Question

6．某溫度（t℃）時(shí)，水的離子積為K_w=1×10^-13．則該溫度＞（填“＞”“＜”或“=”）25℃．若將此溫度下pH=11的苛性鈉溶液x L與pH=1的稀硫酸yL混合（設(shè)混合后溶液體積的微小變化忽略不計(jì)），試通過計(jì)算回答下列問題：
（1）若所得混合溶液為中性，則x：y=10：1；此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^-）．
（2）若所得混合溶液的pH=2，則x：y=9：2．此溶液中各種離子的濃度由大到小的排列順序是c（SO₄^2-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 水的電離是吸熱反應(yīng)，升高溫度促進(jìn)水電離；該溫度下，pH=11的NaOH溶液中c（NaOH）=c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.01mol/L，pH=1的稀硫酸中c（H⁺）=0.1mol/L．
（1）如果混合溶液呈中性，則n（OH^-）=c（H⁺）；
（2）如果混合溶液pH=2，則混合溶液中c（H⁺）=0.01mol/L，c（H⁺）=$\frac{c（{H}^{+}）V（{H}^{+}）-c（O{H}^{-}）V（O{H}^{-}）}{V（{H}^{+}）+V（O{H}^{-}）}$；

解答 解：水的電離是吸熱反應(yīng)，升高溫度促進(jìn)水電離，t℃時(shí)水的離子積為1×10^-13＞1×10^-14，則該溫度大于25℃，故答案為：＞；
該溫度下，pH=11的NaOH溶液中c（NaOH）=c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.01mol/L，pH=1的稀硫酸中c（H⁺）=0.1mol/L．
（1）如果混合溶液呈中性，則n（OH^-）=c（H⁺），所以0.01mol/L×xL=0.1mol/L×yL，x：y=10：1；此時(shí)溶液中的溶質(zhì)為Na₂SO₄溶液，離子濃度大小關(guān)系為：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-），故答案為：10：1；c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）；
（2）如果混合溶液pH=2，則混合溶液中c（H⁺）=0.01mol/L，c（H⁺）=$\frac{c（{H}^{+}）V（{H}^{+}）-c（O{H}^{-}）V（O{H}^{-}）}{V（{H}^{+}）+V（O{H}^{-}）}$=$\frac{0.1mol/L×yL-0.01mol/L×xL}{（x+y）L}$=0.01mol/L，x：y=9：2；
設(shè)氫氧化鈉溶液的體積為9L，則硫酸溶液的體積為2L，故n（NaOH）=CV=0.01mol/L×9L=0.09mol；n（H₂SO₄）=CV=$\frac{0.1mol/L}{2}×2L$=0.1mol
兩者混合后溶液顯酸性，故溶液中的離子濃度大小關(guān)系為：c（SO₄^2-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案為：9：2；c（SO₄^2-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了酸堿混合后溶液pH的有關(guān)計(jì)算和離子濃度大小比較，難度不大，應(yīng)注意溫度對(duì)水的離子積以及pH計(jì)算的影響．