Question

13．NaOH溶液可用于多種氣體的處理．
（1）CO₂是溫室氣體，可用NaOH溶液吸收得到Na₂CO₃或NaHCO₃．
①Na₂CO₃俗稱純堿，因CO₃^2-水解而使其水溶液呈堿性，寫出CO₃^2-第一步水解的離子方程式CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．已知25℃時，CO₃^2-第一步水解的平衡常數(shù)K_h=2×10^-4mol/L，當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1 時，溶液的pH=9．
②泡沫滅火器中通常裝有NaHCO溶液和Al₂（SO₄）₃溶液，請寫出這兩種溶液混合時的離子反應(yīng)方程式3HCO₃^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓+3CO₂↑．
（2）金屬與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的NO₂可用NaOH溶液吸收，反應(yīng)方程式為：2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O．含0.2molNaOH的水溶液與0.2mol NO₂恰好完全反應(yīng)得1L溶液A，溶液B為0．lmol•L^-1CH₃COONa溶液，則兩份溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的順序為c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）（已知HNO₂的電離常數(shù)K_a=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的電離常數(shù)K_a=1.7×10^-5mol•L^-1）．可使溶液A和溶液B的 pH相等的方法是AD．
A．向溶液A中加適量NaOH      B．向溶液A中加適量水
C．向溶液B中加適量NaOH    D．向溶液B中加適量水
（3）煙氣中的SO₂會引起酸雨，可利用氫氧化鈉溶液吸收．吸收SO₂的過裎中，溶液中H₂SO₃、HSO₃^-、SO₃^2-三者所占物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（a）隨pH變化的關(guān)系如圖所示：

①圖中pH=7時，溶液中離子濃度關(guān)系正確的是A．
A．c（Na⁺）＞2c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-）
B．c（Na⁺）=c（SO₃^2- ）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）
C．c（OH^-）=c（H⁺）+c（H₂SO₃）+c（HSO₃^-）
D．c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2- ）＞c（H⁺）=c（OH^-）
②利用上圖中數(shù)據(jù)，求反應(yīng)H₂SO₃=2H⁺+SO₃^2-的平衡常數(shù)的數(shù)值0.27．

Answer 1

分析 （1）①CO₃^2-水解而使其水溶液呈堿性，寫出CO₃^2-第一步水解的離子方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，水解常數(shù)K_h=$\frac{c（HC{O}_{3}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}\\;）}$，當(dāng)溶c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1時，根據(jù)水解常數(shù)計算c（OH^-），由根據(jù)水的離子積Kw計算c（H⁺），根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計算；
②Al₂（SO₄）₃與NaHCO₃混合時能相互促進(jìn)水解生成氫氧化鋁沉淀、二氧化碳?xì)怏w；
（2）溶液A中NaNO₃、NaNO₂的濃度均為0.1mol/L，HNO₂、CH₃COOH均為弱酸，由電離常數(shù)可知CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，溶液中醋酸根離子水解程度大于亞硝酸根離子水解程度，溶液B堿性大于A溶液；
（3）①A、由電荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液則c（H⁺）═c（OH^-），則c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），所以c（Na⁺）＞2c（SO₃^2-），而圖可知pH=7時，c（SO₃^2-）=c（HSO₃^-），則c（Na⁺）＞2c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-），故A 正確；
B、由電荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液則c（H⁺）═c（OH^-），則c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），c（SO₃^2-）≠c（H₂SO₃），故B錯誤；
C、pH=7時，c（H⁺）=c（OH^-）；
D、HSO₃^-電離程度大于水解程度導(dǎo)致溶液呈酸性，因為亞硫酸氫根離子既能電離又能水解，所以溶液中存在H₂SO₃、SO₃^2-，在NaHSO₃溶液中存在電荷守恒和物料守恒，根據(jù)電荷守恒和物料守恒判斷；
②HSO₃^-?SO₃^2-+H⁺，由圖中數(shù)據(jù)，pH=7時，c（HSO₃^- ）=c（SO₃^2- ），由Ka的表達(dá)式可知，H₂SO₃的第二級電離平衡常數(shù)K₂≈c（H⁺）=10^-7，由此分析解答．

解答 解：（1）①CO₃^2-水解而使其水溶液呈堿性，寫出CO₃^2-第一步水解的離子方程式為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，水解常數(shù)K_h=$\frac{c（HC{O}_{3}^{-}）•c（O{H}^{-}）}{c（C{O}_{3}^{2-}\\;）}$=2×10^-4，當(dāng)溶液中c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=20：1時，c（OH^-）=10^-5mol/L，由水的離子積Kw可知，c（H⁺）=10^-9mol/L，所以pH=-lg10^-9=9，
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；9；
②Al₂（SO₄）₃與NaHCO₃混合時能相互促進(jìn)水解生成氫氧化鋁沉淀、二氧化碳?xì)怏w，離子方程式為Al³⁺+3HCO₃^-═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案為：3HCO₃^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（2）0.2mol NaOH的水溶液與0.2mol NO₂恰好完全反應(yīng)得1L溶液A，由2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，得到溶液A中NaNO₃物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，NaNO₂物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，溶液B為0.1mol•L^-1的CH₃COONa溶液；
HNO₂的電離常數(shù)K_a=7.1×10^-4mol•L^-1，CH₃COOH的電離常數(shù)K_a=1.7×10^-5mol•L^-1，說明CH₃COOH酸性小于HNO₂的酸性，溶液中醋酸根離子水解程度大于亞硝酸根離子水解程度，溶液B堿性大于A溶液，兩溶液中c（NO₃^-）、c（NO₂^-）和c（CH₃COO^-）由大到小的順序為c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-），
A．向溶液A中加適量NaOH，增大堿性，可以調(diào)節(jié)溶液pH相等，故正確；
B．溶液B堿性大于A溶液，向溶液A中加適量水，稀釋溶液，堿性減弱，不能調(diào)節(jié)溶液pH相等，故錯誤；
C．溶液B堿性大于A溶液，向溶液B中加適量NaOH，溶液pH更大，故錯誤；
D．向溶液B中加適量水，稀釋溶液堿性減弱，可以調(diào)節(jié)溶液pH相等，故正確；
故答案為：c（NO₃^-）＞c（NO₂^-）＞c（CH₃COO^-）；AD；
（3）①A、由電荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液則c（H⁺）═c（OH^-），則c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），所以c（Na⁺）＞2c（SO₃^2-），而圖可知pH=7時，c（SO₃^2-）=c（HSO₃^-），則c（Na⁺）＞2c（SO₃^2-）＞c（HSO₃^-），故A 正確；
B、由電荷守恒可知，c（H⁺）+c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（OH^-），中性溶液則c（H⁺）═c（OH^-），則c（Na⁺）═2c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-），c（SO₃^2-）≠c（H₂SO₃），故B錯誤；
C、pH=7時，c（H⁺）=c（OH^-），故C錯誤；
D、SO₃^2-+H₂O?HSO₃^-+OH^-，HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，亞硫酸兩步水解，則離子濃度為c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）=c（SO₃^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-），故D錯誤；故答案為：A；
②亞硫酸的第一步電離方程式為：H₂SO₃?H⁺+HSO₃^-，根據(jù)圖象可知，pH=0時，亞硫酸濃度為0.9mol/L，亞硫酸氫根離子濃度為0.24mol/L，此時氫離子濃度為1mol/L，則K_a1=$\frac{0.24×1}{0.9}$≈0.27，故答案為：0.27．

點評 本題考查了離子濃度大小比較，題目難度中等，明確圖象中曲線變化的含義為解答關(guān)鍵，注意掌握電荷守恒、物料守恒及質(zhì)子守恒在判斷離子濃度大小中的應(yīng)用方法．