Question

11．表是几种弱电解质的电离平衡常数、难溶电解质的溶度积Ksp（25℃）．

电解质	电离方程式	电离常数K	Ksp
H2CO3	H2CO3?HCO3-+H+ HCO3-?CO32-+H+	K1=4.31×10-7 K2=5.61×10-11	-
H3PO4	H3PO4?H2PO4-+H+ H2PO4-?HPO42-+H+ HPO42-?PO43-+H+	K1=7.52×10-3 K2=6.23×10-6 K3=2.20×10-13	-
C6H5OH	C6H5OH?C6H5O-+H+	1.1×10-10	-
NH3•H2O	NH3•H2O?OH-+NH4+	1.76×10-5	-
BaSO4	BaSO4（s）?Ba2++SO42-	-	1.1×10-10
BaCO3	BaCO3（s）?Ba2++CO32-	-	1×10-9

回答下列问题：
（1）写出C₆H₅OH与Na₃PO₄反应的离子方程式：C₆H₅OH+PO₄^3-=C₆H₅O^-+HPO₄^2-．
（2）25℃时，向10mL 0.01mol/LC₆H₅OH溶液中滴加V mL 0.1mol/L氨水，混合溶液中粒子浓度关系正确的是b（填序号）．
a．若混合液pH＞7，则V≥10
b．V=5时，2c（NH₃•H₂O）+2c（NH₄⁺）═c（C₆H₅OH）+c（C₆H₅O^-）
c．V=10时，混合液中水的电离程度小于0.01mol/L C₆H₅OH溶液中水的电离程度
d．若混合液pH＜7，则c（NH₄⁺）＞c（C₆H₅O^-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
（3）水解反应的化学平衡常数称为水解常数（用K_b表示），类比化学平衡常数的定义．25℃时，Na₂CO₃第一步水解反应的水解常数K_b=1.78×10^-4mol/L．
（4）如图所示，有T₁、T₂不同温度下两条BaSO₄在水中的沉淀溶解平衡曲线（已知BaSO₄的K_sp随温度升高而增大）．
①T₂＞ 25℃（填“＞”、“＜”或“=”）
②讨论T₁温度时BaSO₄的沉淀溶解平衡曲线，下列说法正确的是bc（填序号）．
a．加入Na₂SO₄不能使溶液由a点变为b点
b．在T₁曲线上方区域（不含曲线）任意一点时，均有BaSO₄沉淀生成
c．蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点（不含a、b）
d．升温可使溶液由b点变为d点
③某课外活动小组为探究BaSO₄的溶解度，分子将足量的BaSO₄放入：
a.5mL水
b.20mL 0.5mol•L^-1的Na₂SO₄溶液
c.40mL 0.2mol•L^-1的Ba（OH）₂溶液
d.40mL 0.1mol•L^-1的H₂SO₄溶液中，溶解至饱和
以上各溶液中，c（Ba²⁺）的大小顺序正确的是A，BaSO₄的溶解度的大小顺序为C（填序号）．
A．c＞a＞d＞b          B．c＞a＞b＞d      C．a＞d＞c＞b        D．a＞c＞d＞b
④在BaCO₃和BaSO₄混合物悬浊液中，c（SO₄^2-）与c（CO₃^2-）之比为0.11（或1.1×10^-1）．

Answer 1

分析 （1）溶液酸性强弱H₃PO₄＞H₂PO₄^-＞C₆H₅OH＞HPO₄^2-，C₆H₅OH与Na₃PO₄反应生成苯酚钠和HPO₄^2-；
（2）25℃时，向10mL 0.01mol/LC₆H₅OH溶液中滴加V mL 0.1mol/L氨水恰好反应生成苯酚铵，电离平衡常数可知苯酚电离程度小，
a．pH＞7，溶液显示碱性，则溶液中一定满足：c（OH^-）＞c（H⁺）；
b．V=5时反应后得到等浓度苯酚溶液和苯酚铵溶液的混合溶液，物料守恒分析；
c．二者恰好反应生成苯酚铵，溶液显示碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺）、c（NH₄⁺）＞c（C₆H₅O^-）；
d．若混合溶液PH＜7，则苯酚一定过量，根据混合液中的物料守恒判断；
（3）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；
（4）①根据图片知，温度越高，硫酸钡的溶度积常数越大，根据T₂时硫酸钡溶度积常数与 25°C时溶度积常数比较判断；
②a．硫酸钠抑制硫酸钡电离；
b．在T₁曲线上方区域（不含曲线）为过饱和溶液；
c．蒸发溶剂，增大溶液中溶质的浓度，温度不变，溶度积常数不变；
d．升温增大溶质的溶解，溶液中钡离子、硫酸根离子浓度都增大；
③含有相同的离子能抑制硫酸钡的溶解，难溶物质向更难溶物质进行转化，硫酸根离子或钡离子浓度越大，硫酸钡的溶解度越小；  
④在BaCO₃和BaSO₄混合物悬浊液中，c（SO₄^2-）与c（CO₃^2-）之比为可以依据溶度积常数计算，c（CO₃^2-）：c（SO₄^2-）=$\frac{Ksp（BaC{O}_{3}）}{Ksp（BaS{O}_{4}）}$．

解答 解：（1）电离平衡常数比较分析可知溶液酸性强弱H₃PO₄＞H₂PO₄^-＞C₆H₅OH＞HPO₄^2-，较强酸制备较弱酸的原理可知C₆H₅OH与Na₃PO₄反应生成苯酚钠和HPO₄^2-，反应的离子方程式为：C₆H₅OH+PO₄^3-=C₆H₅O^-+HPO₄^2-，
故答案为：C₆H₅OH+PO₄^3-=C₆H₅O^-+HPO₄^2-；
（2）氨水的电离平衡常数大于苯酚的电离平衡常数，所以C₆H₅O^-水解程度大于NH₄⁺的水解程度，因此溶液显碱性，
a．溶液的pH＞7时，溶质可能为苯酚铵或苯酚铵与氨水的混合液，V≥10，也可以是苯酚铵和苯酚混合溶液，V＜10，则溶液中一定存在c（OH^-）＞c（H⁺），故a错误；
b．V=5时反应后得到等浓度苯酚溶液和苯酚铵溶液的混合溶液，苯酚过量，溶液中存在物料守恒，2c（NH₃•H₂O）+2c（NH₄⁺）═c（C₆H₅OH）+c（C₆H₅O^-），故b正确；
c．V=10时，二者恰好反应生成苯酚铵溶液，C₆H₅O^-水解程度大于NH₄⁺的水解程度，因此溶液显碱性，苯酚电离出的氢离子抑制水的电离，混合液中水的电离程度大于0.01mol/L C₆H₅OH溶液中水的电离程度，故c错误；
d．若混合溶液PH＜7，则苯酚一定过量，溶液中离子浓度大小c（C₆H₅O^-）＞c（NH₄⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）或c（C₆H₅O^-）＞c（H⁺）＞＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-），故d错误；
故答案为：b；
（3）Na₂CO₃第一步水解反应的水解离子方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，K_h=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{K{a}_{2}}$=$\frac{1{0}^{-14}}{5.61×1{0}^{-11}}$=1.78×10^-4，
故答案为：1.78×10^-4；
（4）①25°C时硫酸钡的K_sp=1.07×10^-10，根据图片知，温度越高，硫酸钡的离子积常数越大，T₂ 时硫酸钡的溶度积常数=1.0×10^-4×5.0×10^-5=5×10^-9＞1.07×10^-10，所以该温度大于25℃，故答案为：＞；
②a．硫酸钠抑制硫酸钡电离，硫酸根离子浓度增大，导致溶液中钡离子浓度减小，所以可以使溶液由a点变为b点，故a错误；
b．在T₁曲线上方区域（不含曲线）为过饱和溶液，所以有晶体析出，故b正确；
c．蒸发溶剂，增大溶液中溶质的浓度，温度不变，溶度积常数不变，所以蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点（不含a、b），故c正确；
d．升温增大溶质的溶解，溶液中钡离子、硫酸根离子浓度都增大，故d错误；
故选bc，
故答案为：bc；
 ③根据难溶电解质的溶度积常数知，溶液中硫酸根离子浓度越大，硫酸钡的溶解度越小，钡离子浓度越低，氢氧化钡能抑制硫酸钡的电离，但氢氧化钡溶液中含有钡离子，所以钡离子浓度最大；水中的钡离子浓度次之；硫酸钠溶液和硫酸溶液中都含有硫酸根离子，抑制硫酸钡的电离，硫酸钠中的硫酸根浓度大于硫酸中的浓度，所以硫酸钠溶液中钡离子的浓度小于硫酸溶液中钡离子浓度，所以钡离子浓度大小顺序是：c＞a＞d＞b，故选A，硫酸钡溶液中加入硫酸根离子和钡离子都会导致硫酸钡的沉淀溶解平衡逆移，硫酸钡的溶解度减小，硫酸根离子或钡离子浓度越大，硫酸钡的溶解度越小，所以BaSO₄的溶解度的大小顺序：a＞d＞c＞b，故选C，
故答案为：A；C；
④在BaCO₃和BaSO₄混合物悬浊液中，c（SO₄^2-）与c（CO₃^2-）之比为可以依据溶度积常数计算，c（SO₄^2-）：c（CO₃^2-）=$\frac{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$×$\frac{c（B{a}^{2+}）}{c（B{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（BaS{O}_{4}）}{Ksp（BaC{O}_{3}）}$=1.1×10^-10：1×10^-9=0.11（或1.1×10^-1），
故答案为：0.11（或1.1×10^-1）．

点评 本题考查较综合，涉及弱电解质电离、难溶物的溶解平衡、盐类水解等知识点，根据弱酸电离平衡常数及弱酸根离子水解程度的关系来分析解答，明确难溶物溶解平衡曲线变化趋势、纵横坐标的含义，知道不饱和转化为饱和溶液的方法，题目难度中等．