Question

18．下表是不同溫度下水的離子積常數(shù)：

溫度/℃	25	T2
水的離子積常數(shù)	1×10-14	1×10-12

試回答以下問題：
（1）T₂℃時，將pH=11的苛性鈉溶液V₁ L與pH=1的稀硫酸V₂ L混合（設(shè)混合后溶液的體積為原兩溶液體積之和），所得混合溶液的pH=2，則V₁：V₂=9：11，此溶液中各種離子的濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）25℃時，用0.01mol/LNaOH溶液滴定0.02mol/L 的硫酸，中和后加蒸餾水稀釋到5mL，若滴定時終點判斷有誤差；①多加了1滴NaOH溶液②少加1滴NaOH溶（設(shè)1滴為0.05mL），則①和②溶液中c（OH^-）之比是10⁶：1．
（3）25℃時，0.1mol/L的NaHCO3溶液的pH為8，同濃度的NaAlO2溶液的pH為11．將兩種溶液等體積混合，可能發(fā)生的現(xiàn)象白色沉淀_此空刪去其主要原因是（用離子方程式表示）HCO₃^-+AlO₂^-+H₂O=Al（OH）₃↓+CO₃^2-_．
（4）含有Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$的廢水毒性較大，某工廠廢水中含5.00×10^-3 mol•L^-1的Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$．為使廢水能達(dá)標(biāo)排放，做如下處理：Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$$→_{H+}^{綠礬}$Cr³⁺、Fe³⁺$\stackrel{石灰水}{→}$Cr（OH）₃、Fe（OH）₃．欲使10L該廢水中的Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$完全轉(zhuǎn)化為
Cr³⁺，則理論上需要加入83.4 g FeSO₄•7H₂O．若處理后的廢水中殘留的c（Fe³⁺）=2×10^-13 mol•L^-1，則殘留的Cr³⁺的濃度為3×10^-6 mol•L^-1（已知：K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）．

Answer 1

分析 （1）混合液的pH=2，酸過量，根據(jù)c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$計算，根據(jù)反應(yīng)后溶液的組成分析各種離子的濃度大��；
（2）①多加了1滴NaOH溶液，為堿溶液；②少加1滴NaOH溶液，為酸溶液；
（3）水解均顯堿性，由pH的大小可知，等體積混合時AlO₂^-促進(jìn)HCO₃^-的電離；
（4）據(jù)濃度計算10L廢水中Cr₂O₇^2-的物質(zhì)的量，結(jié)合氧化還原反應(yīng)電子守恒的定量關(guān)系計算硫酸亞鐵晶體質(zhì)量，依據(jù)溶度積常數(shù)計算得到殘留的Cr³⁺的濃度．

解答 解：（1）混合液的pH=2，酸過量，c（H⁺）=c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$=$\frac{0.1mol/L×{V}_{2}L-0.1mol/L×{V}_{1}L}{{（V}_{1}+{V}_{2}）L}$=0.01，
解之得：$\frac{{V}_{1}}{{V}_{2}}$=9：11，
c（Na⁺）=0.1×$\frac{9}{9+11}$=0.045mol/L
c（SO₄^2-）=0.05×$\frac{11}{20}$=0.0275mol/L
c（H⁺）=0.01mol/L
硫酸過量溶液顯酸性，c 則（H⁺）＞c （OH^-），
故溶液中各種離子的濃度由大到小的排列順序是：c （Na⁺）＞c （SO₄^2-）＞c （H⁺）＞c （OH^-），
故答案為：9：11；c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2））①多加了1滴NaOH溶液，為堿溶液，c（OH^-）=$\frac{0.05×0.01}{5}$=10^-4mol/L；②少加1滴NaOH溶液，為酸溶液，c（H⁺）=$\frac{0.025×0.02×2}{5}$=10^-4mol/L，c（OH^-）=10^-10mol/L，則①和②溶液中c（OH^-）之比是10⁶：1，故答案為：10⁶：1；
（3）水解均顯堿性，由pH的大小可知，等體積混合時AlO₂^-促進(jìn)HCO₃^-的電離，發(fā)生AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（0H）₃↓+CO₃^2-，觀察到白色沉淀，
故答案為：白色沉淀；AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（0H）₃↓+CO₃^2-；
（4）某工廠廢水中含5.00×10^-3 mol•L^-1的Cr₂O₇^2-，n（Cr₂O₇^2-）=10L×5.00×10^-3mol/L=5.00×10^-2mol；
依據(jù)氧化還原反應(yīng)離子方程式：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，得到n（Fe²⁺）=5.00×10^-2mol×6=0.3mol，
需要FeSO₄•7H₂O蒸餾=0.3mol×278g/mol=83.4g，
若處理后的廢水中殘留的c（Fe³⁺）=2×10^-13mol•L^-1，K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=4.0×10^-38，
計算得到c³（OH^-）=2×10^-25mol/L，則殘留的Cr³⁺的濃度為：K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）c³（OH^-）=6.0×10^-31 ，c（Cr³⁺）=3×10^-6mol•L^-1，
故答案為：83.4，3×10^-6；

點評 本題考查了水的電離、溶液中離子濃度大小比較以及pH計算，題目難度中等，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題；該題的關(guān)鍵是明確溶液中幾個重要守恒關(guān)系，即電荷守恒、物料守恒和質(zhì)子守恒．