Question

18．在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存．
（1）一定温度下，向1L 0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液中加入0.1mol CH₃COONa固体，溶液中
$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$不变（填“增大”、“减小”或“不变”）；写出表示该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）．
（2）常温下向20mL 0.1mol•L^-1Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol•L^-1HCl溶液40mL，溶液中含碳元素的各种微粒（CO₂因逸出未画出）物质的量分数随溶液pH变化的情况如下：
回答下列问题：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能（填“能”或“不能”）大量共存；
②当pH=7时，溶液中含碳元素的主要微粒有HCO₃^-、H₂CO₃，溶液中含量最多的三种微粒的物质的量浓度的大小关系为c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）．

Answer 1

分析 （1）Ka=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$只与温度有关；溶液中存在电荷守恒；
（2）常温下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反应生成碳酸氢钠，再与盐酸反应生成二氧化碳、水，
①根据图2可知，pH=8时只有碳酸氢根离子，pH大于8时存在碳酸根离子和碳酸氢根离子离子，pH小于8时存在碳酸和碳酸氢根离子，在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能共存；
②pH=7时，溶液中溶质为碳酸氢钠、氯化钠及碳酸，存在的离子主要为：H₂CO₃、HCO₃^-，溶液显示中性，c（H⁺）=c（OH^-），根据电荷守恒判断溶液中各离子浓度大小关系．

解答 解：（1）一定温度下，向1L 0.1mol•L^-1CH₃COOH溶液中加入0.1mol CH₃COONa固体，由于温度不变，而Ka=$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$ 只与温度有关，所以$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$的比值不变；溶液中存在电荷守恒为：c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），
故答案为：不变；c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺）；
（2）常温下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反应生成碳酸氢钠，再与盐酸反应生成二氧化碳、水，
①由反应及图象可知，在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能大量共存，
故答案为：不能；
②由图象可知，pH=7时，溶液中含碳元素的主要微粒为HCO₃^-、H₂CO₃，电荷守恒可知c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），则c（Na⁺）＞c（Cl^-），因HCO₃^-水解，则溶液中含量最多的三种微粒的物质的量浓度的大小关系为：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-），
故答案为：HCO₃^-；H₂CO₃；c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）．

点评 本题考查离子浓度大小比较，题目难度中等，涉及盐类的水解、弱电解质的电离及溶液中酸碱之间的反应，试题有利于综合考查学生分析问题、解决问题的能力，注意掌握盐的水解原理、电荷守恒的含义及应用方法．