Question

3．常溫下向20.00mL 0.10mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.10mol/L鹽酸40.00mL，所得溶液的pH與加入鹽酸體積的關(guān)系如表所示：

溶液的pH	加入鹽酸的總體積
12	V（HCl）=0
8	V（HCl）=20.00mL
5	V（HCl）=40.00mL

回答下列問題：
（1）20.00mL0.10mol/L Na₂CO₃溶液中所有陽離子和陰離子的濃度有何關(guān)系？c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）（用等式表示）．
（2）當(dāng)V（HCl）=20.00mL時，溶液呈堿性的原因是溶液中存在平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-的水解程度大于電離程度，溶液呈堿性（用離子方程式和必要的文字說明）此時溶液中c（H₂CO₃）＞（填“＞”、“＜”或“=”）c（CO₃^2-）．
（3）V（HCl）=40.00mL時，得到H₂CO₃飽和溶液，且c（H₂CO₃）=4.0×10^-5mol/L．若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的電離常數(shù)K₁=2.5×10^-6．此時保持其他條件不變，繼續(xù)加入0.1mol/L鹽酸10.00mL，K₁將不變（填“變大”、“變小”或“不變”）．
（4）若向20mL0.10mol/LNa₂CO₃溶液中加入BaCl₂粉末3.94×10^-7 g時開始產(chǎn)生沉淀BaCO₃，則K_sp（BaCO₃）=9.5×10^-9．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電荷守恒解答；
（2）當(dāng)V（HCl）=20.00mL時，恰好反應(yīng)生成NaHCO₃，為NaCl、NaHCO₃等濃度混合溶液，溶液呈堿性，則溶液中HCO₃^-的水解程度大于其電離程度；
（3）V（HCl）=40.00mL時，得到H₂CO₃飽和溶液，且c（H₂CO₃）=4.0×10^-5mol/L，此時溶液pH=5，則溶液中c（H⁺）=10^-5mol/L，若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則溶液中c（HCO₃^-）≈c（H⁺），再根據(jù)電離常數(shù)K₁=$\frac{c（{H}^{+}）×c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$計算；
電離平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，電離平衡常數(shù)不變；
（4）計算開始沉淀時c（Ba²⁺），再根據(jù)K_sp（Ba₂CO₃）=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）計算．

解答 解：（1）根據(jù)電荷守恒，Na₂CO₃溶液中存在：c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），
故答案為：c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）；
（2）當(dāng)V（HCl）=20.00mL時，恰好發(fā)生反應(yīng)：Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，為NaCl、NaHCO₃等濃度混合溶液，溶液中存在平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-的水解程度大于電離程度，溶液呈堿性，此時溶液中c（H₂CO₃）＞c（CO₃^2-），
故答案為：溶液中存在平衡：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-的水解程度大于電離程度，溶液呈堿性；＞；
（3）V（HCl）=40.00mL時，得到H₂CO₃飽和溶液，且c（H₂CO₃）=4.0×10^-5mol/L，此時溶液pH=5，則溶液中c（H⁺）=10^-5mol/L，若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則溶液中c（HCO₃^-）≈c（H⁺）=10^-5mol/L，H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的電離常數(shù)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，電離平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，電離平衡常數(shù)不變，故繼續(xù)加入鹽酸電離常數(shù)K₁不變，
故答案為：2.5×10^-6；不變；
（4）開始沉淀時c（Ba²⁺）=$\frac{\frac{3.94g×1{0}^{-7}g}{208g/mol}}{0.02L}$=9.5×10^-8mol/L，則K_sp（Ba₂CO₃）=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=9.5×10^-8×0.1=9.5×10^-9，
故答案為：9.5×10^-9．

點評 本題考查鹽類水解、電離平衡常數(shù)、溶度積等，是對學(xué)生基礎(chǔ)知識的綜合考查，理解掌握離子濃度大小比較，難度中等．