Question

(15分)I．NH₄Al(SO₄)₂是食品加工中最为快捷的食品添加剂，用于焙烤食品中；NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。请回答下列问题：

（1）相同条件下，0.1 mol·L^－1NH₄Al(SO₄)₂中c(NH₄⁺)    (填“等于”、“大于”或“小于”)0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄中c(NH₄⁺)。
（2）如图1是0.1 mol·L^－1电解质溶液的pH随温度变化的图像。
①其中符合0.1 mol·L^－1NH₄Al(SO₄)₂的pH随温度变化的曲线是    (填写字母)；
②20℃时，0.1 mol·L^－1NH₄Al(SO₄)₂中2c(SO₄^2-)－c(NH₄⁺)－3c(Al^3＋)＝     mol·L^－1(填数值)。
（3）室温时，向100 mL 0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1 mol·L^－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示。
试分析图中a、b、c、d四个点，水的电离程度最大的是         ；在b点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是         。
II．pC是指极稀溶液中溶质物质的量浓度的常用对数负值, 类似pH。如某溶液溶质的浓度为1×10^－3 mol·L^－1，则该溶液中该溶质的pC＝－lg10^－3＝3。已知H₂CO₃溶液中存在下列平衡：CO₂＋H₂OH₂CO₃　H₂CO₃H^＋＋HCO₃^-　HCO₃^-H^＋＋CO₃^2-
图3为H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-在加入强酸或强碱溶液后，达到平衡时溶液中三种成分的pC­pH图。请回答下列问题：
（1）在pH＝9时，H₂CO₃溶液中浓度最大的含碳元素的离子为    。
（2）pH<4时，溶液中H₂CO₃的pC总是约等于3的原因是                     。
（3）已知M₂CO₃为难溶物，则其K_sp的表达式为     ；现欲将某溶液中的M^＋以碳酸盐(K_sp＝)的形式沉淀完全，则最后溶液中的CO₃^2-的pC最大值为    (溶液中的离子浓度小于1×10^－5 mol·L^－1时，沉淀完全)。

Answer 1

Ⅰ、（1）小于(1分)
（2）①A (1分) ②10^－3－10^-11mol·L^－1(2分,写成10^－3 mol·L^－1也给分)  
（3）a(2分)  c(Na^＋)>c(SO₄^2-)>c(NH₄⁺)>c(OH^－)＝c(H^＋)(2分)  
II．（1）HCO₃^- (1分)
（2）c(H^＋)增大后，H₂CO₃H^＋＋HCO₃^-平衡向左移动放出CO₂，碳酸浓度保持不变；
（3）K_sp＝c²(M^＋)·c(CO₃^2-)(2分)  2(2分)  

试题分析：（1）相同条件下，因为 NH₄⁺+H₂ONH₃·HO+H⁺，酸能抑制NH₄⁺的水解，0.1 mol·L^－1 NH₄Al(SO₄)₂中c(NH₄⁺)小于0.1 mol·L^－1NH₄HSO₄中c(NH₄⁺)。
（2）①因在水中NH₄Al(SO₄)₂的水解，pH＜7，升高温度，水解程度最大，pH减小，故变化的曲线是A；
②20℃时，0.1 mol·L^－1NH₄Al(SO₄)₂溶液pH=3，c(H^＋)=10^－3mol·L^－1，由电荷守恒可知：
2c(SO₄^2-)+c(OH^－)=c(NH₄⁺)+3c(Al^3＋)+c(H^＋)，2c(SO₄^2-)－c(NH₄⁺)－3c(Al^3＋)＝c(H^＋) －c(OH^－)=(10^－3－10^-11)mol·L^－1。
（3）酸和碱加入水中对水的电离有抑制作用，生成盐时，存在NH₄⁺，水解，对水的电离有促进作用，加入100mLNaOH时正好生成正盐，水解程度最大，是a点；而b点需要多加入一些NaOH，因此c(Na^＋) >c(SO₄^2-)>c(NH₄⁺)>c(OH^－)＝c(H^＋)。
II．（1）pH=9时pc是HCO₃^-最高，浓度最大；（2）c(H^＋)增大后，CO₂＋H₂OH₂CO₃H^＋＋HCO₃^-平衡向左移动放出CO₂，碳酸浓度保持不变，pc=3；（3）因为M₂CO₃2M^＋+CO₃^2-，故K_sp＝c²(M^＋)·c(CO₃^2-)， (1×10^－5) ²·c(CO₃^2-)=1×10^－12，c(CO₃^2-)=1×10^－2 mol·L^－1_，故pc(CO₃^2-)=2。