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．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，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，電離程度不大，NaOH是強電解質，完全電離，反應生成的乙酸鈉是強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^-）結合電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-）進行解答；
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）]進行解答．

解答 解：（1）水的離子積常數(shù)只與溫度有關，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，電離程度不大，NaOH是強電解質，完全電離，反應生成的乙酸鈉是強堿弱酸鹽，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，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的有關計算\酸堿中和反應中的離子濃度的有關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的量的關系以及溶液PH與c（H⁺）、（OH^-）的關系．