Question

pC类似pH，是指极稀溶液中，溶质物质的量浓度的常用对数负值．如某溶液溶质的浓度为：1×10^-3mol/L，则该溶液中溶质的pC=-lg1×10^-3=3．图为H₂CO₃在加入强酸或强碱溶液后，平衡时溶液中三种成分的pC-pH图．请回答下列问题：
（1）在人体血液中，HCO₃^-能起到稳定人体pH的作用，请用电解质溶液中的平衡解释：

 

（用方程式表示）．
（2）H₂CO₃一级电离平衡常数的数值K_a1≈

 

（3）某同学认为该溶液中Na₂CO₃的水解是微弱的，发生水解的CO₃^2-离子不超过其总量的10%．请你设计简单实验证明该同学的观点是否正确

 

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（4）已知某温度下Li₂CO₃的K_sp为1.68×10^-3，将适量Li₂CO₃固体溶于100mL水中至刚好饱和，饱和Li₂CO₃溶液中c（Li⁺）=0.15mol?L^-1．c（CO₃^2-）=0.075mol?L^-1，若t₁时刻在上述体系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，列式计算说明是否有沉淀产生．

 

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Answer 1

分析：（1）加入碱时与碳酸氢根离子反应：HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-，加入酸时发生：HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O；
（2）由图象可知当pH=6时，pC（H₂CO₃）=3，pC（HCO₃^-）=6，结合K_a1（H₂CO₃）=

c(H+)×c(HCO3-)

c(H2CO3)

计算；
（3）可用pH试纸或pH计测量O.1mol/L的Na₂CO₃的pH来判断；
（4）若t₁时刻在上述体系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，c（Li⁺）=0.075mol/L，c（CO₃^2-）=

0.1L×0.075mol/L+0.1L×0.125mol/L

0.2L

=0.1mol/L，计算Qc，与Li₂CO₃的K_sp比较，可确定是否有沉淀生成．

解答：解：（1）在溶液中既存在电离HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，也存在水解HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，加入碱时与碳酸氢根离子反应：HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-，加入酸时发生：HCO₃^-+H⁺=CO₂+H₂O，则加入少量的强酸或强碱，溶液的pH变化都不大，可起到稳定人体pH的作用，
故答案为：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）由图象可知当pH=6时，pC（H₂CO₃）=3，pC（HCO₃^-）=6，则K_a1（H₂CO₃）=

c(H+)×c(HCO3-)

c(H2CO3)

=

10-6×10-6

10-3

=10^-9，故答案为：10^-9；
（3）可用pH试纸或pH计测量O.1mol/L的Na₂CO₃的pH，若pH＜12，说明溶液中c（OH^-）＜0.01mol/L，说明发生水解的CO₃^2-离子不超过其总量的10%，若pH＞12，则该同学的观点不正确，
故答案为：用pH试纸或pH计测量O.1mol/L的Na₂CO₃的pH，若pH＜12，则该同学的观点正确，若pH＞12，则该同学的观点不正确；
（4）若t₁时刻在上述体系中加入100mL0.125mol?L^-1 Na₂CO₃溶液，c（Li⁺）=0.075mol/L，c（CO₃^2-）=

0.1L×0.075mol/L+0.1L×0.125mol/L

0.2L

=0.1mol/L，
则Qc=c（CO₃^2-）×c²（Li⁺）=5.6×10^-4＜1.68×10^-3，则没有沉淀生成，
故答案为：否．

点评：本题考查弱电解质在水溶液中的电离及图象，学生能正确了利用图象来分析是解答本题的关键，并注意利用习题中的信息来解答，难度不大．