常温下向20.00mL0.10mol/LNa2CO3溶液中逐滴加入0.10mol/L盐酸40.00mL，所得溶液的pH与加入盐酸体积的关系如表所示：溶液的pH加入盐酸的总体积12V（HCl）=08V（HCl）=20.00mL5

Question

常温下向20.00mL 0.10mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.10mol/L盐酸40.00mL，所得溶液的pH与加入盐酸体积的关系如表所示：

溶液的pH	加入盐酸的总体积
12	V（HCl）=0
8	V（HCl）=20.00mL
5	V（HCl）=40.00mL

回答下列问题：
（1）20.00mL0.10mol/L Na₂CO₃溶液中所有阳离子和阴离子的浓度有何关系？___（用等式表示）．
（2）当V（HCl）=20.00mL时，溶液呈碱性的原因是___（用离子方程式和必要的文字说明）此时溶液中c（H₂CO₃）___（填“>”、“<”或“=”）c（CO₃^2-）．
（3）V（HCl）=40.00mL时，得到H₂CO₃饱和溶液，且c（H₂CO₃）=4.0×10^-5mol/L．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃⇌HCO₃^-+H⁺的电离常数K₁=___．此时保持其他条件不变，继续加入0.1mol/L盐酸10.00mL，K₁将___（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（4）若向20mL0.10mol/LNa₂CO₃溶液中加入BaCl₂粉末3.94×10^-7 g时开始产生沉淀BaCO₃，则K_sp（BaCO₃）=___．

Answer 1

（1）根据电荷守恒，Na₂CO₃溶液中存在：c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-），
故答案为：c（Na⁺）+c（H⁺）═2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）；
（2）当V（HCl）=20.00mL时，恰好发生反应：Na₂CO₃+HCl═NaCl+NaHCO₃，为NaCl、NaHCO₃等浓度混合溶液，溶液中存在平衡：HCO₃^-+H₂O⇌H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-⇌H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-的水解程度大于电离程度，溶液呈碱性，此时溶液中c（H₂CO₃）>c（CO₃^2-），
故答案为：溶液中存在平衡：HCO₃^-+H₂O⇌H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-⇌H⁺+CO₃^2-，HCO₃^-的水解程度大于电离程度，溶液呈碱性；>；
（3）V（HCl）=40.00mL时，得到H₂CO₃饱和溶液，且c（H₂CO₃）=4.0×10^-5mol/L，此时溶液pH=5，则溶液中c（H⁺）=10^-5mol/L，若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则溶液中c（HCO₃^-）≈c（H⁺）=10^-5mol/L，H₂CO₃⇌HCO₃^-+H⁺的电离常数K₁=(c(H+)×c(HCO3-))/(c(H2CO3))=(1×10-5×1×10-5)/(4×10-5)=2.5×10^-6，电离平衡常数只受温度影响，温度不变，电离平衡常数不变，故继续加入盐酸电离常数K₁不变，
故答案为：2.5×10^-6；不变；
（4）开始沉淀时c（Ba²⁺）=((3.94g×10-7g)/(208g/mol))/(0.02L)=9.5×10^-8mol/L，则K_sp（Ba₂CO₃）=c（Ba²⁺）×c（CO₃^2-）=9.5×10^-8×0.1=9.5×10^-9，
故答案为：9.5×10^-9．