Question

室温下，K_a1(H₂CO₃)=4.6×10^-7， K_a2(H₂CO₃)=5.6×10^-11，K_a (HNO₂)=5.1×10^-4。纯碱溶液可用于吸收NO₂，有关的化学反应为：2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂。若溶液混合引起的体积变化可忽略，室温时下列指定溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是(　　)

A.0.1 mol·L^-1的Na₂CO₃溶液：c(HCO₃^-)+2c(CO₃^2-)=0.1 mol·L^-1

B.0.1 mol·L^-1的Na₂CO₃溶液和0.1 mol·L^-1的HNO₂溶液等体积混合：c(H₂CO₃)+0.05 mol·L^-1=c(CO₃^2-)+c(NO₂^-)

C.0.1 mol·L^-1的NaHCO₃溶液与0.1 mol·L^-1的NaNO₂溶液比较：c(HCO₃^-)+2c(CO₃^2-)< c(NO₂^-)

D.0.1 mol·L^-1的Na₂CO₃溶液吸收等量NO₂，无气体逸出： c(HCO₃^-)>c(NO₃^-)> c(NO₂^-)>c(CO₃^2-)

Answer

CD

【解析】

A. 在Na2CO3溶液中有少量CO32-发生水解作用，产生HCO3-、H2CO3，所以根据C元素守恒可知：c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3)=0.1 mol·L-1，A错误；

B. 由于电离平衡常数：Ka (HNO2)>Ka1(H2CO3)>Ka2(H2CO3)，所以将0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液和0.1 mol·L-1的HNO2溶液等体积混合，溶液中c(Na+)=0.1 mol/L，发生反应：Na2CO3+HNO2=NaHCO3+NaNO2，根据C元素守恒可得c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=0.05 mol/L，c(HCO3-)+c(CO32-)=0.05-c(H2CO3)；根据电荷守恒可得：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(NO2-)，则c(CO32-)+c(NO2-)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-)-[c(HCO3-)+c(CO32-)]=0.1+c(H+)-c(OH-)-[0.05-c(H2CO3)]=0.05+c(H2CO3)+c(H+)-c(OH-)，该溶液为NaHCO3、NaNO2等浓度的混合溶液，水解使溶液显碱性，所以c(H+)-c(OH-)<0，故c(CO32-)+c(NO2-)<0.05+c(H2CO3)，B错误；

C. 在NaHCO3溶液中存在电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)，则c(OH-)- c(H+)=c(Na+)-c(HCO3-)-2c(CO32-)；在NaNO2溶液中存在电荷守恒：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(NO2-)，c(OH-)-c(H+)=c(Na+)-c(NO2-)。根据电离平衡常数可知这两种盐都是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，等浓度的两种盐溶液中c(Na+)相同，水解程度NaHCO3>NaNO2，水解程度越大，溶液中c(OH-)越大，c(H+)就越小，溶液中c(OH-)-c(H+)就越大，所以c(Na+)-c(HCO3-)-2c(CO32-)> c(Na+)-c(NO2-)，由于两种溶液中c(Na+)相同，故c(HCO3-)+2c(CO32-)< c(NO2-)，C正确；

D. 0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液吸收等量NO2，无气体逸出，假设NO2的物质的量是2 mol，则首先会发生反应：2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2，反应消耗1 mol Na2CO3，产生1 mol NaNO2、1 mol NaNO3和1 mol CO2，然后发生反应：Na2CO3+CO2+H2O =2NaHCO3，最终得到的溶液中溶质是NaNO3、NaNO2、NaHCO3按1：1：2的物质的量关系混合溶液，故离子浓度c(HCO3-)最大，由于NaNO3是强酸强碱盐，NO3-不水解，因而不消耗，NaNO2是强碱弱酸盐，NO2-水解消耗使离子浓度减小，所以c(HCO3-)>c(NO3-)>c(NO2-)； HCO3-的电离程度是微弱的，HCO3-电离产生CO32-浓度很小，原小于盐电离产生的离子浓度，故c(NO2-)>c(CO32-)，因此该溶液中离子浓度大小关系为：c(HCO3-)>c(NO3-)> c(NO2-)>c(CO32-)，D正确；

故合理选项是CD。