Question

pC类似pH，是指极稀溶液中，溶质物质的量浓度的常用对数负值．如某溶液溶质的浓度为：1×10^-3mol/L，则该溶液中溶质的pC=-lg1×10^-3=3．如图1为，H₂CO₃在加入强酸或强碱溶液后，平衡时溶液中三种成分的pC-pH图．请回答下列问题：

（1）在碳酸溶液中，除了存在水的电离平衡，还存在的平衡有：

 

（用方程式表示）
（2）在pH=12时，溶液中浓度最大的含碳元素离子为

 

．
（3）H₂CO₃一级电离平衡常数的数值K_a1≈

 

、二级电离平衡常数的表达式K_a2=

 

（4）已知某温度下Li₂CO₃的K_sp为1.68×10^-3，将适量Li₂CO₃固体溶于100mL水中至刚好饱和，饱和Li₂CO₃溶液中c（Li⁺）=0.15mol?L^-1．c（CO₃^2-）=0.075mol?L^-1若t₁时刻在上述体系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃ 溶液，列式计算说明是否有沉淀产生

 

（5）请在图2中画出t₁时刻后Li⁺和CO₃^2-浓度随时间变化的关系图（用虚线表示Li⁺，实线表示CO₃^2-）．

 

．

Answer 1

考点：弱电解质在水溶液中的电离平衡,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：

分析：（1）碳酸是弱酸，存在电离平衡；
（2）由图象可知，横坐标为pH，纵坐标为pC，由图象的曲线可分析（2）；
（3）由图象可知当pH=6时，碳酸浓度和碳酸氢根离子浓度相等，可据此时浓度结合K_a1（H₂CO₃）=

[H+]?[HCO32-]

[H2CO3]

计算，电离平衡常数只受温度影响；
（4）若t₁时刻在上述体系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，c（Li⁺）=0.075mol/L，c（CO₃^2-）=

0.1L×0.075mol/L+0.1L×0.125mol/L

0.2L

=0.1mol/L，计算Qc，与Li₂CO₃的K_sp比较，可确定是否有沉淀生成；
（5）t₁时刻后，c（Li⁺）=0.075mol/l、c（CO₃^2-）=0.01mol/l，据t₁时刻后Li⁺和CO₃^2-浓度画出图象．

解答： 解：（1）碳酸是弱酸，存在电离平衡，多元弱酸分步电离，其电离方程式为：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，故答案为：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-；
（2）由图象可知，横坐标为pH，纵坐标为pC，由图象的曲线可知，pH=12时，溶液中浓度最大的含碳元素离子为 CO₃^2-，故答案为：CO₃^2-；
（3）pH=6时，碳酸浓度和碳酸氢根离子浓度相等K_a1（H₂CO₃）=

[H+]?[HCO3-]

[H2CO3]

=10^-6，
二级电离方程式为：HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，其平衡常数表达式为：K_a2=

[H+]?[CO32-]

[HCO3-]

，故答案为：10^-6；K_a2=

[H+]?[CO32-]

[HCO3-]

；
（4）（4）若t₁时刻在上述体系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，c（Li⁺）=0.075mol/L，c（CO₃^2-）=

0.1L×0.075mol/L+0.1L×0.125mol/L

0.2L

=0.1mol/L，
则Qc=c（CO₃^2-）×c²（Li⁺）=5.6×10^-5＜1.68×10^-3，则没有沉淀生成，
故答案为：c（Li⁺）=0.075mol/l、c（CO₃^2-）=0.01mol/l，Qc=c（CO₃^2-）?c²（Li⁺）=5.6×10^-5＜Ksp，无沉淀；
（5）t₁时刻后，c（Li⁺）=0.075mol/l、c（CO₃^2-）=0.01mol/l，据t₁时刻后Li⁺和CO₃^2-浓度画出图象为，
故答案为：．

点评：本题考查了弱电解质的电离方程式、图象分析、电离平衡常数的求算和表达式、沉淀的溶度积等等，题目难度中等．