Question

（11分）pC类似pH，是指极稀溶液中,溶质物质的量浓度的常用对数负值。如某溶液溶质的浓度为：1×10^-3mol/L，则该溶液中溶质的pC=-lg1×10^-3=3。下图为，H₂CO₃在加入强酸或强碱溶液后，平衡时溶液中三种成分的pC—pH图。请回答下列问题：

（1）在人体血液中，HCO₃^-能起到稳定人体PH的作用,请用电解质溶液中的平衡解释：
                                                     （用方程式表示）。
（2）H₂CO₃一级电离平衡常数的数值K_a1               
（3）某同学认为该溶液中Na₂CO₃的水解是微弱的，发生水解的CO₃^2-离子不超过其总量的10％。请你设计简单实验证明该同学的观点是否正确                   。
（4）已知某温度下Li₂CO₃的K_sp为1.68×10^-3，将适量Li₂CO₃固体溶于100 mL水中至刚好饱和，饱和Li₂CO₃溶液中c(Li⁺)＝0.15 mol·L^-1。c(CO₃^2-)＝0.075 mol·L^-1，若t₁时刻在上述体系中加入100 mL0.125 mol·L^-1 Na₂CO₃溶液，列式计算说明是否有沉淀产生。
（5）请画出t₁时刻后Li⁺和CO₃^2－浓度随时间变化关系图（用虚线表示Li⁺ ,实线表示CO₃^2－）。

Answer 1

（1）HCO₃^- CO₃^2-+H⁺     HCO₃^- H₂CO₃ + OH^-   （2分）
(2) 10^-6             （2分）
(3)用pH试纸（或pH计）测常温下0.1mol·L^－1 Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则该同学的观点正确；若pH＞12，则该同学的观点不正确。  （2分）
(4) C(Li⁺)=0.075mol/l；C(CO₃^2-)=0.1mol/l；Qc=C(CO₃^2-) C²(Li⁺)=5.6x10^-4< Ksp
无沉淀。（准确表达过程3分。只提无沉淀1分）
(5)（2分）

（1）HCO₃^-既存在电离平衡，又存在水解平衡，所以能起到稳定人体PH的作用，方程式为HCO₃^- CO₃^2-+H⁺、HCO₃^- H₂CO₃ + OH^- 。
（2）根据图像可知，当碳酸的浓度是10^－3mol/L时，氢离子和HCO₃^－的浓度分别是10^－3mol/L、10^－6mol/L，所以K_a1
（3）如果0.1mol·L^－1碳酸钠的水解程度时10％，则溶液的pH＝12，所以可以通过pH试纸测量起pH即可，即用pH试纸（或pH计）测常温下0.1mol·L^－1 Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则该同学的观点正确；若pH＞12，则该同学的观点不正确。
（4）加入100 mL0.125 mol·L^-1 Na₂CO₃溶液后，溶液中c(Li⁺)＝0.075 mol·L^-1，c(CO₃^2-)＝0.1mol·L^-1，此时c(Li⁺)²×c(CO₃^2-)＝5.6x10^-4< Ksp，所以无沉淀生成。
（5）根据（4）可知 t₁时刻后c(Li⁺)＝0.075 mol·L^-1，c(CO₃^2-)＝0.1mol·L^-1，所以图像为（见答案）。