Question

13．NaOH溶液可用于多种气体的处理．
（1）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，写出CO₃^2-第一步水解的离子方程式CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．已知25℃时，CO₃^2-第一步水解的平衡常数K_h=2×10^-4mol/L，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1 时，溶液的pH=9．
②泡沫灭火器中通常装有NaHCO溶液和Al₂（SO₄）₃溶液，请写出这两种溶液混合时的离子反应方程式3HCO₃^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓+3CO₂↑．
（2）金属与浓硝酸反应产生的NO₂可用NaOH溶液吸收，反应方程式为：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O．含0.2molNaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，溶液B为0．lmol•L^-1CH₃COONa溶液，则两份溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的顺序为c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）（已知HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5mol•L^-1）．可使溶液A和溶液B的 pH相等的方法是AD．
A．向溶液A中加适量NaOH      B．向溶液A中加适量水
C．向溶液B中加适量NaOH    D．向溶液B中加适量水
（3）烟气中的SO₂会引起酸雨，可利用氢氧化钠溶液吸收．吸收SO₂的过裎中，溶液中H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-三者所占物质的量分数（a）随pH变化的关系如图所示：

①图中pH=7时，溶液中离子浓度关系正确的是A．
A．c（Na⁺）＞2c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）
B．c（Na⁺）=c（SO₃^2- ）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）
C．c（OH^-）=c（H⁺）+c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）
D．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2- ）＞c（H⁺）=c（OH^-）
②利用上图中数据，求反应H₂SO₃=2H⁺+SO₃^2-的平衡常数的数值0.27．

Answer 1

分析 （1）①CO₃^2-水解而使其水溶液呈碱性，写出CO₃^2-第一步水解的离子方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，水解常数K_h=$\frac{c（HC{O}_{3}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}\\;）}$，当溶c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1时，根据水解常数计算c（OH^-），由根据水的离子积Kw计算c（H⁺），根据pH=-lgc（H⁺）计算；
②Al₂（SO₄）₃与NaHCO₃混合时能相互促进水解生成氢氧化铝沉淀、二氧化碳气体；
（2）溶液A中NaNO₃、NaNO₂的浓度均为0.1mol/L，HNO₂、CH₃COOH均为弱酸，由电离常数可知CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，溶液中醋酸根离子水解程度大于亚硝酸根离子水解程度，溶液B碱性大于A溶液；
（3）①A、由电荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液则c（H⁺）═c（OH^-），则c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），所以c（Na⁺）＞2c（SO₃^2-），而图可知pH=7时，c（SO₃^2-）=c（HSO₃^-），则c（Na⁺）＞2c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-），故A 正确；
B、由电荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液则c（H⁺）═c（OH^-），则c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），c（SO₃^2-）≠c（H₂SO₃），故B错误；
C、pH=7时，c（H⁺）=c（OH^-）；
D、HSO₃^-电离程度大于水解程度导致溶液呈酸性，因为亚硫酸氢根离子既能电离又能水解，所以溶液中存在H₂SO₃、SO₃^2-，在NaHSO₃溶液中存在电荷守恒和物料守恒，根据电荷守恒和物料守恒判断；
②HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，由图中数据，pH=7时，c（HSO₃^- ）=c（SO₃^2- ），由Ka的表达式可知，H₂SO₃的第二级电离平衡常数K₂≈c（H⁺）=10^-7，由此分析解答．

解答 解：（1）①CO₃^2-水解而使其水溶液呈碱性，写出CO₃^2-第一步水解的离子方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，水解常数K_h=$\frac{c（HC{O}_{3}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}\\;）}$=2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1时，c（OH^-）=10^-5mol/L，由水的离子积Kw可知，c（H⁺）=10^-9mol/L，所以pH=-lg10^-9=9，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；9；
②Al₂（SO₄）₃与NaHCO₃混合时能相互促进水解生成氢氧化铝沉淀、二氧化碳气体，离子方程式为Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案为：3HCO₃^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（2）0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO₂恰好完全反应得1L溶液A，由2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液A中NaNO₃物质的量浓度为0.1mol/L，NaNO₂物质的量浓度为0.1mol/L，溶液B为0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液；
HNO₂的电离常数K_a=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的电离常数K_a=1.7×10^-5mol•L^-1，说明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，溶液中醋酸根离子水解程度大于亚硝酸根离子水解程度，溶液B碱性大于A溶液，两溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的顺序为c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-），
A．向溶液A中加适量NaOH，增大碱性，可以调节溶液pH相等，故正确；
B．溶液B碱性大于A溶液，向溶液A中加适量水，稀释溶液，碱性减弱，不能调节溶液pH相等，故错误；
C．溶液B碱性大于A溶液，向溶液B中加适量NaOH，溶液pH更大，故错误；
D．向溶液B中加适量水，稀释溶液碱性减弱，可以调节溶液pH相等，故正确；
故答案为：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）；AD；
（3）①A、由电荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液则c（H⁺）═c（OH^-），则c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），所以c（Na⁺）＞2c（SO₃^2-），而图可知pH=7时，c（SO₃^2-）=c（HSO₃^-），则c（Na⁺）＞2c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-），故A 正确；
B、由电荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液则c（H⁺）═c（OH^-），则c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），c（SO₃^2-）≠c（H₂SO₃），故B错误；
C、pH=7时，c（H⁺）=c（OH^-），故C错误；
D、SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，亚硫酸两步水解，则离子浓度为c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）=c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-），故D错误；故答案为：A；
②亚硫酸的第一步电离方程式为：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-，根据图象可知，pH=0时，亚硫酸浓度为0.9mol/L，亚硫酸氢根离子浓度为0.24mol/L，此时氢离子浓度为1mol/L，则K_a1=$\frac{0.24×1}{0.9}$≈0.27，故答案为：0.27．

点评 本题考查了离子浓度大小比较，题目难度中等，明确图象中曲线变化的含义为解答关键，注意掌握电荷守恒、物料守恒及质子守恒在判断离子浓度大小中的应用方法．