Question

现有常温下的0.1mol?L^-1纯碱溶液．
（1）你认为该溶液呈碱性的原因是（用离子方程式表示）：

CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-

．为证明你的上述观点，请设计一个简单的实验，简述实验过程：

取0.1mol/L的纯碱溶液少许于试管中，滴入几滴酚酞，溶液呈红色，再滴加足量BaCl₂溶液，若溶液红色退去，则证明纯碱溶液显碱性的原因是CO₃^2-水解

．
（2）同学甲认为该溶液中Na₂CO₃的水解是微弱的，发生水解的CO₃^2-不超过其总量的10%．请你设计实验证明该同学的观点是否正确：

用pH试纸测0.1mol/L的Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则证明水解的CO₃^2-不超过其总量的10%

．
（3）同学乙就该溶液中粒子之间的关系写出了下列四个关系式，你认为其中正确的是

BD

．
A．c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）
B．c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H₂CO₃）
C．c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）=0.1mol?L^-1
D．c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）

Answer 1

分析：（1）碳酸根离子水解生成氢氧根离子溶液显碱性，设计实验有碳酸根离子时溶液显碱性，除去碳酸根离子后溶液不显碱性；
（2）用pH试纸测pH值计算水解产生的氢氧根离子的浓度；
（3）根据电荷守恒、物料守恒和质子守恒分析．

解答：解：（1）碳酸根离子水解生成氢氧根离子溶液显碱性，其水解方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，设计实验有碳酸根离子时溶液显碱性，除去碳酸根离子后溶液不显碱性，其操作为：取0.1mol/L的纯碱溶液少许于试管中，滴入几滴酚酞，溶液呈红色，再滴加足量BaCl₂溶液，若溶液红色退去，则证明纯碱溶液显碱性的原因是CO₃^2-水解；
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；取0.1mol/L的纯碱溶液少许于试管中，滴入几滴酚酞，溶液呈红色，再滴加足量BaCl₂溶液，若溶液红色退去，则证明纯碱溶液显碱性的原因是CO₃^2-水解；
（2）用pH试纸测pH值计算水解产生的氢氧根离子的浓度，其操作为：用pH试纸测0.1mol/L的Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则证明水解的CO₃^2-不超过其总量的10%，故答案为：用pH试纸测0.1mol/L的Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则证明水解的CO₃^2-不超过其总量的10%；
（3）A．根据物料守恒，碳元素在溶液中的形式有：CO₃^2-、HCO₃^-、H₂CO₃、所以c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故A错误；
B．溶液中存在两步水解：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，以第一步水解为主，所以c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H₂CO₃），故B正确；
C．根据物料守恒：c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol?L^-1，故C错误；
D．根据质子守恒：c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正确；
故答案为：BD．

点评：本题考查了盐类水解的原理，溶液酸碱性的实验测定方法，溶液中的守恒关系的应用，题目难度中等．