Question

I．現(xiàn)有常溫下甲、乙兩種溶液．已知甲為100mL 0.1mol?L^-1的Na₂CO₃溶液，乙為100mL 0.1mol?L^-1的NaHCO₃溶液．請回答下列問題：
（1）溶液甲中離子濃度由大到小關(guān)系是

 

．
（2）溶液乙中c（CO₃^2-）

 

c（H₂CO₃）．（填“＜”、“＞”、“=”）
（3）甲、乙溶液中陰離子的物質(zhì)的量濃度之和的大小關(guān)系：溶液甲

 

溶液乙．（填“＜”、“＞”、“=”）
II．在恒定電流的情況下，將含0.1molNaCl和0.1molCuSO₄的混合溶液500mL．進(jìn)行電解，2min后陰極開始產(chǎn)生氣體，5min時(shí)停止電解，此時(shí)兩極產(chǎn)生的氣體體積理論上相同．
（1）請?jiān)趫D中畫出陰陽兩極產(chǎn)生氣體的體積（已換成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）與時(shí)間的關(guān)系．

（2）電解結(jié)束時(shí)消耗水的質(zhì)量為

 

g；將溶液稀釋為1000mL后，所得溶液的pH為

 

．

Answer 1

分析：I．（1）Na₂CO₃溶液中碳酸根離子水解顯堿性，第一步水解大于第二步水解；
（2）NaHCO₃溶液中，顯堿性，HCO₃^-的水解大于其電離；
（3）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-的水解大于乙中HCO₃^-的水解；
II．溶液中陰陽離子的放電順序分別為：陽離子放電順序Cu²⁺＞H⁺＞Na⁺，陰離子放電順序?yàn)镃l^-＞OH^-＞SO₄^2-，
陽極發(fā)生2Cl^--2e^-═Cl₂↑、4OH^--4e^-═O₂↑+H₂O，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-═Cu、2H⁺+2e^-═H₂↑，當(dāng)氫離子放電實(shí)質(zhì)為電解水，電解后溶液中硫酸與NaOH的物質(zhì)的量相同，氫離子過量，以此計(jì)算．

解答：解：I．（1）Na₂CO₃溶液中碳酸根離子水解顯堿性，第一步水解大于第二步水解，則離子濃度大小為c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）＞c（H⁺）；
（2）NaHCO₃溶液中，顯堿性，HCO₃^-的水解大于其電離，水解生成碳酸，則c（CO₃^2-）＜c（H₂CO₃）故答案為：＜；
（3）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-的水解大于乙中HCO₃^-的水解，則甲中陰離子濃度之和大，所以甲＞乙，故答案為：＞；
II．溶液中陰陽離子的放電順序分別為：陽離子放電順序Cu²⁺＞H⁺＞Na⁺，陰離子放電順序?yàn)镃l^-＞OH^-＞SO₄^2-，
2min之前，陽極發(fā)生2Cl^--2e^-═Cl₂↑，
              0.1mol 0.1  0.05
     陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-═Cu
            0.05  0.1
2min～5min，
陽極發(fā)生4OH^--4e^-═O₂↑+H₂O
            4x   x
陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-═Cu
      0.05  0.1
      2H⁺+2e^-═H₂↑
       4x-0.1  2x-0.05，
兩極產(chǎn)生的氣體體積理論上相同，則0.05+x=2x-0.05，解得x=0.1，即兩極各收集0.15mol氣體，
如圖，故答案為：；
（2）當(dāng)氫離子放電實(shí)質(zhì)為電解水，由2H₂O

電解  .

O₂↑+2H₂↑～4e^-，
共生成0.1mol氧氣，則消耗水為0.2mol，其質(zhì)量為0.2mol×18g/mol=3.6g，
電解后有0.1molNaHSO₄，稀釋至1000mL，則c（H⁺）=

0.1mol

1L

=0.1mol/L，所以pH=1，故答案為：3.6；1．

點(diǎn)評：本題考查離子濃度大小的比較及電解原理，明確鹽類水解及水解趨勢的大小、電解中離子的放電順序及電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，題目難度較大，（2）中計(jì)算為解答的難點(diǎn)．