Question

4．pC类似pH，是指溶液中溶质物质的量浓度的常用对数的负值，如某溶液的浓度为1×10^-2mol/L，则溶液中该溶质的pC=-lg1×10^-2=2．已知H₂RO₃溶液中存在的化学平衡为：RO₂（g）+H₂O?H₂RO₃?H⁺+HRO₃^-，HRO₃^-?H⁺+RO₃^2-．图1为H₂RO₃饱和溶液的pC-pH图．请回答下列问题：

（1）在pH=2～4时，H₂RO₃溶液中主要存在的离子为：H⁺、HRO₃^-；
（2）H₂RO₃一级电离平衡常数的数值K_a1≈1×10^-6；
（3）已知：298K时，H₂RO₃的电离常数K_a2=5.6×10^-11．观察图1判断NaHRO₃溶液呈碱性；再通过计算，利用电离、水解平衡常数说明理由K_h=$\frac{c（{H}_{2}R{O}_{3}）c（O{H}^{-}）}{c（HR{{O}_{3}}^{-}）}$=$\frac{Kw}{K{a}_{1}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-6}}$=10^-8＞K_a2，HRO₃^-水解程度大于电离程度，故溶液呈碱性．
（4）一定浓度的NaHRO₃和Na₂RO₃混合溶液是一种“缓冲溶液”，在这种溶液中加入少量的强酸或强碱，溶液的pH变化不大，其原因是在该溶液中加入少量的酸，使平衡：HRO₃^-?H⁺+RO₃^2-向左移动，结果溶液中H⁺浓度增加很少；若在溶液中加入少量的碱，使平衡HRO₃^-?H⁺+RO₃^2-向右移动，结果溶液中OH^-浓度也增加不大．
（5）一定温度下，三种盐MRO₃（M：Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺）的沉淀溶解曲线如图2所示．已知：p（M²⁺）=-lg c（M²⁺），p（RO₃^2-）=-lgc（RO₃^2-）
①MgRO₃、CaRO₃、MnRO₃的K_sp由大到小的顺序为Ksp（MgRO₃）＞Ksp（CaRO₃）＞Ksp（MnRO₃）．
②a 点时c（Mg²⁺）＞c（RO₃^2-） （填“＞”或“＜”或“=”），此时MgRO₃溶液未达饱和（填“己达饱和”或“未达饱和”）
③现欲将某溶液中的Mn²⁺以MnRO₃盐的形式沉淀完全（溶液中Mn²⁺离子的浓度小于l×10^-5mol/L），则最后溶液中的p（RO₃^2-）的范围是＜7．

Answer 1

分析 （1）在pH=2～4时从图形分析判断，主要存在微粒为H⁺、HRO₃^-、H₂RO₃；
（2）H₂RO₃一级电离平衡常数Ka1=$\frac{c（{H}^{+}）c（HR{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}R{O}_{3}）}$，结合图象数据计算；
（3）观察图1判断NaHRO₃溶液PH大于7溶液显碱性；利用电离、水解平衡常数计算分析判断；
（4）一定浓度的NaHRO₃和Na₂RO₃混合溶液是一种“缓冲溶液”，溶液中存在电离平衡和水解平衡，相互抑制，在这种溶液中加入少量的强酸或强碱，溶液的pH变化不大；
（5）①溶度积常数=c（M²⁺）c（RO₃^2-），图象分析可知大小；
②a点可表示MgRO₃的不饱和溶液，p（M²⁺）＜p（RO₃^2-），pM数值越小，实际浓度越大；
③图象计算溶度积常数Ksp=c（Mn²⁺）c（RO₃^2-）=10^-12，将某溶液中的Mn²⁺以MnRO₃盐的形式沉淀完全，溶液中Mn²⁺离子的浓度小于l×10^-5mol/L，计算得到RO₃^2-浓度，得到p（RO₃^2-）的范围；

解答 解：（1）在pH=2～4时，H₂RO₃溶液中主要存在的离子为H⁺、HRO₃^-，
故答案为：H⁺、HRO₃^-；
（2）H₂RO₃一级电离平衡常数随温度变化，不随浓度变化，图象中分析可知Ka1=$\frac{c（{H}^{+}）c（HR{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}R{O}_{3}）}$=c（H⁺）=1×10^-6，
故答案为：1×10^-6；
（3）已知：298K时，H₂RO₃的电离常数K_a2=5.6×10^-11．观察图1判断NaHRO₃溶液呈碱性，水解为：HRO₃^-+H₂O?H₂RO₃+OH^-，K_h=$\frac{c（{H}_{2}R{O}_{3}）c（O{H}^{-}）}{c（HR{{O}_{3}}^{-}）}$=$\frac{Kw}{K{a}_{1}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-6}}$=10^-8＞K_a2，HRO₃^-水解程度大于电离程度，故溶液呈碱性，
故答案为：碱性；K_h=$\frac{c（{H}_{2}R{O}_{3}）c（O{H}^{-}）}{c（HR{{O}_{3}}^{-}）}$=$\frac{Kw}{K{a}_{1}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-6}}$=10^-8＞K_a2，HRO₃^-水解程度大于电离程度，故溶液呈碱性；
（4）一定浓度的NaHRO₃和Na₂RO₃混合溶液是一种“缓冲溶液”，在这种溶液中加入少量的强酸或强碱，溶液的pH变化不大，其原因是：在该溶液中加入少量的酸，使平衡：HRO₃^-?H⁺+RO₃^2-向左移动，结果溶液中H⁺浓度增加很少；若在溶液中加入少量的碱，使平衡HRO₃^-?H⁺+RO₃^2-向右移动，结果溶液中OH^-浓度也增加不大，
故答案为：在该溶液中加入少量的酸，使平衡：HRO₃^-?H⁺+RO₃^2-向左移动，结果溶液中H⁺浓度增加很少；若在溶液中加入少量的碱，使平衡HRO₃^-?H⁺+RO₃^2-向右移动，结果溶液中OH^-浓度也增加不大；
（5）①溶度积常数=c（M²⁺）c（RO₃^2-），MgRO₃、CaRO₃、MnRO₃的K_sp由大到小的顺序为Ksp（MgRO₃）＞Ksp（Ca RO₃）＞Ksp（Mn RO₃），
故答案为：Ksp（MgRO₃）＞Ksp（Ca RO₃）＞Ksp（Mn RO₃）；
②a点可表示MgRO₃的不饱和溶液，p（M²⁺）＜p（RO₃^2-），pM数值越小，实际浓度越大；图象可知c（Mg²⁺）＞c（RO₃^2-），此时MgRO₃溶液未达到饱和溶液，
故答案为：＞，未达饱和；
③图象计算溶度积常数Ksp=c（Mn²⁺）c（RO₃^2-）=10^-12，将某溶液中的Mn²⁺以MnRO₃盐的形式沉淀完全，溶液中Mn²⁺离子的浓度小于l×10^-5mol/L，计算得到RO₃^2-浓度c（RO₃^2-）=10^-7mol/L，得到p（RO₃^2-）的范围＜7，
故答案为：＜7；

点评 本题考查了弱电解质电离平衡、盐类水解、电离平衡常数计算和溶度积常数计算，主要是图象的分析应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．