Question

I．常温下在20mL0.1mol?L^-1Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol?L^-1 HCl溶液40mL，溶液的pH逐渐降低，此时溶液中含碳元素的微粒物质的量浓度的百分含量（纵轴）也发生变化（CO₂因逸出未画出），如图所示．回答下列问题：
（1）H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-中不能大量共存于同一溶液中的是______．
（2）实验室可用“双指示剂法”测定碳酸钠、碳酸氢钠混合溶液中各种物质的含量，操作步骤如下：
①取固体样品配成溶液；
②取25mL样品溶液加指示剂A，用0.1010mol/LNaOH标准溶液滴定至终点；
③再加指示剂B，再用0.1010mol/LNaOH标准溶液滴定至终点…
指示剂B的变色范围在pH=______左右最理想．
（3）当pH=7时，此时再滴入盐酸溶液所发生反应离子方程式是______．
（4）已知在25℃时，CO₃^2-水解反应的平衡常数即水解常数K_h==2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，溶液的pH=______．
II．某二元弱酸（简写为H₂A）溶液，按下式发生一级和二级电离：H₂AH⁺+HA^-　　HA^-H⁺+A^2-
已知相同浓度时的电离度α（H₂A）＞α（HA^-），设有下列四种溶液：
（A）0.01mol．L^-1的H₂A溶液
（B）0.01mol．L^-1的NaHA溶液
（C）0.02mol．L^-1的HCl与0.04mol．L^-1的NaHA溶液等体积混合液
（D）0.02mol．L^-1的NaOH与0.02mol．L^-1的NaHA溶液等体积混合液
据此，填写下列空白（填代号）：
（5）c（H⁺）最大的是______，c（H₂A）最大的是______，c（A^2-）最大的是______．

Answer 1

解：I．（1）由图象可以看出，H₂CO₃存在于PH＜8的溶液中，CO₃^2-存在于PH＞8的溶液中，二者不能大量共存于同一溶液中，
故答案为：H₂CO₃、CO₃^2-；
（2）试剂B为甲基橙，变色范围为3.1～4.4，当溶液颜色由黄色变为橙色时，pH约为4.5左右，故答案为：4.5；
（3）pH=7时，溶液主要存在的离子是HCO₃^-，滴入盐酸溶液所发生反应离子方程式是HCO₃^-+H⁺=H₂CO₃，故答案为：HCO₃^-+H⁺=H₂CO₃；
（4）当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，根据K_h==2×10^-4，
则有：c（OH^-）==1×10^-4，
c（H⁺）==1×10^-10，
PH=-lg（10^-10）=10，故答案为：10；
II．（5）C中的HCl与NaHA发生反应HCl+NaHA=H₂A+NaCl后，得到0.01mol/LH₂A和0.01mol/LNaHA的混合溶液，
D中0.02mol/L的NaOH与0.02mol/L的NaHA溶液等体积混合以后，发生反应NaOH+NaHA=Na₂A+H₂O，得到的是0.01mol/LNa₂A溶液，以第一步水解为主，则c（A^2-）最大，
根据相同浓度时的电离能力K₁＞＞K₂可知，C溶液中的HA^-基本不电离，对溶液中c（H⁺）的增大贡献极小，
而由于浓度大，对H₂A的电离平衡起抑制作用，致使C中c（H⁺）不如溶液A大，但c（H₂A）大于A，
故答案为：A； C；D．
分析：Ⅰ．（1）根据各含碳微粒存在的PH范围分析；
（2）加入盐酸，先用酚酞作指示，当达滴定终点时可计算碳酸钠的浓度，在用甲基橙做指示剂，当达到滴定终点时可知碳酸氢钠的浓度；
（3）pH=7时，溶液主要存在的离子是HCO₃^-；
（4）根据平衡常数计算；
Ⅱ．从弱电解质的电离平衡和盐类的水解平衡移动的影响因素分析．
点评：本题考查较为综合，难度较大，注意双指示剂法的测定原理，为本题的易错点．