Question

常温下，某水溶液M中存在的离子有：Na^＋、A^2－、HA^－、H^＋、OH^－，存在的分子有H₂O、H₂A。根据题意回答下列问题：

（1）写出酸H₂A的电离方程式________________。

（2）若溶液M由10 mL 2 mol·L^-1NaHA溶液与2 mol·L^-1NaOH溶液等体积混合而成，则溶液M的pH________7（填“＜”、“＞”或“=”），溶液中离子浓度由大到小顺序为________________。已知常温下K_sp(BaA)＝1.8×10^-10，向该混合溶液中加入10 mL 1 mol·L^-1BaCl₂溶液，混合后溶液中的Ba^2＋浓度为__________ mol·L^-1。

（3）若溶液M有下列三种情况：①0.01 mol·L^-1的H₂A溶液；②0.01 mol·L^-1的NaHA溶液；③0.02 mol·L^-1的HCl与0.04 mol·L^-1的NaHA溶液等体积混合液，则三种情况的溶液中H₂A分子浓度最大的为________；pH由大到小的顺序为_________________。

（4）若溶液M由pH＝3的H₂A溶液V₁ mL与pH＝11的NaOH溶液V₂ mL混合反应而得，混合溶液c(H^＋)/c(OH^-)＝10⁴，V₁与V₂的大小关系为_________（填“大于”“小于”“等于”或“均有可能”）。

Answer

H2AH＋＋HA-，HA-H＋＋A2-（＞c(Na＋)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-)>c(H＋)5.4×10-10③②＞③＞①均有可能

【解析】(1)存在的分子有H2O、H2A，则H2A为弱酸，电离方程式为H2AH++HA-、HAH++A2-；
(2)等体积混合生成Na2A，水解显碱性，pH＞7，离子水解以第一步为主，则离子浓度关系为c(Na+)＞c(A2-)＞c(OH-)＞c(HA-)＞c(H+)，由反应式Ba2++A2-=BaA↓可得：沉淀后A2-过量0.01mol，溶液中c(A2-)==mol•L-1，根据BaA的Ksp=c(Ba2+)•c(A2-)可得c(Ba2+)===5.4×10-10 mol•L-1；
(3)①弱酸电离，②中水解生成分子，③中等体积混合为等量的NaCl、NaHA、H2A，浓度均为0.01mol/L，抑制弱酸的电离，则三种情况的溶液中H2A分子浓度最大的为③，最小的为②，②溶液pH大于③，③中由于HA-的存在会抑制H2A的电离，所以①③相比①的酸性强，则pH最小，所以②＞③＞①；
(4)混合溶液c(H+)/c(OH-)=104，c(H+)=10-5mol/L，显酸性，则酸过量，H2A为弱酸，pH=3的H2A溶液与pH=11的NaOH溶液混合时酸的浓度大于碱的浓度，则二者体积关系不确定，大于、小于或等于都可能酸过量。

点睛：判断电解质溶液的离子浓度关系，需要把握三种守恒，明确等量关系。

①电荷守恒规律，电解质溶液中，无论存在多少种离子，溶液都是呈电中性，即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。如NaHCO3溶液中存在着Na＋、H＋、HCO3-、CO32-、OH-，存在如下关系：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO3-)＋c(OH-)＋2c(CO32-)。

②物料守恒规律，电解质溶液中，由于某些离子能够水解，离子种类增多，但元素总是守恒的。如K2S溶液中S2-、HS-都能水解，故S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在，它们之间有如下守恒关系：c(K＋)＝2c(S2-)＋2c(HS-)＋2c(H2S)。

③质子守恒规律，如Na2S水溶液中的质子转移作用图示如下：

由图可得Na2S水溶液中质子守恒式可表示：c(H3O＋)＋2c(H2S)＋c(HS-)＝c(OH-)或c(H＋)＋2c(H2S)＋c(HS-)＝c(OH-)。质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。