现有常温下的0.1 mol/l纯碱溶液。（1）该溶液呈碱性是因为存在水解平衡，相关离子方程式是：____________

Question

现有常温下的0.1 mol/l纯碱溶液。（1）该溶液呈碱性是因为存在水解平衡，相关离子方程式是：________________。为证明存在上述平衡，进行如下实验：在0.1 mol·l －1 纯碱溶液中滴加酚酞，溶液显红色，再往溶液中滴加 （填化学式）溶液，红色逐渐退为无色，说明上述观点成立。（2）同学甲查阅资料得知0.1 mol/LNa 2 CO 3 中，发生水解的CO 3 2— 不超过其总量的10%。请设计实验加以证明（写出实验方案及预期观察到的现象）。答 ： 。（3）同学乙就该溶液中粒子浓度关系写出五个关系式，其中不正确的是 。 A．c(Na ＋ )＞2c(CO 3 2— ) B．c(CO 3 2— )＞c(OH － )＞c(HCO 3 — )＞c(H 2 CO 3 ) C．c(OH － )＝c(H ＋ )＋c(HCO 3 — )＋2c(H 2 CO 3 ) D．c(CO 3 2— )＋c(HCO 3 — )="0.1" mol·L －1 E．c(H ＋ )+ c(Na ＋ )＝ c(OH － )＋c(HCO 3 — )＋c(CO 3 2— )（4）室温下pH均为a的Na 2 CO 3 和NaOH溶液中，水电离产生的c(OH — )之比= 。

Answer 1

（1）CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH -     BaCl 2 或CaCl 2 （2）测0.1 mol·L -1 Na 2 CO 3 溶液pH，pH≤12    （3）D、E  （4）10 (2a-14)

试题分析：(1) 纯碱碳酸钠是强碱弱酸盐。在溶液中存在的水解平衡主要是CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH - ，还有HCO 3 - + H 2 O H 2 CO 3 - + OH - 。由于消耗了水电离产生的H + ，所以最终使溶液中的c(OH - )＞c(H + )。因此溶液显碱性。再往溶液中滴加与CO 3 2- 形成沉淀的物质如BaCl 2 或CaCl 2 ，此时会放出沉淀反应，消耗了CO 3 2- ，c(CO 3 2- )减小，尽管水解程度增大，但是单位体积中的OH - 的物质的量减少，所以溶液的碱性减弱，红色逐渐退为无色。(2)在Na 2 CO 3 溶液中主要存在水解平衡CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH - 。c(CO 3 2- )(始)=" 0.1" mol/L，若其水解程度等于10%，根据水解方程式可知：c(OH - )=0.01mol/L．c(H ＋ )=10 -12 mol/L.pH=12.水解程度越大，水解产生的c(OH - )就越高，溶液的pH就越大。若水解程度小于10%，则c(H ＋ )＞10 -12 mol/L.pH<12．因此，测0.1 mol·L -1 Na 2 CO 3 溶液pH，若pH≤12就证明0.1 mol/LNa 2 CO 3 中，发生水解的CO 3 2— 不超过其总量的10%。（3）A根据物料守恒可得c(Na ＋ )=2c(CO 3 2— )+2 c(HCO 3 — )+2c(H 2 CO 3 ).所以c(Na ＋ )＞2c(CO 3 2— ) 。正确。B．在Na 2 CO 3 中存在水解平衡：CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH - ， HCO 3 - + H 2 O H 2 CO 3 - + OH - 。主要是第一步水解，所以c(HCO 3 — )＞ c(H 2 CO 3 )；但是盐水解的程度是很微弱的，盐的电离作用大于水解作用，所以c(CO 3 2— )＞ ＞c(HCO 3 — )。由于两步水解都产生OH － ，HCO 3 — 第一步水解产生，而在第二步水解中由消耗。所以c(OH － )＞c(HCO 3 — )。因此在溶液中离子间的关系为： c(CO 3 2— )＞c(OH － )＞c(HCO 3 — )＞c(H 2 CO 3 )。正确。C．溶液显碱性。根据质子守恒可得：c(OH － )＝c(H ＋ )＋c(HCO 3 — )＋2c(H 2 CO 3 )。正确。D．根据物料守恒可得c(CO 3 2— )＋c(HCO 3 — )+ c(H 2 CO 3 )="0.1" mol/L . 错误。E．根据电荷守恒可得c(H ＋ )+ c(Na ＋ )＝ c(OH － )＋c(HCO 3 — )＋2c(CO 3 2— ).错误。（4）室温下pH均为a的Na 2 CO 3 溶液，c(H ＋ )=10 -a , c(OH － )(水)=10 -14 ÷10 -a =10 a-14 mol/L.对于pH=a的NaOH溶液c(H ＋ )(水)= c(OH － )(水)=10 -a mol/L.所以水电离产生的c(OH — )之比=10 a-14 ：10 -a =10 (2a-14) 。