Question

17．在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存．
（1）现将0.2mol•L^-1的HA酸溶液与0.1mol•L^-1 NaOH溶液等体积混合．若HA是HCN，溶液中c（Na⁺）＞c（CN^-），则该混合溶液c（H⁺）＜ c（OH^-）（填“＞”“＜”或“=”）．若HA是CH₃COOH，该混合溶液呈酸性，则c（CH₃COOH）＜c（CH₃COO^-）（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）浓度为0.1mol•L^-1的下列各物质的溶液中，c（NH₄⁺）由大到小的顺序是②＞①＞④＞③．
①NH₄Cl    ②NH₄HSO₄    ③NH₃•H₂O     ④CH₃COONH₄
（3）土壤的pH一般在4～9之间．土壤中Na₂CO₃含量较高时，pH可高达10.5，加入石膏（CaSO₄•2H₂O）可降低土壤碱性，请写出此反应的化学方程式CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．
（4）常温下在20mL 0.1mol/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已知常温下0.1mol•L^-1Na₂CO₃溶液中，水电离出的c（OH^-）=0.01mol•L^-1，则该溶液的pH为12；
②在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-（填“能”或“不能”）不能大量共存；
③人造血液的pH约为7.4，则CO₂在血液中主要以HCO₃^-的形式存在．

Answer 1

分析 （1）如HA是HCN，反应后为等浓度的HCN、NaCN的混合溶液，根据溶液呈电中性的角度比较离子浓度大小；
如HA是CH₃COOH，反应后为等浓度的CH₃COOH、CH₃COONa的混合溶液，该混合溶液呈酸性，说明醋酸的电离程度大于醋酸根的水解程度；
（2）氢离子抑制铵根离子水解、醋酸根离子促进铵根离子水解，一水合氨是弱电解质，相同浓度的溶液中一水合氨中铵根离子浓度最小；
（3）Na₂CO₃为强碱弱酸盐，水解显碱性；
（4）①水电离出的c（OH^-）=0.01mol•L^-1，溶液中c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{0.01}$mol/L=10^-12mol/L，pH=-lg c（H⁺）；
②酸性条件下，能存在大量碳酸，碱性条件下，能存在大量碳酸根离子；
③根据图判断C元素存在形式．

解答 解：（1）如HA是HCN，反应后为等浓度的HCN、NaCN的混合溶液，根据溶液电中性原则可知c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CN^-）+c（OH^-），由于c（Na⁺）＞c（CN^-），则c（H⁺）＜c（OH^-）；
如HA是CH₃COOH，反应后为等浓度的CH₃COOH、CH₃COONa的混合溶液，该混合溶液呈酸性，说明醋酸的电离程度大于醋酸根的水解程度，则c（CH₃COOH）＜c（CH₃COO^-），
故答案为：＜；＜；
（2）氢离子抑制铵根离子水解、醋酸根离子促进铵根离子水解，一水合氨是弱电解质，相同浓度的溶液中一水合氨中铵根离子浓度最小，浓度相等的这几种溶液中铵根离子浓度大小顺序是②＞①＞④＞③，故答案为：②＞①＞④＞③；
（3）土壤中Na₂CO₃含量较高时，pH可以高达10.5，因为Na₂CO₃为强碱弱酸盐，水解显碱性，其水解的离子方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（4）①水电离出的c（OH^-）=0.01mol•L^-1，溶液中c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{0.01}$mol/L=10^-12mol/L，pH=-lg c（H⁺）=12，故答案为：12；
②H₂CO₃是二元弱酸，分步电离，电离方程式为：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-分别与H₂CO₃、CO₃^2-都能共存，酸性条件下，能存在大量碳酸，碱性条件下，存在大量碳酸根离子，因为二者存在环境不同，所以H₂CO₃和CO₃^2-在溶液中不能大量共存，
故答案为：不能；
③根据图知，人体血液的pH约为7.4，则CO₂在血液中多以HCO₃^-的形式存在，故答案为：HCO₃^-．

点评 本题考查弱电解质的电离和盐类水解，侧重考查学生分析判断及识图能力，明确弱电解质电离及盐类水解原理是解本题关键，难点是（2）题离子浓度大小比较，题目难度中等．