Question

2．硫酸是强酸，中学阶段将硫酸在水溶液中看作完全电离．但事实是，硫酸在水中的第一步电离是完全的，第二步电离并不完全，其电离情况为：H₂SO₄=H⁺+HSO₄^-，HSO₄^-?H++SO₄^2-．
请回答下列有关问题：
（1）Na₂SO₄溶液呈碱性（“酸性”、“中性”或“碱性”），其理由是SO₄^2-+H₂O?HSO₄^-+OH^-用离子方程式表示）；
NaHSO₄溶液呈酸性（“酸性”、“中性”或“碱性”），其理由是HSO₄^-电离大于水解（HSO₄^-电离大于水解、HSO₄^-水解大于电离、HSO₄^-只电离不水解或HSO₄^-只水解不电离）；
（2）H₂SO₄溶液与BaCl₂溶液反应的离子方程式为Ba²⁺+HSO₄^-═BaSO₄↓+H⁺；
（3）在0.10mol?L^-1的Na₂SO₄溶液中，下列离子浓度关系正确的是BCD（填写编号）；
A．[Na⁺]=[SO₄^2-]+[HSO₄^-]+[H₂SO₄]B．[OH^-]=[HSO₄^-]+[H⁺]
C．[Na⁺]+[H⁺]=[OH^-]+[HSO₄^-]+2[SO₄^2-]D．[Na⁺]=2[SO₄^2-]+2[HSO₄^-]
（4）写出NaHSO₄溶液中溶质电离常数（Ka）的表达式$\frac{c（{H}^{+}）c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（HS{{O}_{4}}^{-}）}$；
（5）若25℃时，0.10mol?L^-1的NaHSO₄溶液中[SO₄^2-]=0.029mol?L^-1，则0.10mol?L^-1的H₂SO₄溶液中[SO₄^2-]＜0.029mol?L^-1（填“＜”、“＞”或“=”），其理由是H₂SO₄═HSO₄^-+H⁺电离出的H⁺抑制HSO₄^-的电离
（6）如果25℃时，0.10mol?L^-1H₂SO₄溶液的pH=-lg0.11，则0.10mol?L^-1的H₂SO₄液中[SO₄^2-]=0.01mol?L^-1．

Answer 1

分析 （1）硫酸钠中硫酸根离子能水解，呈碱性；NaHSO₄溶液中HSO₄^-电离大于水解；
（2）H₂SO₄溶液与BaCl₂溶液反应生成硫酸钡沉淀；
（3）Na₂SO₄溶液存在电荷守恒、物料守恒和质子守恒；
（4）根据电离平衡常数公式计算；
（5）依据硫酸在水中的第一步电离是完全的，第二步电离并不完全，结合平衡移动分析判断；
（6）依据氢离子浓度对硫酸氢根离子的电离平衡影响分析判断．

解答 解：（1）Na₂SO₄溶液存在SO₄^2-+H₂O?OH^-+HSO₄^-，溶液呈弱碱性，NaHSO₄溶液中HSO₄^-电离大于水解，溶液呈酸性，
故答案为：碱性；SO₄^2-+H₂O?HSO₄^-+OH^-；酸性；HSO₄^-电离大于水解；
（2）硫酸溶液中存在HSO₄^-离子，难电离，硫酸与氯化钡溶液反应的离子方程式为：HSO₄^-+Ba²⁺=BaSO₄↓+H⁺，故答案为：Ba²⁺+HSO₄^-═BaSO₄↓+H⁺；
（3）在0．l0mol•L^-1的Na₂SO₄溶液中离子浓度关系：
A．溶液中硫酸完全电离，溶液中没有H₂SO₄分子，故A错误；
B．溶液中存在质子守恒为：c（OH^-）=c（ HSO₄^-）+c（H⁺），故B正确；
C．溶液中存在电荷守恒：c（ Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₄^-）+2c（SO₄^2-），故C正确；
D．依据物料守恒，c（ Na⁺）=2c（SO₄^2-）+2c（HSO₄^-），故D正确；
故答案为：BCD； 
（4）NaHSO₄溶液中存在硫酸氢根离子的电离平衡：HSO₄^-?H⁺+SO₄^2-，其Ka=$\frac{c（{H}^{+}）c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（HS{{O}_{4}}^{-}）}$，故答案为：$\frac{c（{H}^{+}）c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（HS{{O}_{4}}^{-}）}$；
（5）25℃时，0.10mol•L^-1的NaHSO₄溶液中c（ SO₄^2-）=0.029mol•L^-1，则0.10mol•L^-1的H₂SO₄溶液中氢离子浓度比硫酸氢钠溶液中大，对硫酸氢根离子电离平衡起到抑制作用，c（ SO₄^2-）＜0.029mol•L^-1，
故答案为：＜；H₂SO₄═HSO₄^-+H⁺电离出的H⁺抑制HSO₄^-的电离；
（6）若25℃时，0.10mol•L^-1H₂SO₄溶液的pH=-lgO.11，C（H⁺）=0.11mol/L；依据：①H₂SO₄=H⁺+HSO₄^-，②HSO₄^-?H⁺+S0₄^2-．①电离出的氢离子浓度为0.10mol/L；所以②电离出的氢离子浓度为0.11mol/L-0.1．mol/L=0.01mol/L；则0.10mol•L^-1的H₂SO₄溶液中c（SO₄^2-）=0.01mol/L，故答案为：0.01．

点评 本题以信息给予为载体考查了弱电解质的电离，注意硫酸第二步电离特点，再结合电离平衡常数公式计算硫酸氢根离子电离平衡常数，为易错题．