Question

现有常温下的0.1mol/L纯碱溶液．
（1）该溶液呈碱性的原因是（用离子方程式表示）

 

；
为了说明上述观点，请设计一个简单的实验，简述实验过程：

 

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（2）同学甲认为该溶液中Na₂CO₃的水解是微弱的，发生水解的CO₃ ^2-不超过其总量的10%．请设计实验证明该同学的观点是否正确：

 

；
（3）同学乙就该溶液中粒子之间的关系写出了下列四个关系式，其中正确的是

 

；
A．c（Na⁺）=2c（CO₃ ^2-）
B．c（CO₃ ^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃ ^-）＞c（H₂CO₃）
C．c（CO₃ ^2-）+c（HCO₃ ^-）=0.1mol/L
D．c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃ ^-）+2c（H₂CO₃）
（4）水解反应是典型的可逆反应，水解反应的化学平衡常数称为水解常数（用Kh表示），请写出Na₂CO₃第一步水解反应的水解常数的表示式：

 

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Answer 1

考点：盐类水解的原理,离子浓度大小的比较,物质检验实验方案的设计

专题：

分析：（1）碳酸根离子水解生成氢氧根离子溶液显碱性，设计实验有碳酸根离子时溶液显碱性，除去碳酸根离子后溶液不显碱性；
（2）用pH试纸测pH值计算水解产生的氢氧根离子的浓度；
（3）根据电荷守恒、物料守恒和质子守恒分析；
（4）水解平衡常数等于生成物浓度系数次幂之积与反应物浓度系数次幂之积的比．

解答： 解：（1）碳酸根离子水解生成氢氧根离子溶液显碱性，其水解方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，设计实验有碳酸根离子时溶液显碱性，除去碳酸根离子后溶液不显碱性，其操作为：取0.1mol/L的纯碱溶液少许于试管中，滴入几滴酚酞，溶液呈红色，再滴加足量BaCl₂溶液，若溶液红色退去，则证明纯碱溶液显碱性的原因是CO₃^2-水解；
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；取0.1mol/L的纯碱溶液少许于试管中，滴入几滴酚酞，溶液呈红色，再滴加足量BaCl₂溶液，若溶液红色退去，则证明纯碱溶液显碱性的原因是CO₃^2-水解；
（2）用pH试纸测pH值计算水解产生的氢氧根离子的浓度，其操作为：用pH试纸测0.1mol/L的Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则证明水解的CO₃^2-不超过其总量的10%，故答案为：用pH试纸测0.1mol/L的Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则证明水解的CO₃^2-不超过其总量的10%；
（3）A．根据物料守恒，碳元素在溶液中的形式有：CO₃^2-、HCO₃^-、H₂CO₃、所以c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故A错误；
B．溶液中存在两步水解：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，以第一步水解为主，所以c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H₂CO₃），故B正确；
C．根据物料守恒：c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）=0.1mol?L^-1，故C错误；
D．根据质子守恒：c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故D正确；
故答案为：BD；
（4）纯碱溶液中CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，则K_h=

c(HCO3-)．c(OH-)

c(CO32-)

，
故答案为：K_h=

c(HCO3-)．c(OH-)

c(CO32-)

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点评：本题考查了盐类水解的原理，溶液酸碱性的实验测定方法，溶液中的守恒关系的应用，题目难度中等，侧重于对学生基础知识的综合应用能力的考查．