Question

17．科学研究与工业生产中常常用到溶液中的反应．
（1）25℃时，0.05mol•L^-1Ba（OH）₂溶液的pH=13，将该Ba（OH）₂溶液与pH=2的HCl溶液混合，若所得混合溶液pH=7，则Ba（OH）₂溶液与HCl溶液的体积比为1：10．
（2）CO₂可转化成有机物实现碳循环：CO₂$\stackrel{H_{2}}{→}$CH₃OH$\stackrel{O_{2}}{→}$HCOOH…
25℃时，几种酸的电离平衡常数如下：

化学式	HCOOH	H2CO3	HClO
电离平衡常数	1.7×10-4	K1=4.3×10-7 K2=5.6×10-11	3.0×10-8

回答下列问题：
①用离子方程式表示HCOONa溶液呈碱性的原因HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-．
②物质的量浓度均为0.1mol•L^-1的下列四种物质：
a．Na₂CO₃b．NaClO  c．HCOONa  d．NaHCO₃，pH由大到小的顺序是a＞b＞d＞c（填编号）．
（3）常温下，将0.2mol•L^-1的HCOOH和0.1mol•L^-1的NaOH溶液等体积混合，所得溶液的pH＜7，说明所得混合溶液中HCOOH的电离程度大于HCOONa的水解程度（填“大于”“等于”或“小于”）．
（4）含有Cr₂O的废水毒性较大，某工厂废水中含5.00×10^-3 mol•L^-1的Cr₂O₇^2-．为使废水能达标排放，做如下处理：Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$$→_{H+}^{绿矾}$Cr³⁺、Fe³⁺$\stackrel{石灰水}{→}$Cr（OH）₃、Fe（OH）₃．若处理后的废水中残留的c（Fe³⁺）=2×10^-13 mol•L^-1，则残留的Cr³⁺的浓度为3×10^-6mol•L^-1 （已知：K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）．

Answer 1

分析 （1）25℃时，0.05mol•L^-1Ba（OH）₂溶液中c（OH^- ）=0.05×2=0.1mol/L，该溶液中c（H⁺ ）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$mol/L=10^-13 mol/L，pH=-lgc（H⁺ ）；
将该Ba（OH）₂溶液与pH=2的HCl溶液混合，若所得混合溶液pH=7，溶液呈中性，说明酸中n（H⁺ ）等于碱中n（OH^- ）；
（2）①HCOONa是强碱弱酸盐，弱酸根离子水解导致溶液呈碱性；
 ②酸的电离平衡常数越大，该酸的电离程度越大，酸的酸性越强，相应的酸根离子水解程度越小，根据电离平衡常数知，酸的电离平衡常数HCOOH＞H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，则酸根离子水解程度大小顺序是CO₃^2-＞HClO^-＞HCO₃^-＞HCOO^-，酸根离子水解程度越大，相同浓度的钠盐溶液pH越大；
（3）温下，将0.2mol•L^-1的HCOOH和0.1mol•L^-1的NaOH溶液等体积混合，溶液中溶质为等物质的量浓度的HCOOH和HCOONa，所得溶液的pH＜7，溶液呈酸性，说明酸的电离程度大于酸根离子水解程度；
（4）处理后的废水中残留的c（Fe³⁺）=2×10^-13 mol•L^-1，则溶液中c³（OH^- ）=$\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}$，残留的Cr³⁺的浓度=$\frac{{K}_{sp}[Cr（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$．

解答 解：（1）25℃时，0.05mol•L^-1Ba（OH）₂溶液中c（OH^- ）=0.05×2=0.1mol/L，该溶液中c（H⁺ ）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$mol/L=10^-13 mol/L，pH=-lgc（H⁺ ）=13；
将该Ba（OH）₂溶液与pH=2的HCl溶液混合，若所得混合溶液pH=7，溶液呈中性，说明酸中n（H⁺ ）等于碱中n（OH^- ），设氢氧化钡的体积为xL、HCl的体积为yL，
则0.1x=0.01y，x：y=1：10，
故答案为：13；1：10；
（2）①HCOONa是强碱弱酸盐，弱酸根离子水解导致溶液呈碱性，离子方程式为HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-，
故答案为：HCOO^-+H₂O?HCOOH+OH^-；
 ②酸的电离平衡常数越大，该酸的电离程度越大，酸的酸性越强，相应的酸根离子水解程度越小，根据电离平衡常数知，酸的电离平衡常数HCOOH＞H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，则酸根离子水解程度大小顺序是CO₃^2-＞HClO^-＞HCO₃^-＞HCOO^-，酸根离子水解程度越大，相同浓度的钠盐溶液pH越大，所以这几种钠盐溶液的pH大小顺序是a＞b＞d＞c，
故答案为：a＞b＞d＞c；
（3）温下，将0.2mol•L^-1的HCOOH和0.1mol•L^-1的NaOH溶液等体积混合，溶液中溶质为等物质的量浓度的HCOOH和HCOONa，所得溶液的pH＜7，溶液呈酸性，说明酸的电离程度大于酸根离子水解程度，即HCOOH的电离程度大于HCOONa的水解程度，
故答案为：大于；
（4）处理后的废水中残留的c（Fe³⁺）=2×10^-13 mol•L^-1，则溶液中c³（OH^- ）=$\frac{{K}_{sp}[Fe（OH）_{3}]}{c（F{e}^{3+}）}$，残留的Cr³⁺的浓度=$\frac{{K}_{sp}[Cr（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{6.0×1{0}^{-31}}{\frac{4.0×1{0}^{-38}}{2×1{0}^{-13}}}$mol/L=3×10^-6mol/L，
故答案为：3×10^-6．

点评 本题考查弱电解质的电离、酸碱混合溶液定性判断、难溶物的溶解平衡等知识点，侧重考查学生分析判断及计算能力，明确基本原理、物质性质是解本题关键，难点是（4）的计算，注意：HCO₃^-对应的酸根离子是CO₃^2-，为易错点．