0.1mol·L-1HA溶液中只有HA电离,生成H+,抑制水的电离,所以H2O的电离程度前者大于后者,故A正确;
B.缓冲溶液能在一定程度上抵消、减轻外加强酸或强碱对溶液酸碱度的影响,从而保持溶液的pH值相对稳定,当0.1molHCl过量时,则pH发生变化,故B错误;
C.缓冲溶液中pH= -lgKa +lg,0.10mol/L的HA和NaA的混合溶液a,pH=4.76,且缓冲溶液中AH和A−微粒浓度近似相等,所以Ka=1.75×10-5=10-4.76,故C正确;
D.缓冲溶液中存在H2CO3⇌H++HCO平衡,人体代谢产生的H+与HCO结合形成H2CO3,随血液带到肺部分解生成二氧化碳和水,代谢产生的碱性物质进入血液时,立即被H2CO3中和成HCO,经过肾脏调节排除体外,同时H+又可由H2CO3电离补充,维持血液pH的稳定,故D正确。
2、【答案】2.3×10-3
【详解】由pH = pK酸 + lg [c共轭碱/c酸]知pH=pKa+lg,带入数据,解得c(H2CO3)= 2.3×10-3 mol/L。
3、【答案】D
【分析】a点时,pH= pKa-lg =4.27;b点时,pH= pKa-lg =4.75,联立两式,解得c(HA)=0.2mol/L,pKa=4.75。
【详解】A.pKa=4.75,则Ka=10-4.75,HA电离常数的数量级为10-5,A正确;
B.依据电荷守恒,b点溶液中,存在 c(A-)+c(OH-)=c(Na+ )+c(H+),B正确;
C.c点溶液中,n(NaA)=0.1mol/L×0.024L=0.0024mol,n(HA)剩余=0.2mol/L×0.016L-0.0024mol=0.012mol,溶液呈酸性,表明HA发生电离,则c(A- )>c(HA),此时溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),由pH=5.23,可得出c(HA)>c(H+),所以离子浓度的大小关系为 c(A- )>c(HA)>c(H+)>c(OH-),C正确;
D.因为酸性HA>HCN,则pKa(HA)<pKa(HCN),由pH=pKa-lg知,pKa越大,pH越大,故pH随NaOH溶液体积的变化曲线竖直上移,D错误;故选D。
4、【答案】BD
【详解】当两种溶液中均未加入NaOH(s)或通入HCl(g),即图中横坐标为0时,0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH值较小,故①为0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,②为缓冲溶液,A错误;
B.①为0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,当醋酸溶液中加入氢氧化钠0.05mol时,即图中a点,溶质成分为0.05mol/LCH3COOH和0.05mol/LCH3COONa,因醋酸的电离和醋酸根的水解程度较小,近似认为两者浓度相等,故Ka=≈c(H+)=10-4.75,Ka的数量级为10-5,B正确;
C.根据B 中分析,图中a点,溶质成分为0.05mol/LCH3COOH和0.05mol/LCH3COONa,溶液呈酸性,即醋酸的电离程度大于醋酸根的水解程度,故c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-),C错误;
D.b点溶液中溶质成分为0.15mol/LCH3COOH、0.05mol/LNaCl、0.03mol/LCH3COONa,根据物料守恒:9c(Na+)=4[c(CH3COOH)+ c(CH3COO-)],电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+ c(CH3COO-)+c(OH-),联立两式,4c(CH3COOH)+9c(H+)=9c(Cl-)+9c(OH-)+5c(CH3COO-),D正确。
5、【答案】2 试剂ii中同时存在醋酸的电离平衡CH3COOH⥫=⥬CH3COO-+H+和醋酸根的水解平衡CH3COO-+H2O⥫=⥬CH3COOH+OH-,相同条件下,醋酸的电离平衡的限度大于醋酸根的水解平衡限度,当CH3COOH与CH3COO-的初始浓度相等时,溶液中c(H+)>c(OH-) bc bc 减小 放电时,B室发生正极反应:VO2++e-+2H+=V3++H2O;由电极反应可知,转移1 mol e-消耗2 mol H+,同时有1 mol H+通过质子交换膜进入B室,因此总体c(H+)降低 充电时,H+通过质子膜从B室进入A室,A室溶液中的CH3COO-与H+结合成CH3COOH(或“CH3COOH-CH3COONa溶液有缓冲作用”),从而使c(H+)的变化减缓。
【详解】(1)①c(HCl)=0.01 mol/L,则pH=-lgc(H+)=-lg10-2=2;
②将0.10 mol CH3COOH和0.10 mol CH3COONa配制成1 L的溶液,得到0.10 mol/L和0.10 mol/L的混合溶液,在该混合溶液中同时存在醋酸的电离平衡CH3COOH⥫=⥬CH3COO-+H+和醋酸根的水解平衡CH3COO-+H2O⥫=⥬CH3COOH+OH-;在相同条件下,CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,所以当CH3COOH与CH3COO-的初始浓度相等时,溶液中c(H+)>c(OH-);
③a. 在该溶液中存在0.10 mol/L的CH3COOH、CH3COONa的混合溶液,c(Na+)=0.10 mol/L,由于醋酸的电离程度大于醋酸根的水解程度,所以c(CH3COO-)>0.1 mol/L,c(CH3COOH)<0.10 mol/L,因此溶液中微粒浓度c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH),a错误;
b. 由物料守恒可得①c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+);由电荷守恒可得②c(CH3COO-)-+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),将②×2-①,整理可得2c(H+)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH)+2c(OH-),b正确;
c. 根据物料守恒可知c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=2c(Na+)=0.2 mol/L,c正确。
(2)①放电时该装置为原电池,Zn为负极,失去电子,发生氧化反应,VOSO4电离产生的VO2+得到电子,与溶液中的H+结合反应产生V3+和H2O,电极反应式为:VO2++e-+2H+=V3++H2O;反应消耗H+,使c(H+)降低,由电极反应可知,转移1 mol e-消耗2 mol H+,同时有1 mol H+通过质子交换膜进入B室,因此总体c(H+)降低;
②在充电时,H+通过质子膜从B室进入A室,A室溶液中的CH3COO-与H+结合成CH3COOH(或“CH3COOH-CH3COONa溶液有缓冲作用”),从而使c(H+)的变化减缓。
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