Question

18．25℃時，已知H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-K₁=4.3×l0^-7；
HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-K₂=5.6×l0^-11；
H₂O?H⁺+OH^-K_w=1.0×l0^-14
現取10.6g Na₂CO₃與鹽酸混合所得的一組體積為1L的溶液，溶液中部分微粒與pH 的關系如圖所示．下列有關溶液中離子濃度關系敘述正確的是（　　）

• A． W點所示的溶液中：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（OH^-）+c（HCO₃^-）
• B． pH=4的溶液中：c（H₂CO₃）+c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）=0.1 mol•L^-1
• C． pH=8的溶液中：c（H⁺）+c（H₂CO₃）+c（HCO₃^-）=c（OH^-）+c（Cl^-）
• D． pH=11的溶液中：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-K=1.8×l0^-4

Answer 1

分析 10.6g碳酸鈉的物質的量為：n（Na₂CO₃）=$\frac{10.6g}{106g/mol}$=0.1mol，
A．根據電荷守恒判斷，陰離子漏掉了碳酸氫根離子；
B．pH=4時有二氧化碳氣體生成，根據物料守恒判斷；
C．先判斷溶液中的溶質，再根據物料守恒判斷；
D．CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-的平衡常數K=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{{K}_{w}}{c（HC{{O}_{3}}^{-}）}$及水的離子積、碳酸氫根離子的電離平衡常數計算．

解答 解：10.6g碳酸鈉的物質的量為：n（Na₂CO₃）=$\frac{10.6g}{106g/mol}$=0.1mol，
A．根據電荷守恒可知，溶液中離子濃度應該滿足：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（OH^-）+c（Cl^-）+c（HCO₃^-），故A錯誤；
B．根據圖象可知，pH=4時有CO₂生成，根據物料守恒可知：c（H₂CO₃）+c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）＜0.1 mol•L^-1，故B錯誤；
C．根據圖象可知pH=8時，溶液中碳酸氫鈉的濃度遠遠大于碳酸鈉的濃度，這說明反應中恰好是生成碳酸氫鈉，則根據物料守恒可知：c（H₂CO₃）+c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）=c（Cl^-）=$\frac{1}{2}$c（Na⁺），再結合電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（OH^-）+c（Cl^-）+c（HCO₃^-）可得：c（H⁺）+2c（H₂CO₃）+2c（HCO₃^-）=c（OH^-）+c（Cl^-），故C錯誤；
D．CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-的平衡常數K=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{{K}_{w}}{c（HC{{O}_{3}}^{-}）}$=$\frac{1×1{0}^{-14}}{5.6×1{0}^{-11}}$≈1.8×l0^-4，故D正確；
故選D．

點評 本題考查離子濃度大小比較，該題是高考中的常見題型，屬于綜合性試題的考查，對學生的思維能力提出了較高的要求，本題貼近高考，綜合性強，側重對學生能力的培養，意在培養學生的邏輯推理能力和創新思維能力；該題的關鍵是在明確反應原理的基礎上利用好幾種守恒關系，即電荷守恒、物料守恒以及質子守恒，然后結合圖象和題意靈活運用即可．