Question

硫酸是强酸，中学阶段将硫酸在水溶液中看作完全电离．但事实是，硫酸在水中的第一步电离是完全的，第二步电离并不完全，其电离情况为：H₂SO₄=H⁺+HSO₄^-，HSO₄^-?H⁺+SO₄^2-．
请据此回答下列有关问题：
（1）Na₂SO₄溶液呈

 

（填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”）．
（2）写出下列反应的离子方程式
H₂SO₄溶液与BaCl₂溶液反应

 

；
H₂SO₄溶液与Na₂SO₄溶液反应

 

．
（3）在0.1mol?L^-1的Na₂SO₄溶液中，下列粒子浓度关系式正确的是

 

．（填编号）
A．c（SO₄^2-）+c（HSO₄^-）=0.1mol?L^-1
B．c（SO₄^2-）+c（HSO₄^-）=2c（Na⁺）
C．c（OH^-）=c（H⁺）+c（HSO₄^-）
D．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₄^-）
（4）已知0.1mol?L^-1的NaHSO₄溶液的pH=2，则0.1mol?L^-1的H₂SO₄溶液中SO₄^2-的浓度

 

0.01mol?L^-1（填“＞”“=”或“＜”），理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）硫酸根离子易水解而使硫酸钠溶液呈碱性；
（2）硫酸溶液中存在HSO₄^-离子，硫酸氢根离子和钡离子反应生成硫酸钡沉淀，氢离子和硫酸根离子反应生成硫酸氢根离子；
（3）任何溶液中都存在电荷守恒和物料守恒，根据电荷守恒和物料守恒分析；
（4）硫酸电离出的氢离子抑制硫酸氢根离子电离．

解答：解：根据硫酸的第一步电离是完全的：H₂SO₄=H⁺+HSO₄^-，第二步电离并不完全：HSO₄^-?H⁺+SO₄^2-，
（1）Na₂SO₄溶液中硫酸根离子易水解，所以溶液中存在SO₄^2-+H₂O?OH^-+HSO₄^-，导致溶液呈弱碱性，
故答案为：弱碱性；
（2）硫酸在溶液中电离出硫酸氢根离子，硫酸氢根离子和钡离子反应生成硫酸钡沉淀和氢离子，所以离子反应方程式为：HSO₄^-+Ba²⁺=BaSO₄↓+H⁺，硫酸根离子能和氢离子结合生成硫酸氢根离子，所以硫酸和硫酸钠反应生成硫酸氢钠，离子反应方程式为：H⁺+SO₄^2-=HSO₄^-，
故答案为：HSO₄^-+Ba²⁺=BaSO₄↓+H⁺；H⁺+SO₄^2-=HSO₄^-；
（3）A．溶液中存在物料守恒，根据物料守恒得c（SO₄^2-）+c（HSO₄^-）=0.1mol?L^-1，故A正确；
B．根据物料守恒得2c（SO₄^2-）+2c（HSO₄^-）=c（Na⁺），故B错误；
C．溶液中存在物料守恒2c（SO₄^2-）+2c（HSO₄^-）=c（Na⁺），存在电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₄^-）+2c（SO₄^2-），所以得c（OH^-）=c（H⁺）+c（HSO₄^-），故C正确；
D．溶液中存在电荷守恒，根据电荷守恒得c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₄^-）+2c（SO₄^2-），故D错误；
故答案为：AC；
（4）0.1mol?L^-1的NaHSO₄溶液的pH=2，说明硫酸氢钠溶液中硫酸氢根离子电离出的氢离子浓度为0.01mol/L，0.1mol?L^-1的H₂SO₄溶液中硫酸第一步完全电离出氢离子和硫酸氢根离子，第二步硫酸氢根离子部分电离，且第一步电离出的氢离子抑制第二步电离，所以0.1mol?L^-1的H₂SO₄溶液中SO₄^2-的浓度＜0.01mol?L^-1，
故答案为：＜；硫酸第一步电离产生的H⁺抑制了HSO₄^-的电离．

点评：本题考查了离子浓度大小的比较，明确硫酸的电离方式是解本题关键，结合物料守恒和电荷守恒来分析解答，注意硫酸第二步部分电离，为易错点．