Question

含有弱酸HA和其钠盐NaA的混合溶液，在化学上用作缓冲溶液。当向其中加入少量酸或碱时，溶液的酸碱性变化不大。回答下列问题：

(1)将该溶液两等分，向其中加入少量盐酸时，发生反应的离子方程式为______；另一份加入少量KOH溶液时，发生反应的离子方程式为______。

(2)现将0.04mol•L^-1HA溶液和0.02mol•L^-1NaOH溶液等体积混合，得到缓冲溶液。

①若HA为HCN，该缓冲溶液显碱性，则溶液中c(Na⁺)______c(CN^-)。(填“<”“=”或“>”)；

②若HA为CH₃COOH，该缓冲溶液显酸性。则溶液中所有的离子按浓度由大到小排列的顺序是______。

(3)缓冲溶液一般是由浓度较大的弱酸及其共轭碱所组成，其pH值的近似计算公式为：pH=pK_酸+lg[c_共轭碱/c_酸]。人体血液中的H₂CO₃-HCO₃^－平衡起到缓冲作用。实测某人血液的pH=7.2，c()=2.3×10^-2mol/L，且已知血液中的H₂CO₃的pK_a1=6.2。则此人血液中的c(H₂CO₃)=______mol/L。

Answer

A-+H+=HA HA+OH-=H2O+A- > c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) 2.3×10-3

【解析】

(1)溶液中含有HA和NaA两种溶质，加入少量的盐酸，会发生强酸制弱酸，其离子方程式为H＋＋A－=HA；加入KOH，会与溶液中的酸HA反应，其离子方程式为OH－＋HA=H2O＋A－；

(2)现将0.04mol•L-1HA溶液和0.02mol•L-1NaOH溶液等体积混合，酸碱发生中和反应，酸中和一半，得到了NaA和HA等物质的量浓度的混合溶液，两者浓度均为0.1mol·L－1；

①若HA是HCN，则溶液中的溶质为HCN和NaCN，HCN在溶液中会电离，电离方程式：HCNH＋＋CN－；CN－在溶液中会水解，其水解方程式：CN－＋H2OHCN＋OH－；HCN电离使得溶液呈酸性，CN－水解使得溶液呈碱性，现溶液呈碱性，说明CN－的水解程度大于HCN的电离程度；则溶液中c(HCN)＞c(CN－)。根据物料守恒，2c(Na＋)=c(HCN)+c(CN－)，结合c(HCN)＞c(CN－)，可得2c(Na＋)＞2c(CN－)，则c(Na＋)＞c(CN－)；

②若HA是CH3COOH，则溶液中的溶质为CH3COONa和CH3COOH；CH3COOH在溶液中会电离，电离方程式：CH3COOHCH3COO－＋H＋；CH3COO－在溶液中会水解，水解方程式为CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－；CH3COOH电离使得溶液呈酸性，CH3COO－水解使得溶液呈碱性，现溶液呈酸性，则CH3COOH的电离程度大于CH3COO－的水解程度，电离程度较大，使得溶液中的c(CH3COO－)＞c(CH3COOH)；根据物料守恒，2c(Na＋)=c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)，结合两式，可得c(CH3COO－)＞c(Na＋)，由于弱电解质电离是微弱的，因此c(Na＋)＞c(H＋)；溶液呈酸性，则c(H＋)＞c(OH－)，则溶液中的离子浓度大小排序：c(CH3COO－)＞c(Na＋)＞c(H＋)＞c(OH－)；

(3)缓冲溶液的pH值的近似计算公式为：pH=pK酸+lg[c共轭碱/c酸]。人体血液中的H2CO3-HCO3－平衡起到缓冲作用，H2CO3是酸，HCO3－为共轭碱；实测某人血液的pH=7.2，c(HCO3－)=2.3×10-2mol/L，且已知血液中的H2CO3的pKa1=6.2，带入数据可得，7.2=6.2+, 求得c(H2CO3)= 2.3×10-3mol·L－1。