Question

在含有弱電解質的溶液中，往往有多個化學平衡共存．
（1）現將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^-）（請填“＞”“＜”或“=”），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^-）（請填“＞”、“＜”或“=”）．
（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）物質的量分數（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pH=7時，溶液中各種離子其物質的量濃度之間的等量關系是：

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

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

9

．

Answer 1

分析：（1）如HA是HCN，反應后為等濃度的HCN、NaCN的混合溶液，且二者濃度為0.01mol/L，根據溶液呈電中性的角度比較離子濃度大小；根據微粒守恒計算c（HCN）+c（CN^-）之和；
如HA是CH₃COOH，反應后為等濃度的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，先反應生成碳酸氫鈉，碳酸氫根再與鹽酸反應生成碳酸，進而分解產生生成二氧化碳、水，
①H₂CO₃與CO₃^2-轉化為HCO₃^-；
②由圖可知，當pH=7時，溶液中溶質為碳酸氫鈉、氯化鈉及碳酸，根據電荷守恒進行判斷；
（3）水解常數K_h=

c(HCO3-)?c(OH-)

c(C O 2- 3 )

，當溶c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1時，根據水解常數計算c（OH^-），由根據水的離子積Kw計算c（H⁺），根據pH=-lgc（H⁺）計算．

解答：解：（1）如HA是HCN，反應后為等濃度的HCN、NaCN的混合溶液，且二者濃度為0.01mol/L，
根據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^-）；
根據微粒守恒可知（HCN）+c（CN^-）=0.02mol/L；
如HA是CH₃COOH，反應后為等濃度的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，先反應生成碳酸氫鈉，碳酸氫根再與鹽酸反應生成碳酸，進而分解產生二氧化碳、水，
①由反應及圖象可知，在同一溶液中H₂CO₃與CO₃^2-轉化為HCO₃^-，故H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能大量共存，
故答案為：不能；
②當pH=7時，溶液中溶質為碳酸氫鈉、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K_h=

c(HCO3-)?c(OH-)

c(C O 2- 3 )

=2×10^-4，當溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1時，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．

點評：本題考查離子濃度大小比較、溶液中電解質之間的反應與反應圖象、鹽類水解計算等，題目難度中等，綜合考查學生分析問題、解決問題的能力，注重能力的考查．