Question

20．（1）研究CO₂在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域．
海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机碳，可采用如下方法：
①气提、吸收CO₂，用N₂从酸化后的海水中吹出CO₂并用碱液吸收（装置如图），将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂．
②滴定，将吸收液洗后的无机碳转化为NaHCO₃，再用xmol/LHCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解无机碳的浓度=$\frac{xy}{z}$mol/L．
（2）室温下，0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH．（选填“大于”、“小于”或“等于”）．浓度均为0.1mol/L 的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-浓度从大到小的顺序为SO₃^2-＞CO₃^2-＞HCO₃^-＞HSO₃^-．
已知：
H₂SO₃ K_i1=1.54×10^-2 K_i2=1.02×10^-7
HClO  K_i1=2.95×10^-8
H₂CO₃ K_i1=4.3×10^-7 K_i2=5.6×10^-11．

Answer 1

分析 （1）①由题意可知，需从酸化后的海水中吹出二氧化碳，那么需要滴加酸将其酸化，且吹出的气体中不能含有与NaOH反应的气体，装置中导气管应从遵循“长进短出”原则；
②依据原理NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O计算二氧化碳；
（2）酸的电离平衡常数越小，其对应的酸根离子水解程度越大，则相同浓度的钠盐溶液的pH越高；
根据电离平衡常数知，酸的电离平衡常数大小顺序是：H₂SO₃＞HSO₃^-＞H₂CO₃＞HCO₃^-，则酸根离子水解程度大小顺序是CO₃^2-＞HCO₃^-＞SO₃^2-＞HSO₃^-，这些弱酸根离子都水解但程度都较小，据此判断．

解答 解：（1）①酸化海水，利用氮气将二氧化碳吹出，且吹出的气体中不能含有与NaOH反应的气体，所以选用稀硫酸，且装置中导气管遵循“长进短出”原则，利用分液漏斗滴加，长管进气，短管出气，故装置为：，
故答案为：；
②此反应原理为：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，即碳酸氢钠与盐酸的物质的量之比为1：1，那么海水中碳酸氢钠的浓度为c，体积均为mL，依据题意有c×z=xy，解c=$\frac{xy}{z}$mol/L，故答案为：$\frac{xy}{z}$；
（2）酸的电离平衡常数越小，其对应的酸根离子水解程度越大，则相同浓度的钠盐溶液的pH越高，电离平衡常数HSO₃^-＞HClO，所以水解程度ClO-＞SO₃^2-，所以相同温度下0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH；
根据电离平衡常数知，酸的电离平衡常数大小顺序是：H₂SO₃＞HSO₃^-＞H₂CO₃＞HCO₃^-，则酸根离子水解程度大小顺序是CO₃^2-＞HCO₃^-＞SO₃^2-＞HSO₃^-，这些弱酸根离子都水解但程度都较小，所以离子浓度大小顺序是SO₃^2-＞CO₃^2-＞HCO₃^-＞HSO₃^-，
故答案为：大于；SO₃^2-＞CO₃^2-＞HCO₃^-＞HSO₃^-．

点评 本题考查弱电解质的电离、中和滴定实验等知识点，为高频考点，明确实验原理、酸的电离平衡常数与酸根离子水解程度关系是解本题关键，注意：CO₃^2-对应的酸是HCO₃^-而不是H₂CO₃，SO₃^2-对应的酸是HSO₃^-而不是H₂SO₃，为易错点．