Question

20．（1）研究CO₂在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿，是當今海洋科學研究的前沿領域．
海水中溶解無機碳占海水總碳的95%以上，其準確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎，測量溶解無機碳，可采用如下方法：
①氣提、吸收CO₂，用N₂從酸化后的海水中吹出CO₂并用堿液吸收（裝置如圖），將虛線框中的裝置補充完整并標出所用試劑．
②滴定，將吸收液洗后的無機碳轉(zhuǎn)化為NaHCO₃，再用xmol/LHCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解無機碳的濃度=$\frac{xy}{z}$mol/L．
（2）室溫下，0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH．（選填“大于”、“小于”或“等于”）．濃度均為0.1mol/L 的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-濃度從大到小的順序為SO₃^2-＞CO₃^2-＞HCO₃^-＞HSO₃^-．
已知：
H₂SO₃ K_i1=1.54×10^-2 K_i2=1.02×10^-7
HClO  K_i1=2.95×10^-8
H₂CO₃ K_i1=4.3×10^-7 K_i2=5.6×10^-11．

Answer 1

分析 （1）①由題意可知，需從酸化后的海水中吹出二氧化碳，那么需要滴加酸將其酸化，且吹出的氣體中不能含有與NaOH反應的氣體，裝置中導氣管應從遵循“長進短出”原則；
②依據(jù)原理NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O計算二氧化碳；
（2）酸的電離平衡常數(shù)越小，其對應的酸根離子水解程度越大，則相同濃度的鈉鹽溶液的pH越高；
根據(jù)電離平衡常數(shù)知，酸的電離平衡常數(shù)大小順序是：H₂SO₃＞HSO₃^-＞H₂CO₃＞HCO₃^-，則酸根離子水解程度大小順序是CO₃^2-＞HCO₃^-＞SO₃^2-＞HSO₃^-，這些弱酸根離子都水解但程度都較小，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）①酸化海水，利用氮氣將二氧化碳吹出，且吹出的氣體中不能含有與NaOH反應的氣體，所以選用稀硫酸，且裝置中導氣管遵循“長進短出”原則，利用分液漏斗滴加，長管進氣，短管出氣，故裝置為：，
故答案為：；
②此反應原理為：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O，即碳酸氫鈉與鹽酸的物質(zhì)的量之比為1：1，那么海水中碳酸氫鈉的濃度為c，體積均為mL，依據(jù)題意有c×z=xy，解c=$\frac{xy}{z}$mol/L，故答案為：$\frac{xy}{z}$；
（2）酸的電離平衡常數(shù)越小，其對應的酸根離子水解程度越大，則相同濃度的鈉鹽溶液的pH越高，電離平衡常數(shù)HSO₃^-＞HClO，所以水解程度ClO-＞SO₃^2-，所以相同溫度下0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH；
根據(jù)電離平衡常數(shù)知，酸的電離平衡常數(shù)大小順序是：H₂SO₃＞HSO₃^-＞H₂CO₃＞HCO₃^-，則酸根離子水解程度大小順序是CO₃^2-＞HCO₃^-＞SO₃^2-＞HSO₃^-，這些弱酸根離子都水解但程度都較小，所以離子濃度大小順序是SO₃^2-＞CO₃^2-＞HCO₃^-＞HSO₃^-，
故答案為：大于；SO₃^2-＞CO₃^2-＞HCO₃^-＞HSO₃^-．

點評 本題考查弱電解質(zhì)的電離、中和滴定實驗等知識點，為高頻考點，明確實驗原理、酸的電離平衡常數(shù)與酸根離子水解程度關系是解本題關鍵，注意：CO₃^2-對應的酸是HCO₃^-而不是H₂CO₃，SO₃^2-對應的酸是HSO₃^-而不是H₂SO₃，為易錯點．