Question

18．在含有弱電解質的溶液中，往往有多個化學平衡共存．
（1）一定溫度下，向1L 0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液中加入0.1mol CH₃COONa固體，溶液中
$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$不變（填“增大”、“減小”或“不變”）；寫出表示該混合溶液中所有離子濃度之間的一個等式c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）．
（2）常溫下向20mL 0.1mol•L^-1Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol•L^-1HCl溶液40mL，溶液中含碳元素的各種微粒（CO₂因逸出未畫出）物質的量分數隨溶液pH變化的情況如下：
回答下列問題：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能（填“能”或“不能”）大量共存；
②當pH=7時，溶液中含碳元素的主要微粒有HCO₃^-、H₂CO₃，溶液中含量最多的三種微粒的物質的量濃度的大小關系為c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）．

Answer 1

分析 （1）Ka=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$只與溫度有關；溶液中存在電荷守恒；
（2）常溫下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反應生成碳酸氫鈉，再與鹽酸反應生成二氧化碳、水，
①根據圖2可知，pH=8時只有碳酸氫根離子，pH大于8時存在碳酸根離子和碳酸氫根離子離子，pH小于8時存在碳酸和碳酸氫根離子，在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能共存；
②pH=7時，溶液中溶質為碳酸氫鈉、氯化鈉及碳酸，存在的離子主要為：H₂CO₃、HCO₃^-，溶液顯示中性，c（H⁺）=c（OH^-），根據電荷守恒判斷溶液中各離子濃度大小關系．

解答 解：（1）一定溫度下，向1L 0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液中加入0.1mol CH₃COONa固體，由于溫度不變，而Ka=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$ 只與溫度有關，所以$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$的比值不變；溶液中存在電荷守恒為：c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），
故答案為：不變；c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）；
（2）常溫下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反應生成碳酸氫鈉，再與鹽酸反應生成二氧化碳、水，
①由反應及圖象可知，在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能大量共存，
故答案為：不能；
②由圖象可知，pH=7時，溶液中含碳元素的主要微粒為HCO₃^-、H₂CO₃，電荷守恒可知c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），則c（Na⁺）＞c（Cl^-），因HCO₃^-水解，則溶液中含量最多的三種微粒的物質的量濃度的大小關系為：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-），
故答案為：HCO₃^-；H₂CO₃；c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）．

點評 本題考查離子濃度大小比較，題目難度中等，涉及鹽類的水解、弱電解質的電離及溶液中酸堿之間的反應，試題有利于綜合考查學生分析問題、解決問題的能力，注意掌握鹽的水解原理、電荷守恒的含義及應用方法．