Question

3．常温下向20.00mL 0.10mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.10mol/L盐酸40.00mL，所得溶液的pH与加入盐酸体积的关系如表所示：

溶液的pH	加入盐酸的总体积
12	V（HCl）=0
8	V（HCl）=20.00mL
5	V（HCl）=40.00mL

回答下列问题：
（1）20.00mL0.10mol/L Na₂CO₃溶液中所有阳离子和阴离子的浓度有何关系？c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）（用等式表示）．
（2）当V（HCl）=20.00mL时，溶液呈碱性的原因是溶液中存在平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-的水解程度大于电离程度，溶液呈碱性（用离子方程式和必要的文字说明）此时溶液中c（H₂CO₃）＞（填“＞”、“＜”或“=”）c（CO₃^2-）．
（3）V（HCl）=40.00mL时，得到H₂CO₃饱和溶液，且c（H₂CO₃）=4.0×10^-5mol/L．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的电离常数K₁=2.5×10^-6．此时保持其他条件不变，继续加入0.1mol/L盐酸10.00mL，K₁将不变（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（4）若向20mL0.10mol/LNa₂CO₃溶液中加入BaCl₂粉末3.94×10^-7 g时开始产生沉淀BaCO₃，则K_sp（BaCO₃）=9.5×10^-9．

Answer 1

分析 （1）根据电荷守恒解答；
（2）当V（HCl）=20.00mL时，恰好反应生成NaHCO₃，为NaCl、NaHCO₃等浓度混合溶液，溶液呈碱性，则溶液中HCO₃^-的水解程度大于其电离程度；
（3）V（HCl）=40.00mL时，得到H₂CO₃饱和溶液，且c（H₂CO₃）=4.0×10^-5mol/L，此时溶液pH=5，则溶液中c（H⁺）=10^-5mol/L，若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则溶液中c（HCO₃^-）≈c（H⁺），再根据电离常数K₁=$\frac{c（{H}^{+}）×c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$计算；
电离平衡常数只受温度影响，温度不变，电离平衡常数不变；
（4）计算开始沉淀时c（Ba²⁺），再根据K_sp（Ba₂CO₃）=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）计算．

解答 解：（1）根据电荷守恒，Na₂CO₃溶液中存在：c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），
故答案为：c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）；
（2）当V（HCl）=20.00mL时，恰好发生反应：Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，为NaCl、NaHCO₃等浓度混合溶液，溶液中存在平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-的水解程度大于电离程度，溶液呈碱性，此时溶液中c（H₂CO₃）＞c（CO₃^2-），
故答案为：溶液中存在平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-的水解程度大于电离程度，溶液呈碱性；＞；
（3）V（HCl）=40.00mL时，得到H₂CO₃饱和溶液，且c（H₂CO₃）=4.0×10^-5mol/L，此时溶液pH=5，则溶液中c（H⁺）=10^-5mol/L，若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则溶液中c（HCO₃^-）≈c（H⁺）=10^-5mol/L，H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的电离常数K₁=$\frac{c（{H}^{+}）×c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=$\frac{1×1{0}^{-5}×1×1{0}^{-5}}{4×1{0}^{-5}}$=2.5×10^-6，电离平衡常数只受温度影响，温度不变，电离平衡常数不变，故继续加入盐酸电离常数K₁不变，
故答案为：2.5×10^-6；不变；
（4）开始沉淀时c（Ba²⁺）=$\frac{\frac{3.94g×1{0}^{-7}g}{208g/mol}}{0.02L}$=9.5×10^-8mol/L，则K_sp（Ba₂CO₃）=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=9.5×10^-8×0.1=9.5×10^-9，
故答案为：9.5×10^-9．

点评 本题考查盐类水解、电离平衡常数、溶度积等，是对学生基础知识的综合考查，理解掌握离子浓度大小比较，难度中等．