Question

3．现对0.1mol/L的纯碱溶液进行相关研究．
（1）用pH试纸测定该溶液的pH，其正确的操作把小块pH试纸放在表面皿（或玻璃片）上，用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部，试纸变色后，与标准比色卡比较来确定溶液的pH．
（2）纯碱溶液呈碱性的原因是（用离子方程式表示）CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．
（3）某同学认为该溶液中Na₂CO₃的水解是微弱的，发生水解的CO₃^2-离子不超过其总量的10%．请你设计实验证明该同学的观点是否正确．用pH试纸测0.1mol/L的Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则证明水解的CO₃^2-不超过其总量的10%．
（4）某同学根据所学知识对Na₂CO₃溶液进行分析，写出了以下四个关系式．请你判断：在正确的关系式后面打“√”，在错误的后面写出正确的关系式．
①c（Na+）=2[c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）]：错误；c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）；
②c（Na+）+c（H⁺）=2  c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）：√；
③c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+c（H2CO3）：错误；c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）；
④c（Na+）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）：√．

Answer 1

分析 （1）pH试纸的正确使用方法是：把小块pH试纸放在表面皿（或玻璃片）上，用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部，试纸变色后，与标准比色卡比较来确定溶液的pH；
（2）根据盐的类型分析呈碱性，纯碱是强碱弱酸盐水解呈碱性；
（3）用pH试纸测pH值计算水解产生的氢氧根离子的浓度；
（4）根据电荷守恒、物料守恒和质子守恒分析．

解答 解：（1）测定溶液pH的具体操作方法为：用干净的玻璃棒蘸取待测溶液并滴在pH试纸上，把试纸显示的颜色与标准比色卡对照，读出相同颜色的pH值，
故答案为：把小块pH试纸放在表面皿（或玻璃片）上，用蘸有待测溶液的玻璃棒点在试纸的中部，试纸变色后，与标准比色卡比较来确定溶液的pH；
（2）纯碱是强碱弱酸盐，碳酸根离子能发生水解使溶液中的氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度，导致溶液呈碱性，离子方程式为 CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，故答案为； CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（3）用pH试纸测pH值计算水解产生的氢氧根离子的浓度，其操作为：用pH试纸测0.1mol/L的Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则证明水解的CO₃^2-不超过其总量的10%，故答案为：用pH试纸测0.1mol/L的Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则证明水解的CO₃^2-不超过其总量的10%；
（4）①根据物料守恒，碳元素在溶液中的形式有：CO₃^2-、HCO₃^-、H₂CO₃、所以c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故答案为：错误；c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）；
②根据电荷守恒分析解答，c（Na+）+c（H⁺）=2 c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），故答案为：√；
③根据质子守恒：c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故答案为：错误；c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）；
④碳酸钠溶液水解呈碱性，所以离子浓度大小为：c（Na+）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-），故答案为：√．

点评 本题考查了盐类水解的原理，溶液酸碱性的实验测定方法，溶液中的守恒关系的应用，题目难度中等．