Question

13．Ⅰ．（1）在课本甲烷和氯气的取代反应实验中，向大试管中充入反应气体的方法是通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气．
（2）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=3.8×10 ^-9．CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为4×10 ^-4mo1/L，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为3.8×10^-5mol/L．
Ⅱ．在温度t℃下，某Ba（OH）₂的稀溶液中c（H⁺）=10^-amol/L，c（OH^-）=10^-bmol/L，已知a+b=12，向该溶液中逐滴加入pH=b的NaHSO₄，测得混合溶液的部分pH如下表所示：

序号	氢氧化钡溶液的体积/mL	硫酸氢钠溶液的体积/mL	溶液的pH
①	33.00	0.00	8
②	33.00	x	7
③	33.00	33.00	6

（1）x=27.00ml．
（2）将此温度下的Ba（OH）₂溶液取出1ml，加水稀释至1L，则此稀释后的溶液中c（Ba²⁺）﹕c（OH^-）=1：20；
（3）与NaHSO₄相同，NaHSO₃ 和NaHCO₃也为酸式盐．已知NaHSO₃溶液呈酸性、NaHCO₃溶液呈碱性．现有浓度均为0.1mol•L^-1的NaHSO₃溶液和NaHCO₃溶液，溶液中各粒子的物质的量浓度存在下列关系（R表示S或C），其中可能正确的是AC（填字母）
A．c（Na⁺）＞c（HRO₃^-）＞c（H⁺）＞c（RO₃^2-）＞c（OH^-）
B．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HRO₃^-）+c（RO₃^2-）+c（OH^-）
C．c（H⁺）+c（H₂RO₃）=c（RO₃^2-）+c（OH^-）
D．两溶液中c（Na⁺）、c（HRO₃^-）、c（RO₃^2-）分别相等．

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）依据甲烷和氯气物理性质分析，采取排饱和食盐水的方法收集；
（2）Na₂CO₃溶液的浓度为4×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=4×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）计算沉淀时混合溶液中c（Ca²⁺），原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍；
Ⅱ、（1）根据水电离离子积及溶液的pH计算出氢氧化钡溶液中氢氧根离子浓度；两溶液混合后溶液的pH=8，根据该温度下水的离子积可知，混合液显示碱性，说明氢氧根离子过量，根据题中数据计算出x；
（2）先根据氢氧化钡溶液中氢氧根离子浓度计算出氢氧化钡的浓度、钡离子浓度，再计算出稀释1000倍后溶液中钡离子浓度；而对于氢氧化钡溶液中，氢氧根离子在稀释过程中其浓度只能无限接近中性时离子浓度，据此计算出二者浓度之比；
（3）A、NaHSO₃溶液呈酸性说明亚硫酸氢离子电离大于水解；
B、依据溶液中电荷守恒分析判断；
C、依据溶液中的物料守恒进行判断；
D、溶液中电离和水解程度不同，离子浓度不同．

解答 解：Ⅰ．（1）甲烷难溶于水，氯气在饱和氯化钠溶液中溶解度减小，利用排饱和食盐水的方法收集混合气体，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，
故答案为：通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气；
（2）Na₂CO₃溶液的浓度为4×10^-4mol/L，等体积混合后溶液中c（CO₃^2-）=$\frac{1}{2}$×4×10^-4mol/L=2×10^-4mol/L，根据Ksp=c（CO₃^2-）•c（Ca²⁺）=3.8×10^-9可知，c（Ca²⁺）=$\frac{3.8×1{0}^{-9}}{2×1{0}^{-4}}$mol/L=1.9×10^-5mol/L，原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为混合溶液中c（Ca²⁺）的2倍，故原溶液CaCl₂溶液的最小浓度为2×1.9×10^-5mol/L=3.8×10^-5mol/L．
故答案为：3.8×10^-5mol/L；
Ⅱ．（1）氢氧化钡溶液的pH=8，水电离离子积为1×10^-12，则溶液中氢氧根离子浓度为：c（OH^-）=10^-bmol/L=$\frac{1×1{0}^{-12}}{1×1{0}^{-8}}$mol/L=10^-4mol/L，所以b=4；
两溶液混合后溶液的pH=7，根据水电离离子积为1×10^-12可知溶液显示碱性，反应后的溶液中氢氧根离子浓度为10^-5mol/L，则$\frac{1×1{0}^{-4}mol/L×（33-x）×1{0}^{-3}L}{（33+x）×1{0}^{-3}L}$=10^-5mol/L，解得x=27.00，
故答案为：27.00；
（2）氢氧化钡溶液中氢氧根离子浓度为：10^-4mol/L，则氢氧化钡的浓度为5×10^-5mol/L，c（Ba²⁺）=c[Ba（OH）₂]=5×10^-5mol/L，1mL该氢氧化钡溶液稀释到1L时，钡离子浓度为：$\frac{5×1{0}^{-5}}{1000}$mol/L=5×10^-8mol/L，而氢氧根离子浓度只能无限接近1×10^-6mol/L，所以稀释后溶液中c（Ba²⁺）﹕c（OH^-）=5×10^-8mol/L：1×10^-6mol/L=1：20，
故答案为：1：20；
（3）A、若是亚硫酸氢钠溶液，NaHSO₃溶液呈酸性说明亚硫酸氢离子电离大于水解、溶液中离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），所以该离子浓度关系可能成立，故A正确；
B、溶液中存在电荷守恒为：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HRO₃^-）+2c（RO₃^2-）+c（OH^-），故B错误；
C、依据电荷守恒，c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HRO₃^-）+2c（RO₃^2-）+c（OH^-），物料守恒得到c（Na⁺）=c（HRO₃^-）+c（RO₃^2-）+c（H₂RO₃），二者结合得到：c（H⁺）+c（H₂RO₃）=c（RO₃^2-）+c（OH^-），故C正确；
D、溶液中电离和水解程度不同，溶液中各离子浓度不同，故D错误；
故答案为：AC．

点评 本题考查了水的电离及其影响因素、溶液酸碱性与溶液pH的计算、溶液中离子浓度大小比较等知识，题目难度中等，试题涉及的题量较大，知识点较大，注意掌握酸碱混合时的定性判断、溶液酸碱性与溶液pH的计算方法，明确溶液中离子浓度大小比较的方法，注意明确氢氧化钡溶液稀释后氢氧根离子浓度为该温度下的中性时的浓度，题目难度中等．