Question

12．pC類似pH，是指極稀溶液中，溶質(zhì)物質(zhì)的量濃度的常用對數(shù)負值．如某溶液溶質(zhì)的濃度為：1×10^-3mol/L，則該溶液中溶質(zhì)的pC=-lg1×10^-3=3．圖1為H₂CO₃在加入強酸或強堿溶液后，平衡時溶液中三種成分的pC-pH圖．請回答下列問題：

（1）在碳酸溶液中，除了存在水的電離平衡，還存在的平衡有：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-（用方程式表示）
（2）在pH=12時，溶液中濃度最大的含碳元素離子為CO₃^2-．
（3）H₂CO₃一級電離平衡常數(shù)的數(shù)值K_a1≈10^-6、二級電離平衡常數(shù)的表達式K_a2=$\frac{c（{H}^{+}）×c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$
（4）已知某溫度下Li₂CO₃的K_sp為1.68×10^-3，將適量Li₂CO₃固體溶于100mL水中至剛好飽和，飽和Li₂CO₃溶液中c（Li⁺）=0.15mol•L^-1．c（CO₃^2-）=0.075mol•L^-1若t₁時刻在上述體系中加入100mL0.125mol•L^-1 Na₂CO₃ 溶液，列式計算說明是否有沉淀產(chǎn)生．
（5）請畫出t₁時刻后Li⁺和CO₃^2-濃度隨時間變化的關(guān)系圖（圖2）（用虛線表示Li⁺，實線表示CO₃^2-）．

Answer 1

分析 （1）碳酸屬于二元弱酸，在溶液中存在兩步電離；
（2）根據(jù)圖象分析；
（3）pH=6時溶液中c（H₂CO₃）=c（HCO₃^-），結(jié)合電離常數(shù)表達式計算；根據(jù)電離方程式書寫；
（4）若t₁時刻在上述體系中加入100mL0.125mol•L^-1 Na₂CO₃溶液，c（Li⁺）=0.075mol/L，c（CO₃^2-）=$\frac{0.1L×0.075mol/L+0.1L×0.125mol/L}{0.2L}$=0.1mol/L，計算Qc，與Li₂CO₃的K_sp比較，可確定是否有沉淀生成；
（5）t₁時刻后，c（Li⁺）=0.075mol/l、c（CO₃^2-）=0.01mol/l，據(jù)t₁時刻后Li⁺和CO₃^2-濃度畫出圖象．

解答 解：（1）碳酸屬于二元弱酸，在溶液中存在兩步電離，其電離方程式為：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-；
故答案為：H₂CO₃?H⁺+HCO₃^-，HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-；
（2）由圖象可知，在pH=12時，溶液中濃度最大的含碳元素離子為CO₃^2-；
故答案為：CO₃^2-；
（3）pH=6時溶液中c（H₂CO₃）=c（HCO₃^-），K_a1=$\frac{c（{H}^{+}）×c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=c（H⁺）=10^-6；碳酸的第二步電離方程式為HCO₃^-?H⁺+CO₃^2-，則K_a2=$\frac{c（{H}^{+}）×c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$；

故答案為：10^-6；$\frac{c（{H}^{+}）×c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$；
（4）（4）若t₁時刻在上述體系中加入100mL0.125mol•L^-1 Na₂CO₃溶液，c（Li⁺）=0.075mol/L，c（CO₃^2-）=$\frac{0.1L×0.075mol/L+0.1L×0.125mol/L}{0.2L}$=0.1mol/L，
則Qc=c（CO₃^2-）×c²（Li⁺）=5.6×10^-5＜1.68×10^-3，則沒有沉淀生成，
故答案為：c（Li⁺）=0.075mol/l、c（CO₃^2-）=0.01mol/l，Qc=c（CO₃^2-）•c²（Li⁺）=5.6×10^-5＜Ksp，無沉淀；
（5）t₁時刻后，c（Li⁺）=0.075mol/l、c（CO₃^2-）=0.01mol/l，據(jù)t₁時刻后Li⁺和CO₃^2-濃度畫出圖象為，
故答案為：．

點評 本題考查了弱電解質(zhì)的電離方程式、圖象分析、電離平衡常數(shù)的求算和表達式、沉淀的溶度積等，題目難度中等，側(cè)重于考查學生對基礎(chǔ)知識的應(yīng)用能力和計算能力．