食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用HAc表示)…——2022 高考化学第 17 题答案解析

2022_省自主命题(广东)

2022 广东 第 17 题 解答题 区分题
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17. 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 $\mathrm { K _ { a } } = 1 . 7 5 { \times } 1 0 ^ { 5 } = 1 0 ^ { - 4 . 7 6 }$ 0

(1)配制 $2 5 0 \mathrm { m L } 0 . 1 \mathrm { m o l } { \cdot } \mathrm { L } ^ { - 1 }$ 的HAc溶液,需 $5 \mathrm { m o l } \cdot \mathrm { L } ^ { - 1 }$ HAc溶液的体积为 \_mL。

(2)下列关于250mL容量瓶的操作,正确的是 C

A

B

C

D

(3)某小组研究 $2 5 \mathrm { { ^ \circ C } }$ 下HAc电离平衡的影响因素。

提出假设。稀释HAc溶液或改变 $\mathrm { { A c } ^ { - } }$ 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$0 . 1 \mathrm { m o l } \cdot \mathrm { L } ^ { - 1 }$ 的HAc和NaAc溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液;测定 $\mathsf { p H }$ ,记录数据。

<table><tr><td>序号</td><td> $\mathrm{v(HAc)/mL}$ </td><td> $\mathrm{v(NaAc)/mL}$ </td><td> $\mathrm{V(H_2O)/mL}$ </td><td> $\mathrm{n(NaAc):n(HAc)}$ </td><td>pH</td></tr><tr><td>I</td><td>40.00</td><td>/</td><td>/</td><td>0</td><td>2.86</td></tr><tr><td>II</td><td>4.00</td><td>/</td><td>36.00</td><td>0</td><td>3.36</td></tr><tr><td>...</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>VII</td><td>4.00</td><td>a</td><td>b</td><td>3: 4</td><td>4.53</td></tr><tr><td>VIII</td><td>4.00</td><td>4.00</td><td>32.00</td><td>1: 1</td><td>4.65</td></tr></table>

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<sup>-</sup>浓度,HAc电离平衡逆向移动。

实验结论假设成立。

(4)小组分析上表数据发现:随着 $\frac { \mathrm { n } { \bigl ( } \mathrm { N a A c } { \bigr ) } } { \mathrm { n } { \bigl ( } \mathrm { H A c } { \bigr ) } }$ 的增加, ${ \mathsf { c } } ( { \mathsf { H } } ^ { } )$ 的值逐渐接近HAc的 $\mathrm { K _ { a } }$

查阅资料获悉:一定条件下,按 $\frac { \mathrm { n } \big ( \mathrm { N a A c } \big ) } { \mathrm { n } \big ( \mathrm { H A c } \big ) } { = } 1$ 配制的溶液中,c(H)的值等于HAc的 $\mathrm { K _ { a } }$

对比数据发现,实验VIII 中 $\mathrm { p H } = 4 . 6 5$ 与资料数据 $\mathrm { K _ { a } } = 1 0 ^ { - 4 . 7 6 }$ 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 $0 . 1 0 0 0 \mathrm { m o l } \cdot \mathrm { L } ^ { - 1 } \mathrm { N a O H }$ 溶液滴定至终点,消耗体积为22.08mL,则该HAc溶液的浓度为 $\mathrm { m o l \cdot L ^ { - 1 } }$ 。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 C

②用上述HAc溶液和 $0 . 1 0 0 0 \mathrm { m o l } \cdot \mathrm { L } ^ { - 1 } \mathrm { N a O H }$ 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。

(5)小组进一步提出:如果只有浓度均约为 $0 . 1 \mathrm { m o l } \cdot \mathrm { L } ^ { - 1 }$ 的HAc和NaOH 溶液,如何准确测定HAc的$K _ { \mathrm { a } } \mathrm { ? }$ 小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。

<table><tr><td>I</td><td>移取20.00mLHAc溶液,用NaOH溶液滴定至终点,消耗NaOH溶液 $V_{1}$ mL</td></tr><tr><td>II</td><td>____,测得溶液的pH为4.76</td></tr></table>

实验总结 得到的结果与资料数据相符,方案可行。

(6)根据 $\mathrm { K _ { a } }$ 可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途

参考答案

(1) 5.0; (2) C; (3) ①. 3.00 ②. 33.00 ③. 正; (4) 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) ①. 0.1104 ②. ; (5) 向滴定后的混合液中加入20mL HAc溶液 >; (6) HClO:漂白剂和消毒液(或 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 } { \colon }$ 还原剂、防腐剂或 $\mathrm { H } _ { 3 } \mathrm { P O } _ { 4 } ;$ :食品添加剂、制药、生产肥料)【解析】 溶液稀释过程中,溶质的物质的量不变,因此 $2 5 0 \mathrm { m L } { \times } 0 . 1 \mathrm { m o l / L } { = } \mathrm { V } { \times } 5 \mathrm { m o l / L }$ ,解得 $_ { \mathrm { V = 5 . 0 m L } }$ ,故答案为:5.0。 【小问2详解】A.容量瓶使用过程中,不能用手等触碰瓶口,以免污染试剂,故A 错误;B.定容时,视线应与溶液凹液面和刻度线“三线相切”,不能仰视或俯视,故B错误;C.向容量瓶中转移液体,需用玻璃棒引流,玻璃棒下端位于刻度线以下,同时玻璃棒不能接触容量瓶口,故C正确;D.定容完成后,盖上瓶塞,将容量瓶来回颠倒,将溶液摇匀,颠倒过程中,左手食指抵住瓶塞,防止瓶塞脱落,右手扶住容量瓶底部,防止容量瓶从左手掉落,故D 错误;综上所述,正确的是C项。 【小问3详解】 ①实验 VII 溶液中 n(NaAc):n(HAc)=3:4,V(HAc)=4.00mL,因此 V(NaAc)=3.00mL,即 a=3.00,,由实的验I 可知,溶液最终的体积为40.00mL,因此 $V ( \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } ) { = } 4 0 . 0 0 \mathrm { m L } { - } 4 . 0 0 \mathrm { m L } { - } 3 . 0 0 \mathrm { m L } { = } 3 3 . 0 0 \mathrm { m L }$ ,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 $\frac { 1 } { 1 0 }$ ,稀释过程中,若不考虑电离平衡移动,则实验II所得溶液的 $\mathrm { p H } { = } 2 . 8 6 { + } 1 { = } 3 . 8 6$ ,但实际溶液的 $\mathrm { p H } { = } 3 . 3 6 { < } 3 . 8 6$ ,说明稀释过程中,溶液中n(H<sup>+</sup>)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。 ## 【小问 4 详解】 (i)滴定过程中发生反应: $\mathrm { H A c + N a O H { = } N a A c { + } H _ { 2 } O }$ ,由反应方程式可知,滴定至终点时,$n ( { \mathrm { H A c } } ) { = } n ( { \mathrm { N a O H } } )$ ,因此 $2 2 . 0 8 \mathrm { m L } { \times } 0 . 1 \mathrm { m o l / L } { = } 2 0 . 0 0 \mathrm { m L } { \times } c \mathrm { ( H A c ) }$ ,解得 c(HAc)=0.1104mol/L,故答案为:0.1104。 (ii)滴定过程中,当 V(NaOH)=0 时, $c ( \mathrm { H } ^ { + } ) { = } \sqrt { \mathrm { K } _ { \mathrm { a } } { \cdot } \mathrm { c } \left( \mathrm { H A c } \right) } \approx \sqrt { 1 0 ^ { + 4 . 7 6 } \times 0 . 1 } \ \mathrm { m o l } / \mathrm { L } { = } 1 0 ^ { - 2 . 8 8 } \mathrm { m o l } / \mathrm { L }$ ,溶液的pH=2.88,当 V(NaOH)=11.04mL 时,n(NaAc)=n(HAc),溶液的 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<sup>-</sup>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: 【小问5详解】 向 20.00mL 的 HAc 溶液中加入 $\mathrm { V _ { 1 } m L N a O H }$ 溶液达到滴定终点,滴定终点的溶液中溶质为NaAc,当${ \frac { n { \bigl ( } { \mathrm { N a A c } } { \bigr ) } } { n { \bigl ( } { \mathrm { H A c } } { \bigr ) } } } = 1$ 时,溶液中c(H<sup>+</sup>)的值等于HAc 的 $K _ { \mathrm { a } } ,$ ,因此可再向溶液中加入20.00mL HAc溶液,使溶液中 n(NaAc)=n(HAc),故答案为:向滴定后的混合液中加入 20mL HAc 溶液。 ## 【小问6详解】 不同的无机弱酸在生活中应用广泛,如HClO 具有强氧化性,在生活中可用于漂白和消毒, $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 }$ 具有还原性,可用作还原剂,在葡萄酒中添加适量 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 }$ 可用作防腐剂, $\mathrm { H } _ { 3 } \mathrm { P O } _ { 4 }$ 具有中强酸性,可用作食品添加剂,同时在制药、生产肥料等行业有广泛用途,故答案为: $\mathrm { H C l o } { \cdot }$ 漂白剂和消毒液(或 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 }$ :还原剂、防腐剂或 $\mathrm { H } _ { 3 } \mathrm { P O } _ { 4 } { \mathrm { : } }$ 食品添加剂、制药、生产肥料)

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【答案】(1)5.0 (2)C

(3) ①. 3.00 ②. 33.00 ③. 正 ④. 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) ①. 0.1104 ②.

(5)向滴定后的混合液中加入20mL HAc溶液

> ⑥HClO:漂白剂和消毒液(或 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 } { \colon }$ 还原剂、防腐剂或 $\mathrm { H } _ { 3 } \mathrm { P O } _ { 4 } ;$ :食品添加剂、制药、生产肥料)【解析】

溶液稀释过程中,溶质的物质的量不变,因此 $2 5 0 \mathrm { m L } { \times } 0 . 1 \mathrm { m o l / L } { = } \mathrm { V } { \times } 5 \mathrm { m o l / L }$ ,解得 $_ { \mathrm { V = 5 . 0 m L } }$ ,故答案为:5.0。

【小问2详解】A.容量瓶使用过程中,不能用手等触碰瓶口,以免污染试剂,故A 错误;B.定容时,视线应与溶液凹液面和刻度线“三线相切”,不能仰视或俯视,故B错误;C.向容量瓶中转移液体,需用玻璃棒引流,玻璃棒下端位于刻度线以下,同时玻璃棒不能接触容量瓶口,故C正确;D.定容完成后,盖上瓶塞,将容量瓶来回颠倒,将溶液摇匀,颠倒过程中,左手食指抵住瓶塞,防止瓶塞脱落,右手扶住容量瓶底部,防止容量瓶从左手掉落,故D 错误;综上所述,正确的是C项。

【小问3详解】

①实验 VII 溶液中 n(NaAc):n(HAc)=3:4,V(HAc)=4.00mL,因此 V(NaAc)=3.00mL,即 a=3.00,,由实的验I 可知,溶液最终的体积为40.00mL,因此 $V ( \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } ) { = } 4 0 . 0 0 \mathrm { m L } { - } 4 . 0 0 \mathrm { m L } { - } 3 . 0 0 \mathrm { m L } { = } 3 3 . 0 0 \mathrm { m L }$ ,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 $\frac { 1 } { 1 0 }$ ,稀释过程中,若不考虑电离平衡移动,则实验II所得溶液的 $\mathrm { p H } { = } 2 . 8 6 { + } 1 { = } 3 . 8 6$ ,但实际溶液的 $\mathrm { p H } { = } 3 . 3 6 { < } 3 . 8 6$ ,说明稀释过程中,溶液中n(H<sup>+</sup>)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。

【小问 4 详解】

(i)滴定过程中发生反应: $\mathrm { H A c + N a O H { = } N a A c { + } H _ { 2 } O }$ ,由反应方程式可知,滴定至终点时,$n ( { \mathrm { H A c } } ) { = } n ( { \mathrm { N a O H } } )$ ,因此 $2 2 . 0 8 \mathrm { m L } { \times } 0 . 1 \mathrm { m o l / L } { = } 2 0 . 0 0 \mathrm { m L } { \times } c \mathrm { ( H A c ) }$ ,解得 c(HAc)=0.1104mol/L,故答案为:0.1104。

(ii)滴定过程中,当 V(NaOH)=0 时, $c ( \mathrm { H } ^ { + } ) { = } \sqrt { \mathrm { K } _ { \mathrm { a } } { \cdot } \mathrm { c } \left( \mathrm { H A c } \right) } \approx \sqrt { 1 0 ^ { + 4 . 7 6 } \times 0 . 1 } \ \mathrm { m o l } / \mathrm { L } { = } 1 0 ^ { - 2 . 8 8 } \mathrm { m o l } / \mathrm { L }$ ,溶液的pH=2.88,当 V(NaOH)=11.04mL 时,n(NaAc)=n(HAc),溶液的 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<sup>-</sup>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:


【小问5详解】

向 20.00mL 的 HAc 溶液中加入 $\mathrm { V _ { 1 } m L N a O H }$ 溶液达到滴定终点,滴定终点的溶液中溶质为NaAc,当${ \frac { n { \bigl ( } { \mathrm { N a A c } } { \bigr ) } } { n { \bigl ( } { \mathrm { H A c } } { \bigr ) } } } = 1$ 时,溶液中c(H<sup>+</sup>)的值等于HAc 的 $K _ { \mathrm { a } } ,$ ,因此可再向溶液中加入20.00mL HAc溶液,使溶液中 n(NaAc)=n(HAc),故答案为:向滴定后的混合液中加入 20mL HAc 溶液。

【小问6详解】

不同的无机弱酸在生活中应用广泛,如HClO 具有强氧化性,在生活中可用于漂白和消毒, $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 }$ 具有还原性,可用作还原剂,在葡萄酒中添加适量 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 }$ 可用作防腐剂, $\mathrm { H } _ { 3 } \mathrm { P O } _ { 4 }$ 具有中强酸性,可用作食品添加剂,同时在制药、生产肥料等行业有广泛用途,故答案为: $\mathrm { H C l o } { \cdot }$ 漂白剂和消毒液(或 $\mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { S O } _ { 3 }$ :还原剂、防腐剂或 $\mathrm { H } _ { 3 } \mathrm { P O } _ { 4 } { \mathrm { : } }$ 食品添加剂、制药、生产肥料)。

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