《2025年非常学案高中化学选择性必修第一册人教版》

任务一 电离平衡
食醋（主要成分为$CH_3COOH$）、纯碱（$Na_2CO_3$）和小苏打（$NaHCO_3$）均为家庭厨房中常用的物质。已知：

活动1 $CH_3COO^-$、$HCO_3^-$、$CO_3^{2-}$、$NO_2^-$、$CN^-$结合质子($H^+$)的能力由小到大的顺序为。
活动2 $CO_2$通入$NaNO_2$溶液中能否生成$HNO_2$？(填“能”或“否”)，理由是。
活动3 少量$CO_2$通入足量$NaCN$溶液中，反应的离子方程式为。

答案： 活动1 提示：${NO^{-}_{2}}＜{CH_{3}COO^{-}}＜{HCO^{-}_{3}}＜{CN^{-}}＜{CO^{2-}_{3}}$活动2 提示：否 ${H_{2}CO_{3}}$ 的 $K_{a1}$ 小于 ${HNO_{2}}$ 的 $K_{a}$，${H_{2}CO_{3}}$ 的酸性比 ${HNO_{2}}$ 的酸性弱活动3 提示：${CO_{2} + H_{2}O + CN^{-}\xlongequal{}HCN + HCO^{-}_{3}}$

任务二 水的电离和溶液的pH
已知水在25℃和100℃时，其电离平衡曲线如图所示。

活动1 曲线A所对应的温度下，pH=2的盐酸和pH=11的某BOH溶液中，若水的电离程度分别用$\alpha_1$、$\alpha_2$表示，则$\alpha_1$与$\alpha_2$大小关系是怎样的？
活动2 曲线B对应的温度下，将$0.02\ mol · L^{-1}\ Ba(OH)_2$溶液与等物质的量浓度的$NaHSO_4$溶液等体积混合后，混合溶液的pH为多少？
活动3 100℃时，若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则a与b之间应满足的关系是什么？

答案： 活动1 提示：曲线 A 所对应的温度是 $25\ ^{\circ}C$，${pH}=2$ 的盐酸，$c_{水}{(H^{+})}=10^{-12}\ mol·L^{-1}$；${pH}=11$ 的某 ${BOH}$ 溶液中，$c_{水}{(H^{+})}=10^{-11}\ mol·L^{-1}$；水电离产生的 ${H^{+}}$ 的浓度越大，水的电离程度就越大，则 $\alpha_{1}＜\alpha_{2}$。活动2 提示：等体积混合后溶液中 $c{(OH^{-})}=0.01\ mol·L^{-1}$。由于该温度下水的离子积常数 $K_{w}=10^{-12}$，所以 $c{(H^{+})}=10^{-10}\ mol·L^{-1}$，所得混合溶液的 ${pH}=10$。活动3 提示：$100\ ^{\circ}C$ 时，水的离子积常数 $K_{w}=1×10^{-12}$。体积 ${pH}=a$ 的某强酸溶液中 $n{(H^{+})}=100×10^{-a}\ mol$，1 体积 ${pH}=b$ 的某强碱溶液中 $n{(OH^{-})}=\dfrac{10^{-12}}{10^{-b}}\ mol=10^{b-12}\ mol$。混合后溶液呈中性，$10^{2-a}\ mol=10^{b-12}\ mol$，则 $2-a=b-12$，所以 $a + b=14$。

醋酸是日常生活中最常见的调味剂和重要的化工原料，醋酸钠是其常见的盐[已知：25℃，$K_a(CH_3COOH)=1.69 × 10^{-5}$]。
活动1 物质的量浓度均为$0.1\ mol · L^{-1}$的$CH_3COOH$溶液和$CH_3COONa$溶液等体积混合(混合前后体积变化忽略不计)，混合液中的下列关系式正确的是(填字母)。
A.$c(CH_3COOH) + c(H^+) = c(CH_3COO^-) + c(OH^-)$
B.$c(H^+) + c(Na^+) = c(CH_3COO^-) + c(OH^-)$
C.$c(CH_3COO^-) + c(CH_3COOH) = 0.1\ mol · L^{-1}$
活动2 常温时，将$m\ mol · L^{-1}$醋酸溶液和$n\ mol · L^{-1}\ NaOH$溶液等体积混合后，所得溶液的pH=7，则m与n的大小关系是怎样的？醋酸溶液中$c(H^+)$与$NaOH$溶液中$c(OH^-)$的大小关系是怎样的？

答案： 活动1 提示：物质的量浓度均为 $0.1\ mol·L^{-1}$ 的 ${CH_{3}COOH}$ 和 ${CH_{3}COONa}$ 溶液等体积混合，据电荷守恒可得：$c{(H^{+})}+c{(Na^{+})}=c{(CH_{3}COO^{-})}+c{(OH^{-})}$，根据元素守恒有：$2c{(Na^{+})}=c{(CH_{3}COOH)}+c{(CH_{3}COO^{-})}$，联立两式可得 $2c{(H^{+})}+c{(CH_{3}COOH)}=c{(CH_{3}COO^{-})}+2c{(OH^{-})}$，A 错误、B 正确；据元素守恒可得：$c{(CH_{3}COO^{-})}+c{(CH_{3}COOH)}=2c{(Na^{+})}=0.1\ mol·L^{-1}$，C 正确。
活动2 提示：常温时，将 $m\ mol·L^{-1}$ 的醋酸溶液和 $n\ mol·L^{-1}$ 的 ${NaOH}$ 溶液等体积混合后，所得溶液的 ${pH}=7$，此时溶液呈中性；若二者恰好完全反应生成 ${CH_{3}COONa}$，溶液显碱性，欲使溶液呈中性，醋酸要稍过量，则有 $m＞n$。由于醋酸是弱电解质，部分电离，${NaOH}$ 是强电解质，完全电离，若醋酸中 $c{(H^{+})}$ 等于 ${NaOH}$ 溶液中 $c{(OH^{-})}$，则混合后醋酸远远过量，会使混合溶液呈酸性，故醋酸溶液中 $c{(H^{+})}$ 小于 ${NaOH}$ 溶液中 $c{(OH^{-})}$。