Question

某兴趣小组探究以芒硝Na₂SO₄?10H₂O和CaO为原料制备Na₂CO₃．
（1）将CaO水化后，与芒硝形成Na₂SO₄-Ca（OH）₂-H₂O三元体系，反应后过滤，向滤液中通入CO₂，期望得到Na₂CO₃．三元体系中反应的离子方程式为：SO₄^2-+Ca（OH）₂（s）+2H₂O?CaSO₄?2H₂O（s）+2OH^-，该反应的平衡常数表达式K=

 

．往Na₂SO₄-Ca（OH）₂-H₂O三元体系中添加适量的某种酸性物质，控制pH=12.3[即c（OH^-）=0.02mol/L]，可使反应在常温下容易进行．反应后过滤，再向滤液中通入CO₂，进一步处理得到Na₂CO₃．
（2）在Na₂SO₄-Ca（OH）₂-H₂O三元体系中不直接通入CO₂，其理由是

 

．
（3）添加的酸性物质须满足的条件（写出两点）是

 

、

 

．
（4）用平衡移动原理解释添加酸性物质的理由

 

；以HA表示所添加的物质，则总反应的离子方程式可写为

 

．
（5）Na₂CO₃溶液中存在水解平衡：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．下列说法错误的是

 

．
a．加水稀释，溶液中所有离子的浓度都减小
b．通入CO₂，溶液pH减小
c．加入NaOH固体，

c(HCO3-)

c(CO32-)

减小
d．稀释溶液，平衡常数增大．

Answer 1

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,影响盐类水解程度的主要因素

专题：电离平衡与溶液的pH专题,盐类的水解专题

分析：（1）根据平衡常数的表达式写出该反应的平衡常数表达式；
（2）由于在碱性条件下，CO₂与Ca²⁺生成难溶物CaCO₃；
（3）添加的酸性物质不能与Ca²⁺生成难溶物、酸性比碳酸弱；
（4）氢离子能够中和氢氧根离子，使平衡向生成CaSO₄?2H₂O的方向进行；HA的酸性比碳酸酸性弱，写成分子式；
（5）a、加水溶液碱性减小，氢氧根离子浓度减小，氢离子浓度减小；
b、通入CO₂，生成HCO₃^-；
c、氢氧化钠中的氢氧根离子抑制了碳酸钠水解；
d、温度不变，水解平衡常数不变．

解答： 解：（1）根据平衡常数表达式，该反应的平衡常数表达式K=

[OH-]2

[SO42-]

；故答案为：

[OH-]2

[SO42-]

；
（2）在碱性条件下CO₂与Ca²⁺生成难溶物CaCO₃，所以不直接通入CO₂，
故答案为：碱性条件下CO₂与Ca²⁺生成难溶物CaCO₃；
（3）添加的酸性物质酸性要比碳酸的弱，且不能与钙离子生成沉淀，这样才能生成硫酸钙晶体，
故答案为：不与Ca²⁺生成难溶物；酸性比碳酸弱；
（4）加入酸性物质，氢离子可以中和氢氧根离子，使平衡向着生成CaSO₄?2H₂O的方向进行；以HA表示所添加的酸性物质，由于HA酸性要小于碳酸酸性，反正方程式中应该写成分子式，所以总反应的离子方程式为SO₄^2-+Ca（OH）₂+2HA?CaSO₄?2H₂O↓+2A^-，
故答案为：酸性物质与OH^-反应，使平衡向生成CaSO₄?2H₂O的方向进行；SO₄^2-+Ca（OH）₂+2HA?CaSO₄?2H₂O↓+2A^-；
（5）a、加水溶液碱性减小，氢氧根离子浓度减小，氢离子浓度减小，由于氢离子和氢氧根离子浓度的乘积相同，所以氢离子浓度增大，故a错误；
b、通入CO₂，生成HCO₃^-；由于HCO₃^-的水解程度小于CO₃^2-的水解程度，所以溶液碱性减小，PH减小，故b正确；
c、氢氧化钠中的氢氧根离子抑制了碳酸钠水解，所以CO₃^2-的浓度增大，则

c(HCO3-)

c(CO32-)

减小，故c正确；
d、温度不变，水解平衡常数不变，故d错误．
故答案为：ad．

点评：本题考查了硫酸钙晶体的制取，涉及了化学平衡常数表达式书写、试剂选择等知识，是一道比较综合的练习，本题难度中等．