单选题
中和相同体积、相同pH的氢氧化钡、氢氧化钠和氨水三种稀溶液,所用相同浓度的盐酸的体积分别为V1、V2、V3,则三者的大小关系为()。
A
V3>V2>V1
B
V3>V2=V1
C
V3=V2>V1
D
V1=V2>V3
答案解析
正确答案:D
解析:
这道题涉及到酸碱中和反应的概念。我们要中和相同体积、相同pH的氢氧化钡(\( \text{Ba(OH)}_2 \))、氢氧化钠(\( \text{NaOH} \))和氨水(\( \text{NH}_3 \))这三种稀溶液,所用的盐酸(\( \text{HCl} \))的体积分别为 \( V_1 \)、\( V_2 \)、\( V_3 \)。题目要求我们确定 \( V_1 \)、\( V_2 \) 和 \( V_3 \) 的大小关系。
**解析:**
1. **氢氧化钡(\( \text{Ba(OH)}_2 \)):**
- \( \text{Ba(OH)}_2 \) 是强碱,其溶液中离解成两个 \( \text{OH}^- \) 离子:\[ \text{Ba(OH)}_2 \rightarrow \text{Ba}^{2+} + 2 \text{OH}^- \]
- 因此,氢氧化钡溶液的 \( \text{OH}^- \) 浓度是相同体积的氢氧化钠溶液的两倍。
2. **氢氧化钠(\( \text{NaOH} \)):**
- \( \text{NaOH} \) 是强碱,其溶液中离解成一个 \( \text{OH}^- \) 离子:\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
3. **氨水(\( \text{NH}_3 \)):**
- 氨水是弱碱,它与水反应生成氨离子和氢氧化物离子:\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
- 由于氨水是弱碱,溶液中的 \( \text{OH}^- \) 离子浓度较低。
**中和反应:**
中和反应是酸与碱反应生成盐和水。对于每种碱与盐酸的中和反应,我们可以写出反应方程式:
- \( \text{Ba(OH)}_2 \) 中和反应:
\[ \text{Ba(OH)}_2 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{BaCl}_2 + 2 \text{H}_2\text{O} \]
- \( \text{NaOH} \) 中和反应:
\[ \text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \]
- \( \text{NH}_3 \) 中和反应:
\[ \text{NH}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl} \]
**酸的消耗量:**
- 对于氢氧化钡(\( \text{Ba(OH)}_2 \)),每摩尔氢氧化钡需要2摩尔的盐酸来中和。因此,用于中和的盐酸体积最小。
- 对于氢氧化钠(\( \text{NaOH} \)),每摩尔氢氧化钠需要1摩尔的盐酸来中和。因此,用于中和的盐酸体积次之。
- 对于氨水(\( \text{NH}_3 \)),每摩尔氨水需要1摩尔盐酸来中和,但由于氨水是弱碱,其实际中和盐酸的能力较低。因此,用于中和的盐酸体积最大。
**总结:**
由于氨水需要的盐酸体积最大,氢氧化钡需要的盐酸体积最小,氢氧化钠居中。因此,盐酸的体积满足关系 \( V_3 > V_2 > V_1 \)。
所以,正确的答案是 \( \text{D: } V_1 = V_2 > V_3 \)。
**解析:**
1. **氢氧化钡(\( \text{Ba(OH)}_2 \)):**
- \( \text{Ba(OH)}_2 \) 是强碱,其溶液中离解成两个 \( \text{OH}^- \) 离子:\[ \text{Ba(OH)}_2 \rightarrow \text{Ba}^{2+} + 2 \text{OH}^- \]
- 因此,氢氧化钡溶液的 \( \text{OH}^- \) 浓度是相同体积的氢氧化钠溶液的两倍。
2. **氢氧化钠(\( \text{NaOH} \)):**
- \( \text{NaOH} \) 是强碱,其溶液中离解成一个 \( \text{OH}^- \) 离子:\[ \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
3. **氨水(\( \text{NH}_3 \)):**
- 氨水是弱碱,它与水反应生成氨离子和氢氧化物离子:\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
- 由于氨水是弱碱,溶液中的 \( \text{OH}^- \) 离子浓度较低。
**中和反应:**
中和反应是酸与碱反应生成盐和水。对于每种碱与盐酸的中和反应,我们可以写出反应方程式:
- \( \text{Ba(OH)}_2 \) 中和反应:
\[ \text{Ba(OH)}_2 + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{BaCl}_2 + 2 \text{H}_2\text{O} \]
- \( \text{NaOH} \) 中和反应:
\[ \text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \]
- \( \text{NH}_3 \) 中和反应:
\[ \text{NH}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl} \]
**酸的消耗量:**
- 对于氢氧化钡(\( \text{Ba(OH)}_2 \)),每摩尔氢氧化钡需要2摩尔的盐酸来中和。因此,用于中和的盐酸体积最小。
- 对于氢氧化钠(\( \text{NaOH} \)),每摩尔氢氧化钠需要1摩尔的盐酸来中和。因此,用于中和的盐酸体积次之。
- 对于氨水(\( \text{NH}_3 \)),每摩尔氨水需要1摩尔盐酸来中和,但由于氨水是弱碱,其实际中和盐酸的能力较低。因此,用于中和的盐酸体积最大。
**总结:**
由于氨水需要的盐酸体积最大,氢氧化钡需要的盐酸体积最小,氢氧化钠居中。因此,盐酸的体积满足关系 \( V_3 > V_2 > V_1 \)。
所以,正确的答案是 \( \text{D: } V_1 = V_2 > V_3 \)。
相关知识点:
中和酸碱体积关系分清
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