室温下，K_a1(H₂CO₃)=4.6×10^-7， K_a2(H₂CO₃)=5.6×10^-11，K_a (HNO₂)=5.1×10^-4。纯碱溶液可用于吸收NO₂，有关的化学反应为：2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂。若溶液混合引起的体积变化可忽略，室温时下列指定溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是(　　)

A．0.1 mol·L^-1的Na₂CO₃溶液：c(HCO₃^-)+2c(CO₃^2-)=0.1 mol·L^-1

B．0.1 mol·L^-1的Na₂CO₃溶液和0.1 mol·L^-1的HNO₂溶液等体积混合：c(H₂CO₃)+0.05 mol·L^-1=c(CO₃^2-)+c(NO₂^-)

C．0.1 mol·L^-1的NaHCO₃溶液与0.1 mol·L^-1的NaNO₂溶液比较：c(HCO₃^-)+2c(CO₃^2-)< c(NO₂^-)

D．0.1 mol·L^-1的Na₂CO₃溶液吸收等量NO₂，无气体逸出： c(HCO₃^-)>c(NO₃^-)> c(NO₂^-)>c(CO₃^2-)

答案

CD

【详解】

A. 在Na₂CO₃溶液中有少量CO₃^2-发生水解作用，产生HCO₃^-、H₂CO₃，所以根据C元素守恒可知：c(HCO₃^-)+c(CO₃^2-)+c(H₂CO₃)=0.1 mol·L^-1，A错误；

B. 由于电离平衡常数：K_a (HNO₂)>K_a1(H₂CO₃)>K_a2(H₂CO₃)，所以将0.1 mol·L^-1的Na₂CO₃溶液和0.1 mol·L^-1的HNO₂溶液等体积混合，溶液中c(Na⁺)=0.1 mol/L，发生反应：Na₂CO₃+HNO₂=NaHCO₃+NaNO₂，根据C元素守恒可得c(H₂CO₃)+c(HCO₃^-)+c(CO₃^2-)=0.05 mol/L，c(HCO₃^-)+c(CO₃^2-)=0.05-c(H₂CO₃)；根据电荷守恒可得：c(Na⁺)+c(H⁺)=c(OH^-)+c(HCO₃^-)+2c(CO₃^2-)+c(NO₂^-)，则c(CO₃^2-)+c(NO₂^-)=c(Na⁺)+c(H⁺)-c(OH^-)-[c(HCO₃^-)+c(CO₃^2-)]=0.1+c(H⁺)-c(OH^-)-[0.05-c(H₂CO₃)]=0.05+c(H₂CO₃)+c(H⁺)-c(OH^-)，该溶液为NaHCO₃、NaNO₂等浓度的混合溶液，水解使溶液显碱性，所以c(H⁺)-c(OH^-)<0，故c(CO₃^2-)+c(NO₂^-)<0.05+c(H₂CO₃)，B错误；

C. 在NaHCO₃溶液中存在电荷守恒：c(Na⁺)+c(H⁺)=c(OH^-)+c(HCO₃^-)+2c(CO₃^2-)，则c(OH^-)- c(H⁺)=c(Na⁺)-c(HCO₃^-)-2c(CO₃^2-)；在NaNO₂溶液中存在电荷守恒：c(Na⁺)+c(H⁺)=c(OH^-)+c(NO₂^-)，c(OH^-)-c(H⁺)=c(Na⁺)-c(NO₂^-)。根据电离平衡常数可知这两种盐都是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，等浓度的两种盐溶液中c(Na⁺)相同，水解程度NaHCO₃>NaNO₂，水解程度越大，溶液中c(OH^-)越大，c(H⁺)就越小，溶液中c(OH^-)-c(H⁺)就越大，所以c(Na⁺)-c(HCO₃^-)-2c(CO₃^2-)> c(Na⁺)-c(NO₂^-)，由于两种溶液中c(Na⁺)相同，故c(HCO₃^-)+2c(CO₃^2-)< c(NO₂^-)，C正确；

D. 0.1 mol·L^-1的Na₂CO₃溶液吸收等量NO₂，无气体逸出，假设NO₂的物质的量是2 mol，则首先会发生反应：2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂，反应消耗1 mol Na₂CO₃，产生1 mol NaNO₂、1 mol NaNO₃和1 mol CO₂，然后发生反应：Na₂CO₃+CO₂+H₂O =2NaHCO₃，最终得到的溶液中溶质是NaNO₃、NaNO₂、NaHCO₃按1：1：2的物质的量关系混合溶液，故离子浓度c(HCO₃^-)最大，由于NaNO₃是强酸强碱盐，NO₃^-不水解，因而不消耗，NaNO₂是强碱弱酸盐，NO₂^-水解消耗使离子浓度减小，所以c(HCO₃^-)>c(NO₃^-)>c(NO₂^-)； HCO₃^-的电离程度是微弱的，HCO₃^-电离产生CO₃^2-浓度很小，原小于盐电离产生的离子浓度，故c(NO₂^-)>c(CO₃^2-)，因此该溶液中离子浓度大小关系为：c(HCO₃^-)>c(NO₃^-)> c(NO₂^-)>c(CO₃^2-)，D正确；

故合理选项是CD。