Question

工业上通常把溶液中存在的CO

2- 3

和HCO

- 3

的总浓度称为总碱度．水中碱度的控制成为碳酸钠软化水处理法的关键．从理论上分析，碳酸在水中一般以3种形态存在，即H₂CO₃（CO₂）、CO

2- 3

 和HCO

- 3

．根据碳酸的平衡理论，不同pH值时水中的碳酸存在形态及含量见图．

（1）从图中推断NaHCO₃溶液呈

 

性（填“酸”、“碱”、或“中”），其原因是

 

．
（2）根据上图，下列叙述中正确的是：

 

A、HCO

- 3

既与强酸反应又与强碱反应．
B、1.0mol/L盐酸滴定1.0mol/L的碳酸钠溶液恰好反应时呈中性
C、二氧化碳在血液中多以HCO

- 3

的形式存在
D、在pH值为6.37及10.25时，溶液中的c（H₂CO₃）=c（HCO

- 3

）=c（CO

2- 3

）
（3）为了保证生产系统不产生结垢现象，要求体系中的c（CO₃^2-）≤0.3mmol/L，已知在该温度下K_sp（CaCO₃）=3.03×10^-9，则体系中的c（CO

2- 3

）的取值范围为

 

．
（4）转炉烟气洗涤水的pH通常在11左右，当某水样中总碱度为10mmol/L时，该水样能否保证不结垢？

 

理由是

 

，此时水溶液存在的阴离子浓度从大到小的顺序为

 

．

Answer 1

考点：盐类水解的原理,影响盐类水解程度的主要因素

专题：盐类的水解专题

分析：（1）根据图中溶液中碳酸氢根离子浓度最大时，溶液的pH情况来分析；
（2）A、HCO₃^-既与强酸反应又与强碱反应；
B、1.0mol/L盐酸滴定1.0mol/L的碳酸钠溶液恰好反应得到的溶液是碳酸氢钠和氯化钠；
C、正常人体血液pH保持在7.35～7.45，据此回答；
D、根据图示内容，在pH值为6.37及10.25时，溶液中的c（H₂CO₃）、c（HCO₃^-）、c（CO₃^2-）的浓度关系来回答；
（3）保证生产系统不产生结垢现象，即Qc≤Ksp即可；
（4）根据图中内容，离子的存在和溶液pH之间的关系结合沉淀的形成条件来回答．

解答： 解：（1）根据图中所示，PH约等于8时，c （HCO₃^-）最大，c （CO₃^2-）最少，碳酸氢根离子几乎不电离，溶液显示碱性，
故答案为：碱；PH约等于8时，c （HCO₃^-）最大，c （CO₃^2-）最少，说明HCO₃^-极少电离；
（2）A、HCO₃^-既与强酸反应生成二氧化碳和水，又与强碱反应生成碳酸盐和水，故A正确；
B、1.0mol/L盐酸滴定1.0mol/L的碳酸钠溶液恰好反应得到的溶液是碳酸氢钠和氯化钠，溶液不一定是中性的，故B错误；
C、正常人体血液pH保持在7.35～7.45，在此pH范围内，根据表中数据，二氧化碳在血液中多以碳酸氢根离子的形式存在，故C正确；
D、根据图示内容，在pH值为6.37及10.25时，溶液中的c（H₂CO₃）、c（HCO₃^-）、c（CO₃^2-）的浓度是不相等的，故D错误；
故选AC；
（3）根据沉淀形成条件，为了保证生产系统不产生结垢现象，即Qc≤Ksp，Ksp=c（Ca²⁺）?c（CO₃^2-），则c（CO₃^2-）≥1.01×10^-5，
故答案为：c （CO₃^2-）≥1.01×10^-5；
（4）根据表中信息知道，PH═11时，溶液中主要存在的是碳酸根离子和碳酸氢根离子，并且碳酸根离子大于碳酸氢根离子的浓度，即c （CO₃^2-）＞c （HCO₃^-）＞c （OH^-），根据C原子守恒，PH═11时，CO₃^2-占总碳元素含量的50%以上，并且浓度为CO₃^2-最低浓度的500倍以上，这样的环境足以保证CaCO₃沉淀，
故答案为：能；因为PH═11时，CO₃^2-占总碳元素含量的50%以上，浓度为CO₃^2-最低浓度的500倍以上，足以保证CaCO₃沉淀，即Ca²⁺有效去除；
c （CO₃^2-）＞c （HCO₃^-）＞c （OH^-）．

点评：本题考查学生盐的水解原理以及盐的水解的影响因素知识，注意知识的归纳和整理是关键，结合图象考查，增加了难度．