Question

6．常温下在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种微粒（CO₂因逸出未画出）物质的量分数（纵轴）随溶液pH变化的部分情况如图所示．回答下列问题：
（1）在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-（填：“能”或“不能”）不能大量共存．
（2）已知在25℃时，CO₃^2-水解反应的平衡常数（即水解常数用K_h表示）
K_n=$\frac{C（HC{O}_{3}^{-}）•C（O{H}^{-}）}{C（C{O}_{3}^{2-}）}$=2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，溶液的pH=10．
（3）当混合液的pH=6时，开始放出CO₂气体．

Answer 1

分析 （1）酸性条件下，能存在大量碳酸，碱性条件下，能存在大量碳酸根离子；
（2）常温下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反应生成碳酸氢钠，再与盐酸反应生成二氧化碳、水，以此分析解答；
（3）OAB段碳酸氢根离子浓度增大，碳酸根离子浓度减小，说明碳酸根离子和氢离子反应生成碳酸氢根离子；当溶液中H₂CO₃达到饱和后，开始放出CO₂气体．

解答 解：（1）H₂CO₃是二元弱酸，分步电离，电离方程式为：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-分别与H₂CO₃、CO₃^2-都能共存，酸性条件下，能存在大量碳酸，碱性条件下，存在大量碳酸根离子，因为二者存在环境不同，所以H₂CO₃和CO₃^2-在溶液中不能大量共存，
故答案为：不能；
（2）CO₃^2-水解反应的平衡常数（即水解常数用K_h表示）K_n=$\frac{C（HC{O}_{3}^{-}）•C（O{H}^{-}）}{C（C{O}_{3}^{2-}）}$=2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，c（OH^-）=10^-4mol/L，由Kw可知，c（H⁺）=10^-10mol/L，所以pH=10，
故答案为：10；
（3）Na₂CO₃溶液中加入少量盐酸生成HCO₃^-，反应的离子方程式为CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，当溶液中H₂CO₃达到饱和后，开始放出CO₂气体，由图象可以看出，当pH=6时，H₂CO₃达到饱和，开始放出CO₂气体，
故答案为：6．

点评 本题考查溶液离子共存以及化学平衡常数的计算等问题，题目难度中等，注意分析图象曲线变化趋势，把握物质的性质，综合考查学生分析问题、解决问题的能力．