Question

19．在含有弱電解質的溶液中，往往有多個化學平衡共存．
（1）常溫下，將0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等體積混合后溶液pH大于7，若混合液體積等于兩溶液體積之和，則混合液中下列關系正確的是D
A．c（HA）＜c（A^-）               B．c（HA）一定大于0.1mol/L
C．c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-）       D．2c（OH^-）=2c（H⁺）+
（2）常溫下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl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（縱軸）隨溶液pH變化的部分情況如圖所示．回答下列問題：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-（填：“能”或“不能”）不能大量共存．
②當pH=7時，溶液中各種離子其物質的量濃度之間的等量關系是：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-）．
③已知在25℃時，CO₃^2-水解反應的平衡常數K_h=$\frac{c（HC{O}_{3}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=2×10^-4，當溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時，溶液的pH=10．

Answer 1

分析 （1）常溫下，將0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等體積混合后，得到溶液溶質為NaA和HA，溶液pH大于7，說明A^-離子水解程度大于HA電離程度；
（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根據圖象判斷H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-能否大量共存，
②當pH=7時，溶液中溶質為碳酸氫鈉、氯化鈉，根據電荷守恒解答；
③水解常數K_h=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=2×10^-4，當溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時，c（OH^-）=10^-4mol/L，根據Kw計算出c（H⁺），再計算出溶液的pH．

解答 解：（1）0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等體積混合后，反應后得到等量的HA、NaA，溶液pH大于7，則鹽類水解大于酸的電離，
A． 水解生成HA，則c（HA）＞c（A^-），故A錯誤；               
B．因等體積混合，則反應后c（HA）一定小于0.1mol/L，故B錯誤；
C．反應后得到等量的HA、NaA，則2c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-），故C錯誤；        
D．由電荷守恒可知，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（A^-），又2c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-），則c（OH^-）=c（H⁺）+$\frac{1}{2}$[c（HA）-c（A^-）]，故D正確；
故答案為：D；
（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當pH=7時，溶液中溶質為碳酸氫鈉、氯化鈉，溶液中各種離子其物質的量濃度之間的等量關系是電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-）；
故答案為：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-）；
③水解常數K_h=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=2×10^-4，當溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時，c（OH^-）=10^-4mol/L，由Kw可知，c（H⁺）=10^-10mol/L，所以pH=10，
故答案為：10．

點評 本題考查較綜合，涉及溶液中離子濃度大小分析，化學平衡常數的計算及溶液中酸堿之間的反應，題目難度中等，綜合考查學生分析問題、解決問題的能力，注重能力的考查．