Question

硫酸是強酸，中學階段將硫酸在水溶液中看作完全電離．但事實是，硫酸在水中的第一步電離是完全的，第二步電離并不完全，其電離情況為：H₂SO₄=H⁺+HSO₄^-，HSO₄^-?H⁺+SO₄^2-．
請據此回答下列有關問題：
（1）Na₂SO₄溶液呈

 

（填“弱酸性”、“中性”或“弱堿性”）．
（2）寫出下列反應的離子方程式
H₂SO₄溶液與BaCl₂溶液反應

 

；
H₂SO₄溶液與Na₂SO₄溶液反應

 

．
（3）在0.1mol?L^-1的Na₂SO₄溶液中，下列粒子濃度關系式正確的是

 

．（填編號）
A．c（SO₄^2-）+c（HSO₄^-）=0.1mol?L^-1
B．c（SO₄^2-）+c（HSO₄^-）=2c（Na⁺）
C．c（OH^-）=c（H⁺）+c（HSO₄^-）
D．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₄^-）
（4）已知0.1mol?L^-1的NaHSO₄溶液的pH=2，則0.1mol?L^-1的H₂SO₄溶液中SO₄^2-的濃度

 

0.01mol?L^-1（填“＞”“=”或“＜”），理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）硫酸根離子易水解而使硫酸鈉溶液呈堿性；
（2）硫酸溶液中存在HSO₄^-離子，硫酸氫根離子和鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀，氫離子和硫酸根離子反應生成硫酸氫根離子；
（3）任何溶液中都存在電荷守恒和物料守恒，根據電荷守恒和物料守恒分析；
（4）硫酸電離出的氫離子抑制硫酸氫根離子電離．

解答：解：根據硫酸的第一步電離是完全的：H₂SO₄=H⁺+HSO₄^-，第二步電離并不完全：HSO₄^-?H⁺+SO₄^2-，
（1）Na₂SO₄溶液中硫酸根離子易水解，所以溶液中存在SO₄^2-+H₂O?OH^-+HSO₄^-，導致溶液呈弱堿性，
故答案為：弱堿性；
（2）硫酸在溶液中電離出硫酸氫根離子，硫酸氫根離子和鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀和氫離子，所以離子反應方程式為：HSO₄^-+Ba²⁺=BaSO₄↓+H⁺，硫酸根離子能和氫離子結合生成硫酸氫根離子，所以硫酸和硫酸鈉反應生成硫酸氫鈉，離子反應方程式為：H⁺+SO₄^2-=HSO₄^-，
故答案為：HSO₄^-+Ba²⁺=BaSO₄↓+H⁺；H⁺+SO₄^2-=HSO₄^-；
（3）A．溶液中存在物料守恒，根據物料守恒得c（SO₄^2-）+c（HSO₄^-）=0.1mol?L^-1，故A正確；
B．根據物料守恒得2c（SO₄^2-）+2c（HSO₄^-）=c（Na⁺），故B錯誤；
C．溶液中存在物料守恒2c（SO₄^2-）+2c（HSO₄^-）=c（Na⁺），存在電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₄^-）+2c（SO₄^2-），所以得c（OH^-）=c（H⁺）+c（HSO₄^-），故C正確；
D．溶液中存在電荷守恒，根據電荷守恒得c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（HSO₄^-）+2c（SO₄^2-），故D錯誤；
故答案為：AC；
（4）0.1mol?L^-1的NaHSO₄溶液的pH=2，說明硫酸氫鈉溶液中硫酸氫根離子電離出的氫離子濃度為0.01mol/L，0.1mol?L^-1的H₂SO₄溶液中硫酸第一步完全電離出氫離子和硫酸氫根離子，第二步硫酸氫根離子部分電離，且第一步電離出的氫離子抑制第二步電離，所以0.1mol?L^-1的H₂SO₄溶液中SO₄^2-的濃度＜0.01mol?L^-1，
故答案為：＜；硫酸第一步電離產生的H⁺抑制了HSO₄^-的電離．

點評：本題考查了離子濃度大小的比較，明確硫酸的電離方式是解本題關鍵，結合物料守恒和電荷守恒來分析解答，注意硫酸第二步部分電離，為易錯點．