Question

pC类似pH，是指溶液中溶质物质的量浓度的常用对数的负值，如某溶液的浓度为1×10^－2mol/L，则溶液中该溶质的pC=-lg1×10^－2=2。已知H₂RO₃溶液中存在的化学平衡为：

RO₂(g)+H₂O H₂RO₃ H⁺ +HRO₃^- ，HRO₃^- H⁺+RO₃^2-。下图为H₂RO_3饱和溶液的pC-pH图。请回答下列问题：

（1）在pH=2～4时，H₂RO₃溶液中主要存在的离子为：_____；

（2）H₂RO₃一级电离平衡常数的数值K_a1≈_______；

（3）已知：298K时，H₂RO₃的电离常数K_a2=5.6×10^－11。观察上图判断NaHRO₃溶液呈_______性；再通过计算，利用电离、水解平衡常数说明理由____________。

（4）一定浓度的NaHRO₃和Na₂RO₃混合溶液是一种“缓冲溶液”，在这种溶液中加入少量的强酸或强碱，溶液的pH变化不大，其原因是_________ 。

（5）一定温度下，三种盐MRO₃(M：Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺)的沉淀溶解曲线如图所示。已知：p(M²⁺)=-lg c(M²⁺)，p(RO₃^2-)= -lgc(RO₃^2-)

①MgRO₃、CaRO₃、MnRO₃的K_sp由大到小的顺序为__________________。   

② a 点时c(Mg²⁺)_____    c(RO₃^2-) （填“>”或“<”或“=”），此时MgRO₃溶液__________（填“己达饱和”或“未达饱和”）

③现欲将某溶液中的Mn²⁺以MnRO₃盐的形式沉淀完全（溶液中Mn²⁺离子的浓度小于l×10^-5mol/L），则最后溶液中的p(RO₃^2-)的范围是_________________。

Answer

H+、HRO3- 1×10-6 碱性 Kh====10-8＞Ka2，HRO3-水解程度大于电离程度，故溶液呈碱性。 在该溶液中加入少量的酸，使平衡：HRO3-H++RO32-向左移动，结果溶液中H+浓度增加很少；若在溶液中加入少量的碱，使平衡HRO3-H++RO32-向右移动，结果溶液中OH-浓度也增加不大。 Ksp（MgRO3）＞Ksp（Ca RO3）＞Ksp（Mn RO3） ＞ 未达饱和 ＜7

【解析】（1）根据图像可知在pH=2～4时，H2RO3溶液中主要存在的离子为H+、HRO3-；（2）根据图像可知Ph=6时，H2RO3、HRO3-的浓度相等，则H2RO3一级电离平衡常数的数值Ka1 ＝≈10－6；（3）由于Kh====10-8＞Ka2，这说明HRO3-水解程度大于电离程度，故溶液呈碱性。（4）由于在该溶液中加入少量的酸，使平衡：HRO3-H++RO32-向左移动，结果溶液中H+浓度增加很少；若在溶液中加入少量的碱，使平衡HRO3-H++RO32-向右移动，结果溶液中OH-浓度也增加不大，所以可用作缓冲液。（5）①根据图像可知当溶液中p(RO32-)相等时，p(Mn2+)最小，所以MnRO3的溶度积常数最小，则MgRO3、CaRO3、MnRO3的Ksp由大到小的顺序为Ksp（MgRO3）＞Ksp（CaRO3）＞Ksp（MnRO3）。② a点在MgRO3曲线上方，此时p(Mg2+)＜p(RO32-)，所以溶液中c(Mg2+)＞c(RO32-) ，此时浓度熵小于溶度积常数，MgRO3溶液未达饱和；③根据图像可知Ksp（MnRO3）＝1×10－12，现欲将某溶液中的Mn2+以MnRO3盐的形式沉淀完全（溶液中Mn2+离子的浓度小于l×10-5mol/L），则最后溶液中c(RO32-)＞l×10-7mol/L，所以溶液中p(RO32-)的范围是小于7。

点睛：溶度积常数的应用和溶解平衡曲线分析是解答的难点，关于图像分析需要明确：①曲线上的任意一点，都代表指定温度下的饱和溶液，由对应的离子浓度可求Ksp。②可通过比较、观察得出溶液是否达到饱和状态，是否有沉淀析出。处于曲线上方的点表明溶液处于过饱和状态，一定会有沉淀析出，处于曲线下方的点，则表明溶液处于未饱和状态，不会有沉淀析出。③从图像中找到数据，根据Ksp公式计算得出Ksp的值。④比较溶液的Qc与Ksp的大小，判断溶液中有无沉淀析出。⑤涉及Qc的计算时，所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合液的体积。