Question

在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存．
（1）一定温度下，向1L 0.1mol?L^-1 CH₃COOH溶液中加入0.1mol CH₃COONa固体，则溶液中

c(CH3COO-)?c(H+)

c(CH3COOH)

 

（填“增大”“不变”或“减小”），写出表示该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式

 

；
（2）土壤的pH一般在4～9之间．土壤中Na₂CO₃含量较高时，pH可以高达10.5，试用离子方程式解释土壤呈碱性的原因

 

，
加入石膏（CaSO₄?2H₂O）可以使土壤碱性降低，有关反应的化学方程式为

 

；
（3）常温下向20mL 0.1mol?L^-1 Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol?L^-1 HCl溶液40mL，溶液中含碳元素的各种微粒（CO₂因逸出未画出）物质的量分数（纵轴）随溶液pH变化的部分情况如图所示．
回答下列问题：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-

 

（填“能”或“不能”）大量共存；
②当pH=7时，溶液中含碳元素的主要微粒为

 

，溶液中各种离子的物质的量浓度的大小关系为

 

；
③已知在25℃时，CO₃^2-水解反应的平衡常数即水解常数K_h=

c(HC O - 3 )?c(OH-)

c(C O 2- 3 )

=2×10^-4 mol?L^-1，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，溶液的pH=

 

．

Answer 1

考点：离子浓度大小的比较,弱电解质在水溶液中的电离平衡,盐类水解的应用

专题：电离平衡与溶液的pH专题

分析：（1）

c(CH3COO-)?c(H+)

c(CH3COOH)

为CH₃COOH的电离平衡常数，只受温度的影响；结合电荷守恒解答；
（2）Na₂CO₃为强碱弱酸盐，水解呈碱性，加入石膏（CaSO₄?2H₂O）生成碳酸钙沉淀；
（3）常温下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反应生成碳酸氢钠，再与盐酸反应生成二氧化碳、水，以此分析解答．

解答： 解：（1）

c(CH3COO-)?c(H+)

c(CH3COOH)

为CH₃COOH的电离平衡常数，只受温度的影响，加入0.1mol CH₃COONa固体，因温度不变，则平衡常数不变，溶液中存在电荷守恒，为c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（Na⁺），
故答案为：不变；c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（H⁺）+c（Na⁺）；
（2）Na₂CO₃为强碱弱酸盐，水解呈碱性，水解方程式为CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，加入石膏（CaSO₄?2H₂O）生成碳酸钙沉淀，反应的方程式为Na₂CO₃+CaSO₄?2H₂O=CaCO₃+Na₂SO₄+2H₂O，故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；Na₂CO₃+CaSO₄?2H₂O=CaCO₃+Na₂SO₄+2H₂O；
（3）常温下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，先反应生成碳酸氢钠，再与盐酸反应生成二氧化碳、水，
①由反应及图象可知，在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-不能大量共存，故答案为：不能；
②由图象可知，pH=7时，溶液中含碳元素的主要微粒为HCO₃^-、H₂CO₃，电荷守恒可知c（Na⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），则c（Na⁺）＞c（Cl^-），因HCO₃^-水解，则c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-），溶液中各种离子的物质的量浓度的大小关系为c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案为：HCO₃^-、H₂CO₃；c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）；
③水解常数K_h=

c(HC O - 3 )?c(OH-)

c(C O 3- 3 )

=2×10^-4，当溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1时，c（OH^-）=10^-4mol/L，由Kw可知，c（H⁺）=10^-10mol/L，所以pH=10，
故答案为：10．

点评：本题考查较综合，涉及盐类的水解、弱电解质的电离及溶液中酸碱之间的反应，题目难度较大，综合考查学生分析问题、解决问题的能力，注重能力的考查，（3）为解答的难点．