Question

pC類似pH，是指極稀溶液中溶質物質的量濃度的常用對數負值．如某溶液溶質的濃度為1×10^-3mol/L，則溶液中該溶質的pC=-lg10^-3=3．已知H₂CO₃溶液中存在下列平衡：
CO₂+H₂O?H₂CO₃
H₂CO₃?H++HC

O

- 3

HC

O

- 3

?H++C

O

2- 3

如圖為H₂CO₃、HC

O

- 3

、C

O

2- 3

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pH=9時，H₂CO₃溶液中濃度最大的含碳元素離子為

HCO₃^-

．
（2）pH＜4時，溶液中H₂CO₃的pC值總是約等于3的原因是

c（H⁺）增大后，平衡向左移動放出CO₂，碳酸濃度保持不變

．
（3）一定濃度的NaHCO₃和NaCO₃混合溶液是一種“緩沖溶液”，在這種溶液中加入少量的強酸或強堿，溶液的pH變化都不大，請用離子方程式表示加入少量強堿后其pH變化不大的原因

HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-

．
（4）已知M₂CO₃為難溶物，則其K_SP的表達式為

Ksp=c²（M⁺）?c（CO₃^2-）

；現欲將某溶液中的M⁺以碳酸鹽（K_SP=1×10^-12）的形式沉淀完全，則最后溶液中的C

O

2- 3

的pC最大值為

2

（溶液中的離子濃度小于1×10^-5mol/L時，沉定完全）．
（5）若某溶液中含3mol Na₂CO₃，滴入一定量的稀鹽酸，恰好使溶液中Cl^-和HC

O

- 3

的物質的量之比為2：1，則滴入的鹽酸中HCl的物質的量等于

4

mol．

Answer 1

分析：由圖象可知，橫坐標為pH，縱坐標為pC，由圖象的曲線可分析（1）、（2）；
（3）“緩沖溶液”中加入少量的強酸或強堿，溶液的pH變化都不大，加入堿時與碳酸氫根離子反應；
（4）M₂CO₃?2M⁺+CO₃^2-，Ksp為離子濃度冪之比，由溶液中的離子濃度小于1×10^-5mol/L時，沉定完全來計算CO₃^2-濃度；
（5）根據發生的反應Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl、NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑，由恰好使溶液中Cl^-和HCO₃^-的物質的量之比為2：1來分析．

解答：解：（1）由圖象可知，橫坐標為pH，縱坐標為pC，pH=9時，H₂CO₃溶液中濃度最大的含碳元素離子為HCO₃^-，
故答案為：HCO₃^-；
（2）由圖象可知，橫坐標為pH，縱坐標為pC，pH＜4時，溶液中H₂CO₃的pC值總是約等于3是因c（H⁺）增大后，平衡向左移動放出CO₂，碳酸濃度保持不變，
故答案為：c（H⁺）增大后，平衡向左移動放出CO₂，碳酸濃度保持不變；
（3）“緩沖溶液”中加入少量的強酸或強堿，溶液的pH變化都不大，加入堿時與碳酸氫根離子反應，該離子反應為HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-，故答案為：HCO₃^-+OH^-=H₂O+CO₃^2-；
（4）因M₂CO₃?2M⁺+CO₃^2-，則Ksp=c²（M⁺）?c（CO₃^2-），當M⁺以碳酸鹽的形式沉淀完全，
則c（CO₃^2-）=

1×10-12

(1×10-5)2

=10^-2，所以pC最大值為-lg10^-2=2，
故答案為：Ksp=c²（M⁺）?c（CO₃^2-）；2；
（5）恰好使溶液中Cl^-和HCO₃^-的物質的量之比為2：1，由
Na₂CO₃+HCl═NaHCO₃+NaCl、
 3      3     3      3
NaHCO₃+HCl═NaCl+H₂O+CO₂↑
  1     1    1  
Cl^-和HCO₃^-的物質的量之比為（3+1）：（3-1）=2：1，
即加入HCl4mol可滿足題意，故答案為：4．

點評：本題考查弱電解質在水溶液中的電離及圖象，學生能正確了利用圖象來分析是解答本題的關鍵，并注意利用習題中的信息來解答，難度不大．