Question

4．已知水的電離平衡曲線如圖示，試回答下列問題：
（1）圖中五點Kw間的關(guān)系是B＞C＞A=D=E．
（2）若從A點到D點，可采用的措施是c．
a．升溫       b．加入少量的鹽酸       c．加入少量的NH₄Cl
（3）E對應(yīng)的溫度下，將pH=9的NaOH溶液與pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，則NaOH溶液與H₂SO₄溶液的體積比為10：1．
（4）B對應(yīng)溫度下，將pH=11的苛性鈉溶液V₁ L與0.05mol/L的稀硫酸V₂L混合（設(shè)混合后溶液的體積等于原兩溶液體積之和），所得混合溶液的pH=2，則 V₁：V₂=9：11．
（5）常溫下，將V mL、0.1000mol•L^-1氫氧化鈉溶液逐滴加入到20.00ml、0.1000mol•L^-1醋酸溶液中充分反應(yīng)．請回答下列問題（忽略溶液體積的變化）
①如果溶液pH=7，此時V的取值＜20.00（填“＞”“＜”或“=”）．而溶液中c（Na⁺）、c（CH₃COO^-）、c（H⁺）、c（OH^-）的大小關(guān)系為c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）．
②如果V=40.00，則此時溶液中c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=0.033mol•L^-1（填數(shù)據(jù)）

Answer 1

分析 （1）水的離子積常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度越高，離子積常數(shù)越大；
（2）從A點到D點c（H⁺）變大，c（OH^-）變小，但Kw不變；
（3）E對應(yīng)的溫度下，Kw=10^-14，將pH=9的NaOH溶液與pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，則酸溶液中的n（H⁺）等于堿溶液中的n（OH^-），據(jù)此計算；
（4）該溫度下水的離子積為K_w=1×10^-12，酸和堿混合，0.05mol/L的稀硫酸溶液中氫離子濃度為1mol/L，若所得混合液的pH=2，則酸過量，根據(jù)c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$計算，列式計算pH．可計算體積比；
（5）①溶液的酸堿性是根據(jù)溶液中H⁺濃度與OH^-濃度的相對大小判斷的，只要溶液中c（H⁺）=c（OH^-），溶液就呈中性，CH₃COOH是弱電解質(zhì)，電離程度不大，NaOH是強(qiáng)電解質(zhì)，完全電離，反應(yīng)生成的乙酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽水解呈堿性，需溶液呈中性，需少加堿；根據(jù)溶液呈中性pH=7c（H⁺）=c（OH^-）結(jié)合電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-）進(jìn)行解答；
②根據(jù)電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），物料守恒c（Na⁺）=2[c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）]進(jìn)行解答．

解答 解：（1）水的離子積常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度越高，離子積常數(shù)越大，同一曲線是相同溫度，根據(jù)圖知，溫度高低點順序是B＞C＞A=D=E，所以離子積常數(shù)大小順序是B＞C＞A=D=E，故答案為：B＞C＞A=D=E；
  （2）在A點時，c（H⁺）=c（OH^-），溶液顯中性，而到D點c（H⁺）變大，c（OH^-）變小，溶液顯酸性，即由A點到D點，溶液由中性變?yōu)樗嵝�，但Kw不變．
a、升高溫度，Kw變大，故a錯誤；
b、加入NaOH，則溶液顯堿性，故b錯誤；
c、加入氯化銨，水解顯酸性，且Kw不變，故c正確；
故答案為：c；
（3）E對應(yīng)的溫度下，Kw=10^-14，將pH=9的NaOH溶液與pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，則酸溶液中的n（H⁺）等于堿溶液中的n（OH^-），故有：
10^-5mol/L×V_堿=10^-4mol/L×V_酸，解得：$\frac{{V}_{堿}}{{V}_{酸}}$=$\frac{10}{1}$，
故答案為：10：1；
（4）該溫度下水的離子積為K_w=1×10^-12，將pH=11的苛性鈉中氫氧根離子濃度為：c（OH^-）=$\frac{1×1{0}^{-12}}{1×1{0}^{-11}}$mol/L=0.1mol/L，0.05mol/L的稀硫酸溶液中氫離子濃度為1mol/L，pH=2的溶液中氫離子濃度為0.01mol/L，則混合液中滿足：0.1mol/L×V₂-0.1mol/L×V₁=0.01mol/L×（V₁+V₂），
整理可得：V₁：V₂=9：11，
故答案為：9：11； 
（5）①CH₃COOH是弱電解質(zhì)，電離程度不大，NaOH是強(qiáng)電解質(zhì)，完全電離，反應(yīng)生成的乙酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，水解呈堿性，需溶液呈中性pH=7，需少加堿，所以常溫下，將V mL、0.1000mol•L^-1氫氧化鈉溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol•L^-1醋酸溶液中，充分反應(yīng)，V＜20.00mL溶液呈中性pH=7，c（H⁺）=c（OH^-）；根據(jù)電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），c（H⁺）=c（OH^-），溶液中的溶質(zhì)為乙酸鈉溶液，水的電離是微弱的，所以c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案為：＜；c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）； 
②根據(jù)電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），物料守恒c（Na⁺）=2[c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）]，得到c（H⁺）+c（CH₃COO^-）+2c（CH₃COOH）=c（OH^-），則c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH），反應(yīng)后溶液的體積變?yōu)?0mL，則c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）═$\frac{0.1000mol/L×20ml}{60ml}$=0.033mol/L，
故答案為：0.033．

點評 本題考查酸堿混合的定性判斷和溶液PH的有關(guān)計算\酸堿中和反應(yīng)中的離子濃度的有關(guān)計算以及鹽溶液中的三個守恒的運用，題目難度中等，注意酸堿混合時酸堿物質(zhì)的量的關(guān)系以及溶液PH與c（H⁺）、（OH^-）的關(guān)系．