Question

3．在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存．
（1）现将0.2mol•L^-1的HA酸溶液与0.1mol•L^-1 NaOH溶液等体积混合．若HA是HCN，溶液中c（Na⁺）＞c（CN^-），则该混合溶液c（H⁺）＜ c（OH^-）（填“＞”“＜”或“=”）．若HA是CH₃COOH，该混合溶液呈酸性，则c（CH₃COOH）＜c（CH₃COO^-）（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）浓度为0.1mol•L^-1的下列各物质的溶液中，c（NH₄⁺）由大到小的顺序是②④①③．（填序号）     ①NH₄Cl   ②（NH₄）₂SO₄   ③NH₃•H₂O   ④（NH₄）₂CO₃
（3）常温下在20mL 0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，溶液中含碳元素的各种微粒（CO₂因逸出未画出）物质的量分数（纵轴）随溶液pH变化的部分情况如图所示．
回答下列问题：
①人造血液的pH约为7.4，则CO₂在血液中主要以HCO₃^-的形式存在；c（OH-）c（HCO3-）c（CO32-）
②在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-（填“能”或“不能”）不能大量共存；
③已知在25℃时，CO₃^2-水解反应的平衡常数即水解常数K_h═2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1时，溶液的pH=9．

Answer 1

分析 （1）如HA是HCN，反应后为等浓度的HCN、NaCN的混合溶液，根据溶液呈电中性的角度比较离子浓度大小；
如HA是CH₃COOH，反应后为等浓度的CH₃COOH、CH₃COONa的混合溶液，该混合溶液呈酸性，说明醋酸的电离程度大于醋酸根的水解程度；
（2）氢离子抑制铵根离子水解、醋酸根离子促进铵根离子水解，一水合氨是弱电解质，相同浓度的溶液中一水合氨中铵根离子浓度最小；
（3）①根据图判断C元素存在形式；
②酸性条件下，能存在大量碳酸，碱性条件下，能存在大量碳酸根离子；
③常温下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反应生成碳酸氢钠，再与盐酸反应生成二氧化碳、水，以此分析解答．

解答 解：（1）如HA是HCN，反应后为等浓度的HCN、NaCN的混合溶液，根据溶液电中性原则可知c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CN^-）+c（OH^-），由于c（Na⁺）＞c（CN^-），则c（H⁺）＜c（OH^-）；如HA是CH₃COOH，反应后为等浓度的CH₃COOH、CH₃COONa的混合溶液，该混合溶液呈酸性，说明醋酸的电离程度大于醋酸根的水解程度，则c（CH₃COOH）＜c（CH₃COO^-），
故答案为：＜；＜；
（2）氢离子抑制铵根离子水解、醋酸根离子促进铵根离子水解，一水合氨是弱电解质，相同浓度的溶液中一水合氨中铵根离子浓度最小，浓度相等的这几种溶液中铵根离子浓度大小顺序是②＞①＞④＞③，故答案为：②＞①＞④＞③；
（3）①根据图知，人体血液的pH约为7.4，则CO₂在血液中多以HCO₃^-的形式存在，故答案为：HCO₃^-．
②H₂CO₃是二元弱酸，分步电离，电离方程式为：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-分别与H₂CO₃、CO₃^2-都能共存，酸性条件下，能存在大量碳酸，碱性条件下，存在大量碳酸根离子，因为二者存在环境不同，所以H₂CO₃和CO₃^2-在溶液中不能大量共存，
故答案为：不能；
③水解常数K_h=2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1时，c（OH^-）=10^-3mol/L，由Kw可知，c（H⁺）=10^-9mol/L，所以pH=9，故答案为：9．

点评 本题考查弱电解质的电离和盐类水解，侧重考查学生分析判断及识图能力，明确弱电解质电离及盐类水解原理是解本题关键，难点是（2）题离子浓度大小比较，题目难度中等．