Question

在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存．
（1）一定温度下，向1L 0.1mol?L^-1CH₃COOH溶液中加入0.1mol CH₃COONa固体，则溶液中

c(CH3COOH)

c(CH3COO-)

 

（填“增大”“不变”或“减小”），写出表示该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式

 

；
（2）常温下向20mL 0.1mol?L^-1 Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol?L^-1 HCl溶液40mL，溶液中含碳元素的各种微粒（CO₂因逸出未画出）物质的量分数（纵轴）随溶液pH变化的部分情况如图所示．回答下列问题：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-

 

（填“能”或“不能”）大量共存；
②当pH=7时，溶液中含碳元素的主要微粒为

 

，溶液中各种离子（CO₃^2-除外）的物质的量浓度的大小关系为

 

；
③已知在25℃时，CO₃^2-水解反应的平衡常数即水解常数K_h=

c(HC O - 3 )?c(OH-)

c(C O 2- 3 )

=2×10^-4mol?L^-1，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，溶液的pH=

 

．

Answer 1

考点：弱电解质在水溶液中的电离平衡,化学方程式的有关计算,pH的简单计算

专题：

分析：（1）根据稀释后溶液中存在的电离平衡的移动来回答，溶液中存在电荷守恒；
（2）常温下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反应生成碳酸氢钠，再与盐酸反应生成二氧化碳、水，
①根据图2可知，pH=8时只有碳酸氢根离子，pH大于8时存在碳酸根离子和碳酸氢根离子离子，pH小于8时存在碳酸和碳酸氢根离子，在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能共存；
②pH=7时，溶液中溶质为碳酸氢钠、氯化钠及碳酸，存在的离子主要为：H₂CO₃、HCO₃^-，溶液显示中性，c（H⁺）=c（OH^-），根据电荷守恒判断溶液中各离子浓度大小关系；
③根据水解常数计算c（OH^-），由根据水的离子积Kw计算c（H⁺），根据pH=-lgc（H⁺）计算．

解答： 解：（1）向1L 0.1mol?L^-1CH₃COOH溶液中加入0.1mol CH₃COONa固体，则溶液中醋酸浓度，醋酸根离子浓度均增大，但是醋酸根离子浓度增加的程度大，所以醋酸浓度和醋酸根离子浓度的比值是减小的，此时溶液中存在电荷守恒：c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（Na⁺），故答案为：减小；c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（Na⁺）；
（2）常温下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反应生成碳酸氢钠，再与盐酸反应生成二氧化碳、水，
①由反应及图象可知，在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能大量共存，
故答案为：不能；
②由图象可知，pH=7时，溶液中含碳元素的主要微粒为HCO₃^-、H₂CO₃，电荷守恒可知c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），则c（Na⁺）＞c（Cl^-），因HCO₃^-水解，则c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-），
故答案为：HCO₃^-、H₂CO₃；c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）；
③CO₃^2-的水解常数K_h=

c(HCO3-)?c(OH-)

c(CO32-)

=2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，c（OH^-）=10^-4mol/L，由Kw可知，c（H⁺）=10^-10mol/L，所以pH=10，
故答案为：10．

点评：本题考查较综合，涉及盐类的水解、弱电解质的电离及溶液中酸碱之间的反应，题目难度较大，综合考查学生分析问题、解决问题的能力，注重能力的考查．