Question

在含有弱電解質(zhì)的溶液中，往往有多個(gè)化學(xué)平衡共存．
（1）現(xiàn)將0.04mol?L^-1的HA溶液與0.02mol?L^-1的NaOH溶液等體積混合．如HA是
HCN，溶液中c（Na⁺）＞c（CN^-），則該混合溶液c（H⁺）

＜

c（OH^-）（請(qǐng)?zhí)睢埃尽薄埃肌被颉?”），c（HCN）+c（CN^-）=

0.02

mol?L^-1．如HA是
CH₃COOH，該混合溶液呈酸性，c（CH₃COOH）

＜

c（CH₃COO^-）（請(qǐng)?zhí)睢埃尽薄ⅰ埃肌被颉?”）．
（2）常溫下在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種微粒（CO₂因逸出未畫出）物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（縱軸）隨溶液pH變化的部分情況如下圖所示．回答下列問題：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-

不能

（填：“能”或“不能”）大量共存．
②當(dāng)pH=7時(shí)，溶液中各種離子其物質(zhì)的量濃度之間的等量關(guān)系是：

c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）

．
（3）已知在25℃時(shí)，CO₃^2-水解反應(yīng)的平衡常數(shù)即水解常數(shù)K_h=2×10^-4，當(dāng)溶c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1時(shí)，溶液的
pH=

9

．

Answer 1

分析：（1）如HA是HCN，反應(yīng)后為等濃度的HCN、NaCN的混合溶液，且二者濃度為0.01mol/L，根據(jù)溶液呈電中性的角度比較離子濃度大小；根據(jù)微粒守恒計(jì)算c（HCN）+c（CN^-）之和；
如HA是CH₃COOH，反應(yīng)后為等濃度的CH₃COOH、CH₃COONa的混合溶液，且二者濃度為0.01mol/L，該混合溶液呈酸性，說明醋酸的電離程度大于醋酸根的水解程度；
（2）由圖象可知，常溫下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反應(yīng)生成碳酸氫鈉，碳酸氫根再與鹽酸反應(yīng)生成碳酸，進(jìn)而分解產(chǎn)生生成二氧化碳、水，
①H₂CO₃與CO₃^2-轉(zhuǎn)化為HCO₃^-；
②由圖可知，當(dāng)pH=7時(shí)，溶液中溶質(zhì)為碳酸氫鈉、氯化鈉及碳酸，根據(jù)電荷守恒進(jìn)行判斷；
（3）水解常數(shù)K_h=

c(HCO3-)?c(OH-)

c(C O 2- 3 )

，當(dāng)溶c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1時(shí)，根據(jù)水解常數(shù)計(jì)算c（OH^-），由根據(jù)水的離子積Kw計(jì)算c（H⁺），根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算．

解答：解：（1）如HA是HCN，反應(yīng)后為等濃度的HCN、NaCN的混合溶液，且二者濃度為0.01mol/L，
根據(jù)溶液電中性原則可知c（Na⁺）+c（H⁺）=C（CN^-）+c（OH^-），由于c（Na⁺）＞c（CN^-），則c（H⁺）＜c（OH^-）；
根據(jù)微粒守恒可知（HCN）+c（CN^-）=0.02mol/L；
如HA是CH₃COOH，反應(yīng)后為等濃度的CH₃COOH、CH₃COONa的混合溶液，且二者濃度為0.01mol/L，該混合溶液呈酸性，說明醋酸的電離程度大于醋酸根的水解程度，則c（CH₃COOH）＜c（CH₃COO^-），
故答案為：＜；0.02；＜
（2）由圖象可知，常溫下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反應(yīng)生成碳酸氫鈉，碳酸氫根再與鹽酸反應(yīng)生成碳酸，進(jìn)而分解產(chǎn)生二氧化碳、水，
①由反應(yīng)及圖象可知，在同一溶液中H₂CO₃與CO₃^2-轉(zhuǎn)化為HCO₃^-，故H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能大量共存，
故答案為：不能；
②當(dāng)pH=7時(shí)，溶液中溶質(zhì)為碳酸氫鈉、氯化鈉及碳酸，由電荷守恒可知c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），
故答案為：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）；
③水解常數(shù)K_h=

c(HCO3-)?c(OH-)

c(C O 2- 3 )

=2×10^-4，當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1時(shí)，c（OH^-）=10^-5mol/L，由水的離子積Kw可知，c（H⁺）=10^-9mol/L，所以pH=-lg10^-9=9，
故答案為：9．

點(diǎn)評(píng)：本題考查離子濃度大小比較、溶液中電解質(zhì)之間的反應(yīng)與反應(yīng)圖象、鹽類水解計(jì)算等，題目難度中等，綜合考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，注重能力的考查．