Question

在含有弱電解質(zhì)的溶液中，往往有多個(gè)化學(xué)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，平衡后則溶液中

c(CH3COO-)．c(H+)

c(CH3COOH)

 

 （填“增大”、“減小”或“不變”）；寫出表示該混合溶液中所有離子濃度間的一個(gè)等式：

 

（2）土壤的pH一般在4～9之間．土壤中Na₂CO₃含量較高時(shí)，pH可以高達(dá)10.5，試用離子方程式解釋土壤呈堿性的原因

 

．
（3）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(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溶液pH變化的情況如下：回答下列問(wèn)題：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-

 

（填“能”或“不能”）大量共存；
②當(dāng)pH=7時(shí)，溶液中含碳元素的主要微粒有

 

、

 

，溶液中含量最多的三種微粒的物質(zhì)的量濃度的大小關(guān)系為

 

；
③已知在25℃時(shí)，CO₃^2-水解反應(yīng)的平衡常數(shù)即水解常數(shù)K_h═2×10^-4 mol?L^-1，當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時(shí)，溶液的pH=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,鹽類水解的應(yīng)用

專題：電離平衡與溶液的pH專題,鹽類的水解專題

分析：（1）Ka=

c(CH3COO-)．c(H+)

c(CH3COOH)

只與溫度有關(guān)；溶液中存在電荷守恒；
（2）Na₂CO₃為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解顯堿性；
（3）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(yīng)生成碳酸氫鈉，再與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳、水，
①根據(jù)圖2可知，pH=8時(shí)只有碳酸氫根離子，pH大于8時(shí)存在碳酸根離子和碳酸氫根離子離子，pH小于8時(shí)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(shí)，溶液中溶質(zhì)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(jù)電荷守恒判斷溶液中各離子濃度大小關(guān)系；
③水解常數(shù)K_h=

c(HCO3-)?c(OH-)

c(CO32-)

，當(dāng)溶c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時(shí)，根據(jù)水解常數(shù)計(jì)算c（OH^-），由根據(jù)水的離子積Kw計(jì)算c（H⁺），根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算．

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，Ka=

c(CH3COO-)．c(H+)

c(CH3COOH)

只與溫度有關(guān)，所以

c(CH3COO-)．c(H+)

c(CH3COOH)

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）土壤中Na₂CO₃含量較高時(shí)，pH可以高達(dá)10.5，因?yàn)镹a₂CO₃為強(qiáng)堿弱酸鹽，水解顯堿性，其水解的離子方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（3）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(yīng)生成碳酸氫鈉，再與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳、水，
①由反應(yīng)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(shí)，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c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-），
故答案為：HCO₃^-、H₂CO₃；c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）；
③CO₃^2-的水解常數(shù)K_h=

c(HCO3-)?c(OH-)

c(CO32-)

=2×10^-4，當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1時(shí)，c（OH^-）=10^-4mol/L，由Kw可知，c（H⁺）=10^-10mol/L，所以pH=10，
故答案為：10．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及鹽類的水解、弱電解質(zhì)的電離及溶液中酸堿之間的反應(yīng)，題目難度較大，綜合考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，注重能力的考查，（3）為解答的難點(diǎn)．