Question

2．CO₂是温室气体，可用NaOH溶液吸收得到Na₂CO₃或NaHCO₃
①Na₂CO₃俗称纯碱，因CO₃^2-水解而使其水溶液呈碱性，试写出CO₃^2-水解的离子方程式（忽略第二步水解）CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-，其水解反应的平衡常数（即水解常数）的表达式为K_h=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$
②已知25℃时，K_h=2×10^-4mol/L，则当溶液中c（HCO₃-）：c（CO₃^2-）=2：1时，试求溶液的pH=10．
③0.1mol/L Na₂CO₃溶液中c（OH-）-c（H⁺）=c（HCO₃^- ）+2c（H₂CO₃）（用含c（HCO₃^-）、c（H₂CO₃）的关系式表示）
④向 Na₂CO₃溶液中加入明矾会产生沉淀和气体，请写出相关的离子方程式．

Answer 1

分析 ①碳酸钠是强碱弱酸盐，能发生水解生成碳酸氢钠和氢氧化钠而使溶液呈碱性；水解平衡常数等于生成物浓度系数次幂之积与反应物浓度系数次幂之积的比；
②根据水解平衡常数计算氢氧根离子的浓度，再根据水的离子积常数计算氢离子的浓度，从而计算其溶液的pH值；
③根据原子守恒和电荷守恒计算c（OH^-）-c（H⁺）的值；
④向 Na₂CO₃溶液中加入明矾后，碳酸根会和铝离子发生双水解，从而生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体．

解答 解：①碳酸钠是强碱弱酸盐，能发生两步水解，第一步水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子，水解方程式为：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-；Kh=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$，
故答案为：CO₃^2-+H₂O=HCO₃^-+OH^-；Kh=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$，；
②K_h=2×10^-4mol/L，则当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，Kh=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}$，=2×10^-4mol/L，C（OH^- ）=1×10^-4 mol/L，C（H⁺ ）=1×10^-10mol/L，所以溶液的pH=10，故答案为：10；
③根据原子守恒和电荷守恒计算c（OH^-）-c（H⁺）的值，根据碳原子守恒得，c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（H₂CO₃）=0.1mol/L，根据溶液中电荷守恒得：2×c（CO₃^2-）+c（HCO₃^- ）+c（OH^-）=c（Na⁺ ）+c（H⁺ ），c（Na⁺ ）=0.2mol/L，所以c（OH^-）-c（H⁺）=c（HCO₃^- ）+2c（H₂CO₃），
故答案为：c（HCO₃^- ）+2c（H₂CO₃）；
④向 Na₂CO₃溶液中加入明矾后，碳酸根会和铝离子发生双水解，从而生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，离子方程式为：3CO₃^2-+2Al³⁺+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑，答：反应的离子方程式为3CO₃^2-+2Al³⁺+6H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑．

点评 本题考查了化学平衡的有关问题，难度较大，难点是根据溶液中电荷守恒和原子守恒计算c（OH^-）-c（H⁺）的值．