Question

pC類似pH，是指極稀溶液中，溶質物質的量濃度的常用對數負值．如某溶液溶質的濃度為：1×10^-3mol/L，則該溶液中溶質的pC=-lg1×10^-3=3．圖為H₂CO₃在加入強酸或強堿溶液后，平衡時溶液中三種成分的pC-pH圖．請回答下列問題：
（1）在人體血液中，HCO₃^-能起到穩定人體pH的作用，請用電解質溶液中的平衡解釋：

 

（用方程式表示）．
（2）H₂CO₃一級電離平衡常數的數值K_a1≈

 

（3）某同學認為該溶液中Na₂CO₃的水解是微弱的，發生水解的CO₃^2-離子不超過其總量的10%．請你設計簡單實驗證明該同學的觀點是否正確

 

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（4）已知某溫度下Li₂CO₃的K_sp為1.68×10^-3，將適量Li₂CO₃固體溶于100mL水中至剛好飽和，飽和Li₂CO₃溶液中c（Li⁺）=0.15mol?L^-1．c（CO₃^2-）=0.075mol?L^-1，若t₁時刻在上述體系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，列式計算說明是否有沉淀產生．

 

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Answer 1

分析：（1）加入堿時與碳酸氫根離子反應：HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-，加入酸時發生：HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O；
（2）由圖象可知當pH=6時，pC（H₂CO₃）=3，pC（HCO₃^-）=6，結合K_a1（H₂CO₃）=

c(H+)×c(HCO3-)

c(H2CO3)

計算；
（3）可用pH試紙或pH計測量O.1mol/L的Na₂CO₃的pH來判斷；
（4）若t₁時刻在上述體系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，c（Li⁺）=0.075mol/L，c（CO₃^2-）=

0.1L×0.075mol/L+0.1L×0.125mol/L

0.2L

=0.1mol/L，計算Qc，與Li₂CO₃的K_sp比較，可確定是否有沉淀生成．

解答：解：（1）在溶液中既存在電離HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，也存在水解HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，加入堿時與碳酸氫根離子反應：HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-，加入酸時發生：HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O，則加入少量的強酸或強堿，溶液的pH變化都不大，可起到穩定人體pH的作用，
故答案為：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）由圖象可知當pH=6時，pC（H₂CO₃）=3，pC（HCO₃^-）=6，則K_a1（H₂CO₃）=

c(H+)×c(HCO3-)

c(H2CO3)

=

10-6×10-6

10-3

=10^-9，故答案為：10^-9；
（3）可用pH試紙或pH計測量O.1mol/L的Na₂CO₃的pH，若pH＜12，說明溶液中c（OH^-）＜0.01mol/L，說明發生水解的CO₃^2-離子不超過其總量的10%，若pH＞12，則該同學的觀點不正確，
故答案為：用pH試紙或pH計測量O.1mol/L的Na₂CO₃的pH，若pH＜12，則該同學的觀點正確，若pH＞12，則該同學的觀點不正確；
（4）若t₁時刻在上述體系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，c（Li⁺）=0.075mol/L，c（CO₃^2-）=

0.1L×0.075mol/L+0.1L×0.125mol/L

0.2L

=0.1mol/L，
則Qc=c（CO₃^2-）×c²（Li⁺）=5.6×10^-4＜1.68×10^-3，則沒有沉淀生成，
故答案為：否．

點評：本題考查弱電解質在水溶液中的電離及圖象，學生能正確了利用圖象來分析是解答本題的關鍵，并注意利用習題中的信息來解答，難度不大．