Question

20．常温下含碳各微粒H₂CO₃、HCO₃^-和CO₃^2-存在于CO₂和NaOH溶液反应后的溶液中，它们的物质的量分数与溶液pH的关系如图所示，下列说法错误的是（　　）

• A． pH=10.25时，c（Na⁺）═c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）
• B． 为获得尽可能纯的NaHCO₃，宜控制溶液的pH为7～9之间
• C． 根据图中数据，可以计算得到H₂CO₃第一步电离的平衡常数K₁（H₂CO₃）=10^-6.37
• D． 若是0.1mol NaOH 反应后所得的1L溶液，pH=10时，溶液中存在以下关系：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）

Answer 1

分析 A．根据图示可知，pH=10.25时溶质为碳酸钠和碳酸氢钠，根据物料守恒判断；
B．根据图示可知，pH在7～9之间主要存在碳酸氢根离子；
C．根据pH=6.37时碳酸氢根离子和碳酸的浓度相等计算；
D．pH=10时溶液呈碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），c（Na⁺）离子浓度最大，结合图象曲线变化可判断c（HCO₃^-）、c（CO₃^2-）的大小．

解答 解：A．pH=10.25时，溶质为碳酸钠和碳酸氢钠，碳酸钠溶液中满足物料守恒：c（Na⁺）═2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），碳酸氢钠溶液中存在物料守恒：c（Na⁺）=c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃），则混合液中c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-），故A错误；
B．根据图示可知，pH在7～9之间，溶液中主要存在HCO₃^-，该pH范围内和获得较纯的NaHCO₃，故B正确；
C．根据图象曲线可知，pH=6.37时，H₂CO₃和HCO₃^-的浓度相等，碳酸的第一步电离的平衡常数K₁（H₂CO₃）=$\frac{c（HC{{O}_{3}}^{-}）•c（{H}^{+}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=10^-6.37，故C正确；
D．pH=10时的溶液为碱性，则c（OH^-）＞c（H⁺），溶质为碳酸钠和碳酸氢钠，c（Na⁺）离子浓度最大，结合图象曲线变化可知：c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），此时离子浓度大小为：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故D正确；
故选A．

点评 本题考查了离子浓度大小比较、酸碱混合的定性判断，题目难度中等，明确溶液酸碱性与溶液pH的关系为解答关键，注意掌握电荷守恒、物料守恒及盐的水解原理在判断离子浓度大小的中的应用方法，试题培养了学生的灵活应用能力．