Question

3．常温下，将等体积，等物质的量浓度的NH₄HCO₃与NaCl溶液混合，溶液呈碱性．
（1）请比较此混合溶液中各离子的大小关系、电荷守恒表达式、与碳元素和钠元素有关的物料守恒表达式、与碳元素和氮元素有关的物料守恒表达式．
（2）若混合溶液中析出部分NaHCO₃晶体，过滤，所得滤液pH＜7，请比较此滤液中各离子的大小关系、电荷守恒表达式、与碳元素和钠元素有关的物料守恒表达式．

Answer 1

分析 常温下，将等体积，等物质的量浓度的NH₄HCO₃与NaCl溶液混合，溶液呈碱性，说明NH₄⁺水解程度小于HCO₃^-水解程度，
（1）二者混合没有碳酸氢钠析出时，溶液呈碱性，溶液中存在c（OH^-）＞c（H⁺），也说明NH₄⁺水解程度小于HCO₃^-水解程度，HCO₃^-能电离但程度更小，Na⁺、Cl^-不水解；
溶液中含有C元素的微粒有HCO₃^-、CO₃^2-、H₂CO₃，含有N元素的微粒有NH₄⁺、NH₃．H₂O，根据电荷守恒和物料守恒判断；
（2）若混合溶液中析出部分NaHCO₃晶体，溶液中溶质为NH₄HCO₃、NH₄Cl、NaCl，过滤，所得滤液pH＜7，则存在c（OH^-）＜c（H⁺），钠离子、氯离子不水解，溶液中含有C元素的微粒有HCO₃^-、CO₃^2-、H₂CO₃，结合物料守恒、电荷守恒判断．

解答 解：常温下，将等体积，等物质的量浓度的NH₄HCO₃与NaCl溶液混合，溶液呈碱性，说明NH₄⁺水解程度小于HCO₃^-水解程度，
（1）二者混合时没有碳酸氢钠析出时，因为溶液呈碱性，溶液中存在c（OH^-）＞c（H⁺），也说明NH₄⁺水解程度小于HCO₃^-水解程度，HCO₃^-能电离但程度更小，Na⁺、Cl^-不水解，溶液中离子浓度大小顺序是c（Na⁺）=c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）；
溶液中存在的电荷守恒为c（H⁺）+c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HCO₃^-）+c（Cl^-）+2c（CO₃^2-），
溶液中含有C元素的微粒有HCO₃^-、CO₃^2-、H₂CO₃，
碳元素和钠元素有关的物料守恒为c（Na⁺）=c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）+c（CO₃^2-），
含有N元素的微粒有NH₄⁺、NH₃．H₂O，
碳元素和氮元素有关的物料守恒为c（NH₃．H₂O）+c（NH₄⁺）=c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）+c（CO₃^2-），
故答案为：c（Na⁺）=c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）；
c（H⁺）+c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HCO₃^-）+c（Cl^-）+2c（CO₃^2-）；
c（Na⁺）=c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）+c（CO₃^2-）；
c（NH₃．H₂O）+c（NH₄⁺）=c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）+c（CO₃^2-）；
（2）若混合溶液中析出部分NaHCO₃晶体，溶液中溶质为NH₄HCO₃、NH₄Cl、NaCl，过滤，所得滤液pH＜7，则存在c（OH^-）＜c（H⁺），Na⁺、Cl^-不水解，
溶液中存在的离子浓度大小顺序是c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）；
溶液中存在的电荷守恒为c（H⁺）+c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HCO₃^-）+c（Cl^-）+2c（CO₃^2-）；
溶液中含有C元素的微粒有HCO₃^-、CO₃^2-、H₂CO₃，因为有碳酸氢钠析出，所以存在的C、Na元素之间的原子守恒为c（Na⁺）=c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）+c（CO₃^2-）；
故答案为：c（Cl^-）＞c（NH₄⁺）＞c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）；
c（H⁺）+c（Na⁺）+c（NH₄⁺）=c（OH^-）+c（HCO₃^-）+c（Cl^-）+2c（CO₃^2-）；
c（Na⁺）=c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）+c（CO₃^2-）．

点评 本题考查离子浓度大小比较、溶液中存在的守恒，明确溶液中溶质及其性质、溶液酸碱性是解本题关键，注意离子水解程度相对大小，难点是判断离子浓度大小，注意（2）题析出部分碳酸氢钠，导致溶液中溶质发生变化，为易错点．