【知识点详解】
1. **弱电解质的定义与特性**:弱电解质是指在溶液中只能部分电离的化合物,如弱酸、弱碱。在本题中,H2A是一种二元弱酸,它在溶液中不会完全电离,而是形成H2A、HA-和A2-等物种。
2. **电离平衡与电离常数**:弱电解质在溶液中存在电离平衡,如H2A ⇌ H+ + HA-,HA- ⇌ H+ + A2-。电离常数K1和K2(对于二元酸)分别表示第一级和第二级电离的平衡常数。K1代表H2A转化为HA-的倾向,K2则表示HA-转化为A2-的倾向。在题目中,K2(H2A)可以通过δ(X)的关系计算出来。
3. **pH与物质的量分数的关系**:pH的变化直接影响溶液中各物种的物质的量分数。当pH增加时,说明H+浓度降低,因此对应的酸性物种物质的量分数减少,而其对应的盐物质的量分数增加。例如,随着pH的增加,H2A的物质的量分数减少,HA-的物质的量分数增加。
4. **强碱与弱碱的比较**:MOH和ROH是两种碱,前者是强碱,完全电离;后者是弱碱,只部分电离。加水稀释时,强碱的pH变化较小,而弱碱的pH变化较大,因为稀释会促进弱碱的电离。无限稀释时,两者都会接近中性,但强碱的c(OH-)将保持不变,弱碱的c(OH-)会因水的电离而略有变化。
5. **溶液的电荷守恒**:在任何溶液中,阳离子和阴离子的总电荷必须相等。例如,在pH=7的溶液中,c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),当溶液为中性时,c(H+)=c(OH-),所以c(Na+)=c(A-)。
6. **吸附剂X的作用**:吸附剂X能有效吸附废水中的As(III)和As(V),其吸附性能受pH影响。pH值的改变会影响As的价态和形态,从而影响其与吸附剂的相互作用。在一定的pH范围内,吸附剂X表面的电荷状态会影响砷的吸附量,如pH升高,X表面带负电,有利于吸引带正电的As(V)。
7. **分布分数的理解**:分布分数是特定物种在溶液中浓度的比例,反映了不同形态的物质在特定pH下的相对丰度。如图1和图2所示,H3AsO3和H3AsO4的分布分数与pH有关,这指导了调节pH进行As的沉淀或吸附操作。
8. **离子平衡与指示剂的选择**:在滴定实验中,选择合适的指示剂至关重要。酚酞在pH 8.0 ~ 10.0之间变色,适用于判断H3AsO3与NaOH反应的终点,因为该反应的产物应使溶液pH升高至这个范围。
9. **电离常数的计算与应用**:pKa1=-lg Ka1,可以根据图中的数据计算出H3AsO4第一步电离的pKa1值,这有助于了解酸的强度和酸碱平衡。
总结以上,弱电解质的电离涉及电离平衡、电离常数、pH的影响、强弱碱的区别、电荷守恒、吸附原理、分布分数等多个化学概念,这些都是高中化学复习的重要内容,对理解和解决实际问题具有重要意义。