Question

6．已知水在25℃和95℃時(shí)，其電離平衡曲線如圖所示：

（1）則25℃時(shí)水的電離平衡曲線應(yīng)為A（填“A”或“B”），請說明理由水的電離是吸熱過程，溫度低時(shí)，水的電離程度小，c（H⁺）、c（OH^-）�。�
（2）95℃時(shí)，若10體積pH₁=a的某強(qiáng)酸溶液與1體積pH₂=b的某強(qiáng)堿溶液混合后溶液呈中性，則混合前，該強(qiáng)酸的pH₁與強(qiáng)堿的pH₂之間應(yīng)滿足的關(guān)系是a+b=13或 pH₁+pH₂=13．
（3）25℃時(shí)，將pH=11的NaOH溶液與pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的pH=10，則NaOH溶液與H₂SO₄溶液的體積比為2：9．
（4）曲線B對應(yīng)溫度下，pH=2的某HA溶液和pH=10的NaOH溶液等體積混合后，混合溶液的pH=5．請分析其原因：曲線B對應(yīng)95℃，此時(shí)水的離子積為10^-12，HA為弱酸，HA和NaOH中和后，混合溶液中還剩余較多的HA分子，可繼續(xù)電離出H⁺，使溶液pH=5．

Answer 1

分析 （1）橫軸是氫離子濃度，縱軸是氫氧根離子濃度，水的離子積常數(shù)Kw=c（H⁺）×c（OH^-）計(jì)算出A曲線的Kw，然后結(jié)合水的電離過程吸熱判斷25℃時(shí)水的電離平衡曲線；
（2）設(shè)出酸溶液的pH為a，堿溶液的pH為b，根據(jù)該溫度以及體積關(guān)系列式計(jì)算；
（3）pH=4的H₂SO₄溶液中氫離子的物質(zhì)的量濃度為0.0001mol/L，pH=11的NaOH溶液中氫氧根離子的物質(zhì)的量濃度為：10^-3mol/L；當(dāng)混合溶液的pH=10時(shí)，溶液呈堿性，即氫氧化鈉過量，據(jù)此列式計(jì)算；
（4）根據(jù)曲線B對應(yīng)溫度下pH=5，說明溶液顯示酸性，反應(yīng)后氫離子過量分析．

解答 解：（1）曲線A條件下Kw=c（H⁺）×c（OH^-）=10^-7×10^-7=10^-14，曲線B條件下c（H⁺）=c（OH^-）=10^-6 mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=10^-12；水的電離時(shí)吸熱過程，加熱促進(jìn)電離，所以A曲線代表25℃時(shí)水的電離平衡曲線，故答案為：A；水的電離是吸熱過程，溫度低時(shí)，水的電離程度小，c（H⁺）、c（OH^-）小；
（2）設(shè)強(qiáng)酸溶液的pH為a，體積為10V，溶液中氫離子濃度為：10^-amol/L；堿溶液的pH為b，體積為V，溶液中氫氧根離子的濃度為：10^-（12-b）mol/L，
混合后溶液呈中性，則滿足溶液中氫離子的物質(zhì)的量大于氫氧根離子的物質(zhì)的量，即10^-amol/L×10VL=10^-（12-b）mol/L×VL，
解得：1-a=b-12，a+b=13，即pH₁+pH₂=13，
故答案為：a+b=13或 pH₁+pH₂=13；
（3）pH=4的H₂SO₄溶液中氫離子的物質(zhì)的量濃度為0.0001mol/L，pH=11的NaOH溶液中氫氧根離子的物質(zhì)的量濃度為：10^-3mol/L；若所得混合溶液的pH=10，則反應(yīng)后的溶液的c（OH^-）=0.0001（mol/L），
則c（OH^-）=$\frac{0.001V堿-0.0001V酸}{V酸+V堿}$=0.0001mol/L，
解得：V_堿：V_酸=2：9，故答案為：2：9；
（4）在曲線B對應(yīng)溫度下，因pH（酸）+pH（堿）=12，可得酸堿兩溶液中c（H⁺）=c（OH^-），如是強(qiáng)酸堿，兩溶液等體積混合后溶液呈中性；現(xiàn)混合溶液的pH=5，即等體積混合后溶液顯酸性，說明H⁺與OH^-完全反應(yīng)后又有新的H⁺產(chǎn)生，酸過量，所以酸HA是弱酸，
故答案為：曲線B對應(yīng)95℃，此時(shí)水的離子積為10^-12，HA為弱酸，HA中和NaOH后，混合溶液中還剩余較多的HA分子，可繼續(xù)電離出H⁺，使溶液pH=5．

點(diǎn)評 本題考查了水的電離、水的離子積及溶液pH的簡單計(jì)算，題目難度中等，解題關(guān)鍵是在搞清楚溫度對水電離平衡、水的離子積和溶液pH的影響．