Question

常温下，某水溶液M中存在的离子有：Na⁺、A^2-、HA^-、H⁺、OH^-，存在的分子有H₂O、H₂A．根据题意回答下列问题：
（1）写出溶液中与H₂A有关的电离方程式

 

．
（2）若溶液M由10mL 2mol?L^-1NaHA溶液与10mL 2mol?L^-1NaOH溶液混合而得，则溶液M的pH

 

7（填“＞”、“＜”或“=”），溶液中离子浓度由大到小顺序为

 

．
已知K_sp（BaA）=1.8×10^-10，向该混合溶液中加入10mL 1mol?L^-1BaCl₂溶液，混合后溶液中的Ba²⁺浓度为

 

mol?L^-1．
（3）若溶液M由下列三种情况：①0.01mol?L^-1的H₂A溶液；②0.01mol?L^-1的NaHA溶液；③0.02mol?L^-1的HCl与0.04mol?L^-1的NaHA溶液等体积混合液，则三种情况的溶液中H₂A分子浓度最大的为

 

；pH由大到小的顺序为

 

．
（4）溶液M由pH=3的H₂A溶液V₁ mL与pH=11的NaOH溶液V₂ mL混合而得，混合溶液

c(H+)

c(OH-)

=10⁴，V₁与V₂的大小关系为

 

（填“大于”“等于”“小于”或“均有可能”）．

Answer 1

考点：酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算,弱电解质在水溶液中的电离平衡

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）溶液中存在A^2-、HA^-、H₂A，说明H₂A是二元弱酸，在水溶液中存在两步电离平衡；
（2）二者恰好反应生成1mol/LNa₂A，弱酸根离子水解导致溶液呈碱性，溶液中存在电荷守恒，根据电荷守恒判断离子浓度大小；根据A原子守恒得n（Na₂A）=n（NaHA）=2mol/L×0.01L=0.02mol，n（BaCl₂）=1mol/L×0.01L=0.01mol，Na₂A+BaCl₂=2NaCl+BaA↓，根据方程式知，BaCl₂完全反应生成沉淀，剩余n（Na₂A）=0.01mol，
A^2-水解但较微弱，所以溶液中c（A^2-）≈

0.01mol

0.03L

=

1

3

mol/L，根据溶度积常数计算c（Ba²⁺）；
（3）③中溶质为物质的量浓度均为0.01mol/L的NaCl、NaHA、H₂A，NaHA、H₂A相互抑制，弱酸电离程度较小；
（4）混合溶液

c(H+)

c(OH-)

=10⁴，说明溶液呈酸性，则酸过量．

解答： 解：（1）溶液中存在A^2-、HA^-、H₂A，说明H₂A是二元弱酸，在水溶液中存在两步电离平衡，电离方程式为H₂A?H⁺+HA^-，HA^-?H⁺+A^2-，故答案为：H₂A?H⁺+HA^-，HA^-?H⁺+A^2-；
（2）二者恰好反应生成1mol/LNa₂A，弱酸根离子水解导致溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），溶液中存在电荷守恒，根据电荷守恒得c（Na⁺）＞c（A^2-），酸根离子两步水解都生成氢氧根离子，只有一步水解生成HA^-，所以c（OH^-）＞c（HA^-），则溶液中离子浓度大小顺序是c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺）；
根据A原子守恒得n（Na₂A）=n（NaHA）=2mol/L×0.01L=0.02mol，n（BaCl₂）=1mol/L×0.01L=0.01mol，Na₂A+BaCl₂=2NaCl+BaA↓，根据方程式知，BaCl₂完全反应生成沉淀，剩余n（Na₂A）=0.01mol，
A^2-水解但较微弱，所以溶液中c（A^2-）≈

0.01mol

0.03L

=

1

3

mol/L，根据溶度积常数得c（Ba²⁺）=

1.8×10-10

1 3

mol/L=5.4×10^-10mol/L；
故答案为：＞；c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺）；5.4×10^-10；
（3）③中溶质为物质的量浓度均为0.01mol/L的NaCl、NaHA、H₂A，NaHA、H₂A相互抑制，弱酸电离程度较小，酸式酸根离子水解程度更小，所以这三种溶液中H₂A分子浓度最大的为③；
①为酸溶液，pH最小，②为盐溶液、③为酸和盐的混合溶液，所以pH③＜②，则这三种溶液pH大小顺序是②＞③＞①，
故答案为：③；②＞③＞①；
（4）混合溶液

c(H+)

c(OH-)

=10⁴，说明溶液呈酸性，则酸过量，H₂A为弱酸，pH=3的H₂A溶液浓度远远大于pH=11的NaOH溶液，要使溶液呈酸性，二者体积关系不确定，大于、小于或等于时酸可能都过量，故答案为：均有可能．

点评：本题以弱电解质电离为载体考查离子浓度大小比较，同时考查学生分析、计算能力，正确判断电解质溶液中溶质的性质是解本题关键，注意（2）中c（OH^-）、c（HA^-）相对大小判断方法，注意（2）中Na₂A、BaCl₂发生反应，且混合后溶液体积增大，导致溶液中溶质浓度降低，这些都是易错点．