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，则溶液中该溶质的pC=-lg10^-3=3．已知H₂CO₃溶液中存在下列平衡：
CO₂+H₂O?H₂CO₃
H₂CO₃?H++HC

O

- 3

HC

O

- 3

?H++C

O

2- 3

如图为H₂CO₃、HC

O

- 3

、C

O

2- 3

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pH=9时，H₂CO₃溶液中浓度最大的含碳元素离子为

HCO₃^-

．
（2）pH＜4时，溶液中H₂CO₃的pC值总是约等于3的原因是

c（H⁺）增大后，平衡向左移动放出CO₂，碳酸浓度保持不变

．
（3）一定浓度的NaHCO₃和NaCO₃混合溶液是一种“缓冲溶液”，在这种溶液中加入少量的强酸或强碱，溶液的pH变化都不大，请用离子方程式表示加入少量强碱后其pH变化不大的原因

HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-

．
（4）已知M₂CO₃为难溶物，则其K_SP的表达式为

Ksp=c²（M⁺）?c（CO₃^2-）

；现欲将某溶液中的M⁺以碳酸盐（K_SP=1×10^-12）的形式沉淀完全，则最后溶液中的C

O

2- 3

的pC最大值为

2

（溶液中的离子浓度小于1×10^-5mol/L时，沉定完全）．
（5）若某溶液中含3mol Na₂CO₃，滴入一定量的稀盐酸，恰好使溶液中Cl^-和HC

O

- 3

的物质的量之比为2：1，则滴入的盐酸中HCl的物质的量等于

4

mol．

Answer 1

分析：由图象可知，横坐标为pH，纵坐标为pC，由图象的曲线可分析（1）、（2）；
（3）“缓冲溶液”中加入少量的强酸或强碱，溶液的pH变化都不大，加入碱时与碳酸氢根离子反应；
（4）M₂CO₃?2M⁺+CO₃^2-，Ksp为离子浓度幂之比，由溶液中的离子浓度小于1×10^-5mol/L时，沉定完全来计算CO₃^2-浓度；
（5）根据发生的反应Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl、NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，由恰好使溶液中Cl^-和HCO₃^-的物质的量之比为2：1来分析．

解答：解：（1）由图象可知，横坐标为pH，纵坐标为pC，pH=9时，H₂CO₃溶液中浓度最大的含碳元素离子为HCO₃^-，
故答案为：HCO₃^-；
（2）由图象可知，横坐标为pH，纵坐标为pC，pH＜4时，溶液中H₂CO₃的pC值总是约等于3是因c（H⁺）增大后，平衡向左移动放出CO₂，碳酸浓度保持不变，
故答案为：c（H⁺）增大后，平衡向左移动放出CO₂，碳酸浓度保持不变；
（3）“缓冲溶液”中加入少量的强酸或强碱，溶液的pH变化都不大，加入碱时与碳酸氢根离子反应，该离子反应为HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-，故答案为：HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-；
（4）因M₂CO₃?2M⁺+CO₃^2-，则Ksp=c²（M⁺）?c（CO₃^2-），当M⁺以碳酸盐的形式沉淀完全，
则c（CO₃^2-）=

1×10-12

(1×10-5)2

=10^-2，所以pC最大值为-lg10^-2=2，
故答案为：Ksp=c²（M⁺）?c（CO₃^2-）；2；
（5）恰好使溶液中Cl^-和HCO₃^-的物质的量之比为2：1，由
Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl、
 3      3     3      3
NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑
  1     1    1  
Cl^-和HCO₃^-的物质的量之比为（3+1）：（3-1）=2：1，
即加入HCl4mol可满足题意，故答案为：4．

点评：本题考查弱电解质在水溶液中的电离及图象，学生能正确了利用图象来分析是解答本题的关键，并注意利用习题中的信息来解答，难度不大．