Question

運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究溶液的組成與性質(zhì)具有重要意義．請(qǐng)回答下列問題：
（1）用惰性電極電解含有NaHCO₃的NaCl溶液，假設(shè)電解過程中
產(chǎn)生的氣體全部逸出，測(cè)得溶液pH變化如圖所示．則在0→t₁
時(shí)間內(nèi)，陽極反應(yīng)式為

 

，溶液pH升高比較緩慢的原因是（用離子方程式回答）

 

．
（2）含氨廢水易引發(fā)水體富營養(yǎng)化．向NH₄C1溶液中加入少量NaOH固體，溶液中

[NH3?H2O]

[NH4+][OH-]

 

（填“增大”“減小”或“不變）；25℃時(shí)，NH₃?H₂O
的電離平衡常數(shù)K_b=1.8×10^-5mo1?L^-1，該溫度下，1mo1?L^-1的NH₄C1溶液中c（H⁺）=

 

 mol?L^-1．（已知

5.56

≈2.36）
（3）如果粗鹽中SO₄^2-含量較高，精制過程需添加鋇試劑除去SO₄^2-，該鋇試劑可選用下列試劑中的

 

．
a．Ba（OH）₂            b．Ba（NO₃）₂           c．BaCl₂
現(xiàn)代工藝中更多使用BaCO₃除SO₄^2-，請(qǐng)寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

．
（4）某工業(yè)生產(chǎn)中，向含有大量Ca²⁺、Mn²⁺的溶液中加入足量NH₄HCO₃，生成MnCO₃沉淀和CO₂，寫出該反應(yīng)的離子方程式

 

，剩余溶液中

c(Ca2+)

c(Mn2+)

＜

 

．
[已知K_sp（MnCO₃）=1×10^-11（mol?L^-1）²，K_sp（CaCO₃）=5×10^-9（mol?L^-1）²]．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),物質(zhì)的分離、提純和除雜

專題：電離平衡與溶液的pH專題,電化學(xué)專題

分析：（1）用惰性電極電解混合溶液時(shí)，分兩段進(jìn)行，第一段：相當(dāng)于電解氯化鈉溶液，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電，同時(shí)生成氫氧化鈉，氫氧化鈉和碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，當(dāng)氯離子完全析出后，發(fā)生第二段電解，第二段電解：相當(dāng)于電解碳酸氫鈉和碳酸鈉的混合液，陽極上氫氧根離子放電，陰極上氫離子放電，實(shí)際上相當(dāng)于電解水；
（2）

[NH3?H2O]

[NH4+][OH-]

為NH₃?H₂O電離平衡常數(shù)的倒數(shù)，溫度不變，常數(shù)不變，NH₄Cl溶液中存在NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，結(jié)合NH₃?H₂O電離平衡常數(shù)以及Kw計(jì)算；
（3）添加鋇試劑除去SO₄^2-，注意不能引入新的雜質(zhì)；BaCO₃與硫酸根離子反應(yīng)生成BaSO₄；
（4）依據(jù)原子守恒結(jié)合反應(yīng)特征分子推斷反應(yīng)產(chǎn)物，根據(jù)沉淀溶解平衡常數(shù)的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）在0→t₁時(shí)間內(nèi)，相當(dāng)于電解氯化鈉溶液，陽極上氯離子放電，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極上氫離子放電，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-═H₂↑；
用惰性電極電解氯化鈉溶液時(shí)，陽極上析出氯氣，陰極上析出氫氣，同時(shí)溶液中還有氫氧化鈉生成，氫氧化鈉和碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鈉，離子反應(yīng)方程式為OH^-+HCO₃^-═H₂O+CO₃^2-，所以溶液pH升高比較緩慢，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（2）

[NH3?H2O]

[NH4+][OH-]

為NH₃?H₂O電離平衡常數(shù)的倒數(shù)，溫度不變，常數(shù)不變，
已知①NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，K_b=1.8×10^-5mol?L^-1，
②H₂O?H⁺+OH^-，Kw=1.0×10^-14，
則②-①可得NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，K=

1×10-14

1.8×10-5

=

1

1.8

×10^-9，
則1mol?L^-1的NH₄Cl溶液中c（H⁺）=

K×c(NH4+)

=

1 1.8 ×10-9×1

mol/L=2.36×10^-5mol?L^-1，
故答案為：2.36×10^-5；
（3）添加鋇試劑除去SO₄^2-，注意不能引入新的雜質(zhì)，選Ba（NO₃）₂會(huì)引入雜質(zhì)硝酸根離子，所以該鋇試劑不能選用，BaCO₃與硫酸根離子反應(yīng)生成BaSO₄，BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）+CO₃ ^2-（aq）；
故答案為：ac；BaCO₃（s）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）+CO₃ ^2-（aq）；
（4）錳離子和碳酸氫根離子之間可以發(fā)生雙水解反應(yīng)，即Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+H₂O+CO₂↑，K_sp（MnCO₃）=c（Mn²⁺）?c（CO₃^2-）=1×10^-11（mol?L^-1）²，K_sp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）?c（CO₃^2-）=5×10^-9（mol?L^-1）²，兩式子相除，得到：剩余溶液中

c(Ca2+)

c(Mn2+)

＜500，故答案為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+H₂O+CO₂↑；500．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及電化學(xué)知識(shí)、弱電解質(zhì)的電離以及沉淀溶解平衡，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，為高頻考點(diǎn)，難度較大，注意相關(guān)計(jì)算公式的運(yùn)用．