Question

运用化学反应原理研究溶液的组成与性质具有重要意义．请回答下列问题：
（1）用惰性电极电解含有NaHCO₃的NaCl溶液，假设电解过程中
产生的气体全部逸出，测得溶液pH变化如图所示．则在0→t₁
时间内，阳极反应式为

 

，溶液pH升高比较缓慢的原因是（用离子方程式回答）

 

．
（2）含氨废水易引发水体富营养化．向NH₄C1溶液中加入少量NaOH固体，溶液中

[NH3?H2O]

[NH4+][OH-]

 

（填“增大”“减小”或“不变）；25℃时，NH₃?H₂O
的电离平衡常数K_b=1.8×10^-5mo1?L^-1，该温度下，1mo1?L^-1的NH₄C1溶液中c（H⁺）=

 

 mol?L^-1．（已知

5.56

≈2.36）
（3）如果粗盐中SO₄^2-含量较高，精制过程需添加钡试剂除去SO₄^2-，该钡试剂可选用下列试剂中的

 

．
a．Ba（OH）₂            b．Ba（NO₃）₂           c．BaCl₂
现代工艺中更多使用BaCO₃除SO₄^2-，请写出发生反应的离子方程式

 

．
（4）某工业生产中，向含有大量Ca²⁺、Mn²⁺的溶液中加入足量NH₄HCO₃，生成MnCO₃沉淀和CO₂，写出该反应的离子方程式

 

，剩余溶液中

c(Ca2+)

c(Mn2+)

＜

 

．
[已知K_sp（MnCO₃）=1×10^-11（mol?L^-1）²，K_sp（CaCO₃）=5×10^-9（mol?L^-1）²]．

Answer 1

考点：电解原理,弱电解质在水溶液中的电离平衡,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,物质的分离、提纯和除杂

专题：电离平衡与溶液的pH专题,电化学专题

分析：（1）用惰性电极电解混合溶液时，分两段进行，第一段：相当于电解氯化钠溶液，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，同时生成氢氧化钠，氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠和水，当氯离子完全析出后，发生第二段电解，第二段电解：相当于电解碳酸氢钠和碳酸钠的混合液，阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，实际上相当于电解水；
（2）

[NH3?H2O]

[NH4+][OH-]

为NH₃?H₂O电离平衡常数的倒数，温度不变，常数不变，NH₄Cl溶液中存在NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，结合NH₃?H₂O电离平衡常数以及Kw计算；
（3）添加钡试剂除去SO₄^2-，注意不能引入新的杂质；BaCO₃与硫酸根离子反应生成BaSO₄；
（4）依据原子守恒结合反应特征分子推断反应产物，根据沉淀溶解平衡常数的关系进行计算．

解答： 解：（1）在0→t₁时间内，相当于电解氯化钠溶液，阳极上氯离子放电，电极反应式为2Cl^--2e^-═Cl₂↑，阴极上氢离子放电，电极反应式为：2H⁺+2e^-═H₂↑；
用惰性电极电解氯化钠溶液时，阳极上析出氯气，阴极上析出氢气，同时溶液中还有氢氧化钠生成，氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠，离子反应方程式为OH^-+HCO₃^-═H₂O+CO₃^2-，所以溶液pH升高比较缓慢，故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（2）

[NH3?H2O]

[NH4+][OH-]

为NH₃?H₂O电离平衡常数的倒数，温度不变，常数不变，
已知①NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，K_b=1.8×10^-5mol?L^-1，
②H₂O?H⁺+OH^-，Kw=1.0×10^-14，
则②-①可得NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，K=

1×10-14

1.8×10-5

=

1

1.8

×10^-9，
则1mol?L^-1的NH₄Cl溶液中c（H⁺）=

K×c(NH4+)

=

1 1.8 ×10-9×1

mol/L=2.36×10^-5mol?L^-1，
故答案为：2.36×10^-5；
（3）添加钡试剂除去SO₄^2-，注意不能引入新的杂质，选Ba（NO₃）₂会引入杂质硝酸根离子，所以该钡试剂不能选用，BaCO₃与硫酸根离子反应生成BaSO₄，BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）+CO₃ ^2-（aq）；
故答案为：ac；BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）+CO₃ ^2-（aq）；
（4）锰离子和碳酸氢根离子之间可以发生双水解反应，即Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+H₂O+CO₂↑，K_sp（MnCO₃）=c（Mn²⁺）?c（CO₃^2-）=1×10^-11（mol?L^-1）²，K_sp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）?c（CO₃^2-）=5×10^-9（mol?L^-1）²，两式子相除，得到：剩余溶液中

c(Ca2+)

c(Mn2+)

＜500，故答案为：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+H₂O+CO₂↑；500．

点评：本题考查较为综合，涉及电化学知识、弱电解质的电离以及沉淀溶解平衡，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，难度较大，注意相关计算公式的运用．