Question

（選做題）（10分）在含有弱電解質的溶液中，往往有多個化學平衡共存。
（1）常溫下，將0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等體積混合后溶液pH大于7，若混合液體積等于兩溶液體積之和，則混合液中下列關系正確的是____         
A．c(HA)＜c(A^－)                      B．c(HA)一定大于0.1mol/L
C．c(Na⁺)＝c(HA)+c(A^－)               D．2c（OH^－）＝2c(H⁺)＋[c(HA)－c(A^－)]
（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逸出未畫）物質的量分數（縱軸）隨溶液pH變化的部分情況如圖所示。

回答下列問題：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2－（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的大小關系是：                  
                                                  。
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，當溶液中c(HCO₃^－)︰c(CO₃^2－)=2︰1時，溶液的pH=            。

Answer 1

（1）D，（2）不能  ②c(Na⁺)＞c(Cl^-)＞c(HCO₃^-)＞c(H⁺)= c(OH^-)＞c(CO₃^2-) ③pH=10

（1）根據題意反應后，溶液中的溶質是HA和NaA，且二者的濃度都是0.05mol/L。溶液顯堿性，說明水解程度大于電離程度，所以選項ABC都是錯誤的。根據物料守恒和電荷守恒定律可知，2c(Na⁺)＝c(HA)+c(A^－)、c(H⁺)＋c(Na⁺)＝c(OH^－)+c(A^－)，因此選項D正確，答案選D。
（2）①碳酸鈉和鹽酸反應的過程是Na₂CO₃＋HCl=NaHCO₃＋NaCl、NaHCO₃＋HCl=NaCl＋H₂O＋CO₂↑。所以根據圖像可知，H₂CO₃和CO₃^2－不能大量共存。溶液中各種離子其物質的量濃度的大小關系是
②根據圖像可知，pH＝7時，消耗鹽酸的體積大于20ml，所以c(Na⁺)＞c(Cl^-)＞c(HCO₃^-)＞c(H⁺)= c(OH^-)＞c(CO₃^2-)。
③根據平衡常數表達式可知當溶液中c(HCO₃^－)︰c(CO₃^2－)=2︰1時，溶液中OH^－濃度是1×10^－4mol/L，所以pH＝10。