Question

pC類似pH，是指極稀溶液中，溶質物質的量濃度的常用對數負值．如某溶液溶質的濃度為：1×10^-3mol/L，則該溶液中溶質的pC=-lg1×10^-3=3．如圖1為，H₂CO₃在加入強酸或強堿溶液后，平衡時溶液中三種成分的pC-pH圖．請回答下列問題：

（1）在碳酸溶液中，除了存在水的電離平衡，還存在的平衡有：

 

（用方程式表示）
（2）在pH=12時，溶液中濃度最大的含碳元素離子為

 

．
（3）H₂CO₃一級電離平衡常數的數值K_a1≈

 

、二級電離平衡常數的表達式K_a2=

 

（4）已知某溫度下Li₂CO₃的K_sp為1.68×10^-3，將適量Li₂CO₃固體溶于100mL水中至剛好飽和，飽和Li₂CO₃溶液中c（Li⁺）=0.15mol?L^-1．c（CO₃^2-）=0.075mol?L^-1若t₁時刻在上述體系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃ 溶液，列式計算說明是否有沉淀產生

 

（5）請在圖2中畫出t₁時刻后Li⁺和CO₃^2-濃度隨時間變化的關系圖（用虛線表示Li⁺，實線表示CO₃^2-）．

 

．

Answer 1

考點：弱電解質在水溶液中的電離平衡,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：

分析：（1）碳酸是弱酸，存在電離平衡；
（2）由圖象可知，橫坐標為pH，縱坐標為pC，由圖象的曲線可分析（2）；
（3）由圖象可知當pH=6時，碳酸濃度和碳酸氫根離子濃度相等，可據此時濃度結合K_a1（H₂CO₃）=

[H+]?[HCO32-]

[H2CO3]

計算，電離平衡常數只受溫度影響；
（4）若t₁時刻在上述體系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，c（Li⁺）=0.075mol/L，c（CO₃^2-）=

0.1L×0.075mol/L+0.1L×0.125mol/L

0.2L

=0.1mol/L，計算Qc，與Li₂CO₃的K_sp比較，可確定是否有沉淀生成；
（5）t₁時刻后，c（Li⁺）=0.075mol/l、c（CO₃^2-）=0.01mol/l，據t₁時刻后Li⁺和CO₃^2-濃度畫出圖象．

解答： 解：（1）碳酸是弱酸，存在電離平衡，多元弱酸分步電離，其電離方程式為：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，故答案為：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-；
（2）由圖象可知，橫坐標為pH，縱坐標為pC，由圖象的曲線可知，pH=12時，溶液中濃度最大的含碳元素離子為 CO₃^2-，故答案為：CO₃^2-；
（3）pH=6時，碳酸濃度和碳酸氫根離子濃度相等K_a1（H₂CO₃）=

[H+]?[HCO3-]

[H2CO3]

=10^-6，
二級電離方程式為：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，其平衡常數表達式為：K_a2=

[H+]?[CO32-]

[HCO3-]

，故答案為：10^-6；K_a2=

[H+]?[CO32-]

[HCO3-]

；
（4）（4）若t₁時刻在上述體系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，c（Li⁺）=0.075mol/L，c（CO₃^2-）=

0.1L×0.075mol/L+0.1L×0.125mol/L

0.2L

=0.1mol/L，
則Qc=c（CO₃^2-）×c²（Li⁺）=5.6×10^-5＜1.68×10^-3，則沒有沉淀生成，
故答案為：c（Li⁺）=0.075mol/l、c（CO₃^2-）=0.01mol/l，Qc=c（CO₃^2-）?c²（Li⁺）=5.6×10^-5＜Ksp，無沉淀；
（5）t₁時刻后，c（Li⁺）=0.075mol/l、c（CO₃^2-）=0.01mol/l，據t₁時刻后Li⁺和CO₃^2-濃度畫出圖象為，
故答案為：．

點評：本題考查了弱電解質的電離方程式、圖象分析、電離平衡常數的求算和表達式、沉淀的溶度積等等，題目難度中等．