Question

14．在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存．
（1）常温下，将0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等体积混合后溶液pH大于7，若混合液体积等于两溶液体积之和，则混合液中下列关系正确的是D
A．c（HA）＜c（A^-）               B．c（HA）一定大于0.1mol/L
C．c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-）       D．2c（OH^-）=2c（H⁺）+[c（HA）-c（A^-）]
（2）常温下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl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（纵轴）随溶液pH变化的部分情况如图所示．回答下列问题：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-（填：“能”或“不能”）不能大量共存．
②当pH=7时，溶液中各种离子其物质的量浓度之间的等量关系是：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-）．
③已知在25℃时，CO₃^2-水解反应的平衡常数K_h=$\frac{c（HC{O}_{3}^{-}）．c（O{H}^{-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，溶液的pH=10．

Answer 1

分析 （1）常温下，将0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等体积混合后，得到溶液溶质为NaA和HA，溶液pH大于7，说明A^-离子水解程度大于HA电离程度；
（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根据图象判断H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-能否大量共存，
②当pH=7时，溶液中溶质为碳酸氢钠、氯化钠，根据电荷守恒解答；
③水解常数K_h=$\frac{c（HC{O}_{3}^{-}）．c（O{H}^{-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，c（OH^-）=10^-4mol/L，根据Kw计算出c（H⁺），再计算出溶液的pH．

解答 解：（1）0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等体积混合后，反应后得到等量的HA、NaA，溶液pH大于7，则盐类水解大于酸的电离，
A． 水解生成HA，则c（HA）＞c（A^-），故A错误；               
B．因等体积混合，则反应后c（HA）一定小于0.1mol/L，故B错误；
C．反应后得到等量的HA、NaA，则2c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-），故C错误；        
D．由电荷守恒可知，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（A^-），又2c（Na⁺）=c（HA）+c（A^-），则c（OH^-）=c（H⁺）+$\frac{1}{2}$[c（HA）-c（A^-）]，故D正确；
故答案为：D；
（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当pH=7时，溶液中溶质为碳酸氢钠、氯化钠，根据电荷守恒可得：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-），
故答案为：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）+2c（CO₃^2-）；
③水解常数K_h=$\frac{c（HC{O}_{3}^{-}）．c（O{H}^{-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}）}$=2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，c（OH^-）=10^-4mol/L，由Kw可知，c（H⁺）=10^-10mol/L，所以溶液的pH=10，
故答案为：10．

点评 本题考查离子浓度大小比较，题目难度中等，涉及溶液中离子浓度大小分析、化学平衡常数的计算及溶液中酸碱之间的反应等知识，综合考查学生分析问题、解决问题的能力．