Question

电解质水溶液中存在电离平衡、水解平衡、溶解平衡，请回答下列问题。

(1)已知部分弱酸的电离平衡常数如下表：

弱酸	HCOOH	HCN	H2CO3
电离平衡常数(25℃)	Ka=1.77×10^-4	Ka=5.0×10^-10	Ka1=4.3×10^-7 Ka2=5.6×10^-11

①HCOONa、NaCN、NaHCO₃、Na₂CO₃这四种溶液的阴离子结合质子能力最强的是______。

②体积相同、c(H⁺)相同的三种酸溶液a.HCOOH；b.HCN；c.H₂SO₄分别与浓度相等的NaOH溶液完全中和，消耗NaOH溶液的体积由大到小的排列顺序是(填序号)_____。

③向NaCN溶液通入少量CO₂反应的化学方程式是_______。

(2)一定浓度的NaCN溶液pH＝9，用离子方程式表示呈碱性的原因是____，此时，＝_____。

(3)常温下，向20 mL 0.1 mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1 mol/L HCl溶液40 mL，溶液中含碳元素的各种微粒(CO₂因逸出未画出)物质的量分数(纵轴)随溶液pH变化的部分情况如图所示。

回答下列问题：

在同一溶液中H₂CO₃、、______(填“能”或“不能”)大量共存。

②当pH＝7时，溶液中含碳元素的主要微粒为_____，溶液中各种离子(除外)的物质的量浓度的大小关系为______。

③已知在25℃时，水解反应的平衡常数即水解常数K_h＝=2.0×10^-4，当溶液中c()：c()＝2：1时，溶液pH＝______。

(4)已知CaCO₃的K_sp＝2.8×10^-9，现将浓度为2×10^-4 mol/L Na₂CO₃溶液与CaCl₂溶液等体积混合，则生成CaCO₃沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为________mol/L。

Answer

Na2CO3 b＞a＞c NaCN+H2O+CO2=NaHCO3+HCN CNˉ+H2O⇌HCN+OHˉ 2 不能 、H2CO3 c(Na+)＞c(Clˉ)＞c()＞c(H+)=c(OHˉ) 10 5.6×10-5mol/L

【解析】

(1)①已知酸的酸性强弱顺序为HCOOH＞H2CO3＞HCN＞NaHCO3，所以对应酸根结合H+能力强弱的顺序为＞CNˉ＞＞HCOOˉ，故Na2CO3结合H+能力最强；

②酸性强弱顺序为H2SO4＞HCOOH＞HCN，HCOOH和HCN是弱酸，所以c(H+)相同的三种酸浓度c(HCN)＞c(HCOOH)＞c(H2SO4)，所以同浓度的NaOH溶液完全中和体积相同、c(H+)相同的三种酸，所消耗NaOH溶液的体积由大到小的排列顺序为b＞a＞c；

③因为酸性强弱H2CO3＞HCN＞NaHCO3，向NaCN溶液通入少量CO2应生成HCN和NaHCO3，可知NaCN溶液和CO2反应的方程式为NaCN+CO2+H2O=NaHCO3+HCN；

(2)HCN是弱酸，所以NaCN为强碱弱酸盐，溶液中存在CNˉ的水解使溶液显酸性，离子方程式为CNˉ+H2O⇌HCN+OHˉ；==2；

(3)①由图可知，pH在8～12只存在、，pH＜8只存在H2CO3、，可知同一溶液中，可分别于H2CO3、共存，但H2CO3和不能大量共存；

②据图可知pH=7时溶液中含碳元素的主要微粒为、H2CO3；pH=7时c(H+)=c(OHˉ)，溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(Clˉ)+c()+c(OHˉ)+2c()，所以c(Na+)=c(Clˉ)+c()+2c()，则c(Na+)＞c(Clˉ)；当加入20mLHCl时，溶液中的溶质为等物质的量的NaHCO3和NaCl，此时溶液显碱性，则呈中性时需要继续滴加HCl溶液，所以当pH=7时c(Clˉ)＞c()，所以溶液中各种离子(除外)的物质的量浓度的大小关系为c(Na+)＞c(Clˉ)＞c()＞c(H+)=c(OHˉ)；

③当溶液中c()：c()＝2：1时，c(OHˉ)==1.0×10-4mol/L，则此时溶液中c(H+)=1×10-10mol/L，溶液的pH为10；

(4)浓度为2×10-4mol/LNa2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合后溶液中c()=1.0×10-4mol/L，若产生沉淀，则钙离子浓度最小为c(Ca2+)==2.8×10-5mol/L，则原氯化钙溶液的浓度至少为5.6×10-5mol/L。