Question

17．科學研究與工業(yè)生產中常常用到溶液中的反應．
（1）25℃時，0.05mol•L^-1Ba（OH）₂溶液的pH=13，將該Ba（OH）₂溶液與pH=2的HCl溶液混合，若所得混合溶液pH=7，則Ba（OH）₂溶液與HCl溶液的體積比為1：10．
（2）CO₂可轉化成有機物實現碳循環(huán)：CO₂$\stackrel{H_{2}}{→}$CH₃OH$\stackrel{O_{2}}{→}$HCOOH…
25℃時，幾種酸的電離平衡常數如下：

化學式	HCOOH	H2CO3	HClO
電離平衡常數	1.7×10-4	K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11	3.0×10-8

回答下列問題：
①用離子方程式表示HCOONa溶液呈堿性的原因HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-．
②物質的量濃度均為0.1mol•L^-1的下列四種物質：
a．Na₂CO₃b．NaClO  c．HCOONa  d．NaHCO₃，pH由大到小的順序是a＞b＞d＞c（填編號）．
（3）常溫下，將0.2mol•L^-1的HCOOH和0.1mol•L^-1的NaOH溶液等體積混合，所得溶液的pH＜7，說明所得混合溶液中HCOOH的電離程度大于HCOONa的水解程度（填“大于”“等于”或“小于”）．
（4）含有Cr₂O的廢水毒性較大，某工廠廢水中含5.00×10^-3 mol•L^-1的Cr₂O₇^2-．為使廢水能達標排放，做如下處理：Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$$→_{H+}^{綠礬}$Cr³⁺、Fe³⁺$\stackrel{石灰水}{→}$Cr（OH）₃、Fe（OH）₃．若處理后的廢水中殘留的c（Fe³⁺）=2×10^-13 mol•L^-1，則殘留的Cr³⁺的濃度為3×10^-6mol•L^-1 （已知：K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）．

Answer 1

分析 （1）25℃時，0.05mol•L^-1Ba（OH）₂溶液中c（OH^- ）=0.05×2=0.1mol/L，該溶液中c（H⁺ ）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$mol/L=10^-13 mol/L，pH=-lgc（H⁺ ）；
將該Ba（OH）₂溶液與pH=2的HCl溶液混合，若所得混合溶液pH=7，溶液呈中性，說明酸中n（H⁺ ）等于堿中n（OH^- ）；
（2）①HCOONa是強堿弱酸鹽，弱酸根離子水解導致溶液呈堿性；
 ②酸的電離平衡常數越大，該酸的電離程度越大，酸的酸性越強，相應的酸根離子水解程度越小，根據電離平衡常數知，酸的電離平衡常數HCOOH＞H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，則酸根離子水解程度大小順序是CO₃^2-＞HClO^-＞HCO₃^-＞HCOO^-，酸根離子水解程度越大，相同濃度的鈉鹽溶液pH越大；
（3）溫下，將0.2mol•L^-1的HCOOH和0.1mol•L^-1的NaOH溶液等體積混合，溶液中溶質為等物質的量濃度的HCOOH和HCOONa，所得溶液的pH＜7，溶液呈酸性，說明酸的電離程度大于酸根離子水解程度；
（4）處理后的廢水中殘留的c（Fe³⁺）=2×10^-13 mol•L^-1，則溶液中c³（OH^- ）=$\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}$，殘留的Cr³⁺的濃度=$\frac{{K}_{sp}[Cr（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$．

解答 解：（1）25℃時，0.05mol•L^-1Ba（OH）₂溶液中c（OH^- ）=0.05×2=0.1mol/L，該溶液中c（H⁺ ）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$mol/L=10^-13 mol/L，pH=-lgc（H⁺ ）=13；
將該Ba（OH）₂溶液與pH=2的HCl溶液混合，若所得混合溶液pH=7，溶液呈中性，說明酸中n（H⁺ ）等于堿中n（OH^- ），設氫氧化鋇的體積為xL、HCl的體積為yL，
則0.1x=0.01y，x：y=1：10，
故答案為：13；1：10；
（2）①HCOONa是強堿弱酸鹽，弱酸根離子水解導致溶液呈堿性，離子方程式為HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，
故答案為：HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-；
 ②酸的電離平衡常數越大，該酸的電離程度越大，酸的酸性越強，相應的酸根離子水解程度越小，根據電離平衡常數知，酸的電離平衡常數HCOOH＞H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，則酸根離子水解程度大小順序是CO₃^2-＞HClO^-＞HCO₃^-＞HCOO^-，酸根離子水解程度越大，相同濃度的鈉鹽溶液pH越大，所以這幾種鈉鹽溶液的pH大小順序是a＞b＞d＞c，
故答案為：a＞b＞d＞c；
（3）溫下，將0.2mol•L^-1的HCOOH和0.1mol•L^-1的NaOH溶液等體積混合，溶液中溶質為等物質的量濃度的HCOOH和HCOONa，所得溶液的pH＜7，溶液呈酸性，說明酸的電離程度大于酸根離子水解程度，即HCOOH的電離程度大于HCOONa的水解程度，
故答案為：大于；
（4）處理后的廢水中殘留的c（Fe³⁺）=2×10^-13 mol•L^-1，則溶液中c³（OH^- ）=$\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}$，殘留的Cr³⁺的濃度=$\frac{{K}_{sp}[Cr（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2×1{0}^{-13}}}$mol/L=3×10^-6mol/L，
故答案為：3×10^-6．

點評 本題考查弱電解質的電離、酸堿混合溶液定性判斷、難溶物的溶解平衡等知識點，側重考查學生分析判斷及計算能力，明確基本原理、物質性質是解本題關鍵，難點是（4）的計算，注意：HCO₃^-對應的酸根離子是CO₃^2-，為易錯點．