Question

2．常温下体积为1ml、浓度均为0.10mol/L的XOH和X₂CO₃溶液分别加水稀释至体积为V，pH随lgV的变化情况如图所示，下列叙述中正确的是（　　

• A． pH=10的两种溶液中的c（X⁺）：XOH大于X₂CO₃
• B． 已知常温下，0.1 mol•L^-1 XHCO₃溶液的pH=8.31，则K_a1（H₂CO₃）•K_a2（H₂CO₃）＞K_w
• C． 已知H₂CO₃的电离平衡常数K_a1远远大于K_a2，则K_a2约为1.0×10^-10.2
• D． 当lgV=2时，若X₂CO₃溶液升高温度，溶液碱性增强，则$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$减小

Answer 1

分析 A．XOH是强碱溶液、X₂CO₃是强碱弱酸盐溶液，要使两种溶液的pH相等，则c（XOH）＜c（X₂CO₃），再结合物料守恒判断；
B．0.1 mol•L-1 XHCO₃溶液的pH=8.31，HCO₃^-在溶液中存在电离，也存在水解，且水解大于电离，列出平衡常数表达式，代入氢离子浓度和氢氧根离子浓度，进而比较K_a1（H₂CO₃）•K_a2（H₂CO₃）与K_w的大小关系；
C.0.10mol/LX₂CO₃溶液的pH=11.6，则该溶液中c（OH^-）=c（HCO₃^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11.6}}$mol/L=10^-2.4 mol/L，c（CO₃^2-）=0.1mol/L，
K_h1=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）．c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{Kw}{{K}_{a2}}$，则K_a2=$\frac{Kw}{{K}_{h1}}$=$\frac{Kwc（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（HC{{O}_{3}}^{-}）．c（O{H}^{-}）}$；
D．当lgV=2时，则溶液的体积变为原来的100倍，升高温度，促进水解，第一步水解程度远远大于第二步，所以溶液中c（CO₃^2-）减小，c（HCO₃^-）增大．

解答 解：A．XOH是强碱溶液、X₂CO₃是强碱弱酸盐溶液，要使两种溶液的pH相等，则c（XOH）＜c（X₂CO₃），再结合物料守恒得c（X⁺）：XOH小于X₂CO₃，故A错误；
B．0.1 mol•L-1 XHCO₃溶液的pH=8.31，HCO₃^-在溶液中存在电离，也存在水解，且水解大于电离，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，
故K_b=$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}][O{H}^{-}]}{[HC{{O}_{3}}^{-}]}$＞$\frac{[{H}^{+}][C{{O}_{3}}^{2-}]}{[HC{{O}_{3}}^{-}]}$=Ka₂，在碳酸中，Ka1=$\frac{[{H}^{+}][HC{{O}_{3}}^{-}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$，Ka₂=$\frac{[{H}^{+}][C{{O}_{3}}^{2-}]}{[HC{{O}_{3}}^{-}]}$，故K_a1•K_a2＜K_b•K_a1，所以K_a1•K_a2＜$\frac{[HC{{O}_{3}}^{-}][O{H}^{-}]}{[HC{{O}_{3}}^{-}]}$•$\frac{[{H}^{+}][HC{{O}_{3}}^{-}]}{[{H}_{2}C{O}_{3}]}$，所以K_a1•K_a2＜K_w，故B错误；
C.0.10mol/LX₂CO₃溶液的pH=11.6，则该溶液中c（OH^-）=c（HCO₃^-）=^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11.6}}$mol/L=10^-2.4 mol/L，c（CO₃^2-）=0.1mol/L，K_h1=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）．c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{Kw}{{K}_{a2}}$，则K_a2=$\frac{Kw}{{K}_{h1}}$=$\frac{Kwc（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（HC{{O}_{3}}^{-}）．c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}×0.1}{1{0}^{-2.4}×1{0}^{-2.4}}$=1.0×10^-10.2，故C正确；
D．当lgV=2时，则溶液的体积变为原来的100倍，升高温度，促进水解，第一步水解程度远远大于第二步，所以溶液中c（CO₃^2-）减小，c（HCO₃^-）增大，所以$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$增大，故D错误；
故选C．

点评 本题考查弱电解质电离与水解平衡的图象分析，侧重考查学生分析判断及计算能力，为高频考点，明确电离平衡常数与水解平衡常数的关系是解本题关键，难度较大．