Question

已知H₂CO₃的K_a1＝4.2×10^－7 、K_a2＝5.6×10^－11；HClO的K_a＝3.0× 10^－8, HF的K_a＝3.5×10^－4 。

(1)NaClO溶液中通入少量CO₂发生反应的离子方程式为______________________________________。

(2)在饱和氯水中加入NaHCO₃，直至溶液的黄绿色褪去，则发生反应的离子方程式为___________________。

(3)常温下，将pH和体积都相同的氢氟酸和次氯酸分别加蒸馏水稀释，pH随溶液体积变化如图所示。

①曲线Ⅰ为________(填化学式，下同)稀释时pH的变化曲线。

②取A点的两种酸溶液，中和相同体积、相同浓度的NaOH溶液，消耗________体积较小。

(4)25  ℃时，将0.40 mol·L^－1 HCN溶液与0.20 mol·L^－1 NaOH溶液各100 mL混合后，测得溶液的pH＝a(a>7)。则该溶液中所有离子浓度大小关系为____________________________________；

c(HCN)－c(CN^－)＝__________________mol·L^－1。(假设混合后体积等于两种溶液体积之和)

Answer

ClO－＋CO2 ＋H2O===HClO ＋HCO Cl2＋ H2OH＋＋Cl－＋ HClO、H＋＋HCO=== H2O ＋CO2↑(或Cl2＋HCO===Cl－＋ HClO ＋CO2↑) HF HClO c(Na＋)>c(CN－)>c(OH－)>c(H＋) 2×(10a－14－10－a)

【解析】（1）电离平衡常数越大，酸性越强，从题所给的电离平衡常数分析，酸性强弱顺序为：H2CO3>HClO >HCO3-，次氯酸钠和二氧化碳反应生成次氯酸和碳酸氢钠，离子方程式：ClO- + CO2 +H2OHClO +HCO3- ；（2）饱和氯水中存在氯气和水的反应生成盐酸和次氯酸，加入碳酸氢钠，盐酸与其反应生成氯化钠和二氧化碳和水，氯气与水的反应平衡不断的正向移动，直到氯气反应完，离子方程式为：Cl2+ H2OH++Cl-+ HClO 、H++ HCO3－= H2O +CO2↑（或Cl2+ HCO3－= Cl-+ HClO +CO2↑）；（3）①氟化氢的酸性比次氯酸强，所以加水稀释，溶液的pH变化比较大，所以曲线Ⅰ为HF； ②两溶液的pH相等，但次氯酸的电离程度比氟化氢小，所以次氯酸的浓度比氟化氢的大，中和等体积等浓度的氢氧化钠时消耗次氯酸少；（4）二者反应后得到等物质的量浓度的HCN、NaCN，溶液显碱性，说明CN-水解程度大于HCN的电离程度，所以离子浓度顺序为：c(Na+)>c(CN-)>c(OH-)>c(H+) ；根据电荷守恒c(Na+)+ c(H+)=c(OH-)+ c(CN-)， 物料守恒2 c(Na+)= c(CN-)+ c(HCN)，两式联立，消去钠离子，则得到c(HCN)-c(CN-)=2 （c(OH-)-c(H+)）=2×(10a-14-10-a)。

点睛：本题考查弱电解质的电离平衡移动和电离平衡常数的应用，溶液中离子浓度的大小比较，溶液中的守恒关系。解答本题的关键是理解好盐类水解原理和电解质溶液中的守恒关系。电荷守恒：电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数与所有的阴离子所带的负电荷数相等。如NaHCO3溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(HCO3-)＋2c(CO32-)＋c(OH-) ；物料守恒：电解质溶液中由于电离或水解因素，离子会发生变化变成其它离子或分子等，但离子或分子中某种特定元素的原子的总数是不会改变的。如NaHCO3溶液中：c (Na＋)＝c (HCO3-)＋c (CO32-)＋c (H2CO3)；质子守恒：电解质溶液中分子或离子得到或失去质子（H＋）的物质的量应相等。例如：在NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3为得到质子后的产物；NH3、OH-、CO32-为失去质子后的产物，故有以下关系：c (H3O+)+c (H2CO3)=c (NH3)+c (OH-)+c (CO32-)。