Question

已知水在25 ℃和95 ℃時，其電離平衡曲線如下圖所示：

（1）則25 ℃時水的電離平衡曲線應(yīng)為  ①  （填“A”或“B”），請說明理由

          ②          。

（2）25 ℃時，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  ③  。

（3）95 ℃時，若100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  ④  。

（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。請分析原因：        ⑤        。

Answer 1

①A  ②水的電離是吸熱過程，溫度低時，電離程度小，c（H⁺）、c（OH^-）小

③10∶1  ④a+b=14或pH₁+pH₂=14

⑤曲線B對應(yīng)95 ℃，此時水的離子積為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。

解析：本題的關(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。

（1）當(dāng)溫度升高時，促進(jìn)水電離，水的離子積也增大，水中氫離子濃度、氫氧根離子濃度都增大，水的pH減小，但溶液仍然呈中性。因此結(jié)合圖象中A、B曲線變化情況及氫離子濃度、氫氧根離子濃度可以判斷25 ℃時水的電離平衡曲線應(yīng)為A，理由為水的電離是吸熱過程，升高溫度，使水的電離程度增大。

（2）中25 ℃時所得混合溶液的pH=7，溶液呈中性即酸堿恰好中和，即n（OH^-）=n（H⁺），則V（NaOH）·10^-5 mol·L^-1=V（H₂SO₄）·10^-4 mol·L^-1，得V（NaOH）∶V（H₂SO₄）=10∶1。

（3）要注意95 ℃時，水的離子積為10^-12，即c（H⁺）·c（OH^-）=10^-12，即等體積強(qiáng)酸堿反應(yīng)至中性時pH（酸）+pH（堿）=12。

根據(jù)95 ℃時混合后溶液呈中性，pH₂=b的某強(qiáng)堿溶液中c（OH^-）=10^b-12；

有100×10^-a=1×10^b-12，即：10^-a+2=10^b-12，

所以，有以下關(guān)系：a+b=14或pH₁+pH₂=14。

（4）中在曲線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。