Question

常溫下，某水溶液M中存在的離子有：Na⁺、A^2-、HA^-、H⁺、OH^-，存在的分子有H₂O、H₂A．根據題意回答下列問題：
（1）寫出溶液中與H₂A有關的電離方程式

 

．
（2）若溶液M由10mL 2mol?L^-1NaHA溶液與10mL 2mol?L^-1NaOH溶液混合而得，則溶液M的pH

 

7（填“＞”、“＜”或“=”），溶液中離子濃度由大到小順序為

 

．
已知K_sp（BaA）=1.8×10^-10，向該混合溶液中加入10mL 1mol?L^-1BaCl₂溶液，混合后溶液中的Ba²⁺濃度為

 

mol?L^-1．
（3）若溶液M由下列三種情況：①0.01mol?L^-1的H₂A溶液；②0.01mol?L^-1的NaHA溶液；③0.02mol?L^-1的HCl與0.04mol?L^-1的NaHA溶液等體積混合液，則三種情況的溶液中H₂A分子濃度最大的為

 

；pH由大到小的順序為

 

．
（4）溶液M由pH=3的H₂A溶液V₁ mL與pH=11的NaOH溶液V₂ mL混合而得，混合溶液

c(H+)

c(OH-)

=10⁴，V₁與V₂的大小關系為

 

（填“大于”“等于”“小于”或“均有可能”）．

Answer 1

考點：酸堿混合時的定性判斷及有關ph的計算,弱電解質在水溶液中的電離平衡

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）溶液中存在A^2-、HA^-、H₂A，說明H₂A是二元弱酸，在水溶液中存在兩步電離平衡；
（2）二者恰好反應生成1mol/LNa₂A，弱酸根離子水解導致溶液呈堿性，溶液中存在電荷守恒，根據電荷守恒判斷離子濃度大小；根據A原子守恒得n（Na₂A）=n（NaHA）=2mol/L×0.01L=0.02mol，n（BaCl₂）=1mol/L×0.01L=0.01mol，Na₂A+BaCl₂=2NaCl+BaA↓，根據方程式知，BaCl₂完全反應生成沉淀，剩余n（Na₂A）=0.01mol，
A^2-水解但較微弱，所以溶液中c（A^2-）≈

0.01mol

0.03L

=

1

3

mol/L，根據溶度積常數計算c（Ba²⁺）；
（3）③中溶質為物質的量濃度均為0.01mol/L的NaCl、NaHA、H₂A，NaHA、H₂A相互抑制，弱酸電離程度較小；
（4）混合溶液

c(H+)

c(OH-)

=10⁴，說明溶液呈酸性，則酸過量．

解答： 解：（1）溶液中存在A^2-、HA^-、H₂A，說明H₂A是二元弱酸，在水溶液中存在兩步電離平衡，電離方程式為H₂A?H⁺+HA^-，HA^-?H⁺+A^2-，故答案為：H₂A?H⁺+HA^-，HA^-?H⁺+A^2-；
（2）二者恰好反應生成1mol/LNa₂A，弱酸根離子水解導致溶液呈堿性，則c（OH^-）＞c（H⁺），溶液中存在電荷守恒，根據電荷守恒得c（Na⁺）＞c（A^2-），酸根離子兩步水解都生成氫氧根離子，只有一步水解生成HA^-，所以c（OH^-）＞c（HA^-），則溶液中離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺）；
根據A原子守恒得n（Na₂A）=n（NaHA）=2mol/L×0.01L=0.02mol，n（BaCl₂）=1mol/L×0.01L=0.01mol，Na₂A+BaCl₂=2NaCl+BaA↓，根據方程式知，BaCl₂完全反應生成沉淀，剩余n（Na₂A）=0.01mol，
A^2-水解但較微弱，所以溶液中c（A^2-）≈

0.01mol

0.03L

=

1

3

mol/L，根據溶度積常數得c（Ba²⁺）=

1.8×10-10

1 3

mol/L=5.4×10^-10mol/L；
故答案為：＞；c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺）；5.4×10^-10；
（3）③中溶質為物質的量濃度均為0.01mol/L的NaCl、NaHA、H₂A，NaHA、H₂A相互抑制，弱酸電離程度較小，酸式酸根離子水解程度更小，所以這三種溶液中H₂A分子濃度最大的為③；
①為酸溶液，pH最小，②為鹽溶液、③為酸和鹽的混合溶液，所以pH③＜②，則這三種溶液pH大小順序是②＞③＞①，
故答案為：③；②＞③＞①；
（4）混合溶液

c(H+)

c(OH-)

=10⁴，說明溶液呈酸性，則酸過量，H₂A為弱酸，pH=3的H₂A溶液濃度遠遠大于pH=11的NaOH溶液，要使溶液呈酸性，二者體積關系不確定，大于、小于或等于時酸可能都過量，故答案為：均有可能．

點評：本題以弱電解質電離為載體考查離子濃度大小比較，同時考查學生分析、計算能力，正確判斷電解質溶液中溶質的性質是解本題關鍵，注意（2）中c（OH^-）、c（HA^-）相對大小判斷方法，注意（2）中Na₂A、BaCl₂發生反應，且混合后溶液體積增大，導致溶液中溶質濃度降低，這些都是易錯點．