Question

（9分）某溫度（t ℃)時，水的離子積為K_W =1×10^-13,則該溫度_ ___ 25 ℃(選填“＞”“＜”“=”），其理由是________________________________。若將此溫度下pH=11的苛性鈉溶液a L與pH=1的稀硫酸b L混合（設混合后溶液體積的微小變化忽略不計），試通過計算填寫以下不同情況時兩溶液的體積比。

（1）若所得混合溶液為中性，則a∶b =__________；此溶液中各種離子的濃度由大到小的排列順序是____               。（用c(Na⁺)等表示）

（2）若所得混合液的pH=2，則a∶b =__________；此溶液中各種離子的濃度由大到小的排列順序是____                。（用c(Na⁺)等表示）

 

Answer 1

＞（1分）  25 ℃時水的K_W=1×10^-14(小于1×10^-13)，水的電離是吸熱的，溫度升高，K_W增大（2分）

（1）10∶1  （1分）     c(Na⁺)＞c()＞c(H⁺)=c(OH^-)（2分）

（2）9∶2   （1分）     c(H⁺)＞c()＞c(Na⁺)＞c(OH^-)（2分）

解析:25 ℃時，水的離子積為K_W =1×10^-14,K_W （t ℃）=1×10^-13＞K_W（25℃），且水的電離是吸熱的，故說明t＞25 ℃（升溫，水的電離平衡正向移動，K_W增大）；

（1）“此溫度下pH=11的苛性鈉溶液”C（OH^-）=0.01 mol·L^－1，

“pH=1的稀硫酸”C（H⁺）=0.1mol·L^－1，

若所得混合溶液為中性，則兩者恰好完全反應，即： OH^- + H⁺ = H₂O

                                               1   1

                                            0.01a  0.1b

即0.01a=0.1b，得：a∶b =10∶1；

反應后，變?yōu)镹a₂SO₄溶液：Na₂SO₄=2Na⁺ + SO₄^2-,則：c(Na⁺)＞c()＞c(H⁺)=c(OH^-)

（2）若所得混合液的pH=2，則反應后剩余酸，且C_余（H⁺）=0.01 mol·L^－1，0.1b-0.01a=0.01(a+b),求解，得：a∶b =9∶2；

反應后，變?yōu)镠₂SO₄、Na₂SO₄溶液：C_余（H⁺）=0.01 mol·L^－1，

反應前后，SO₄^2-守恒，則C_后（SO₄^2-）=0.05b/(a+b)=0.009 mol·L^－1，

反應前后，Na⁺守恒，則C_后（Na⁺）=0.01a/(a+b)=0.0082 mol·L^－1，

c(OH^-)=1.0×10^-11 mol·L^－1，故c(H⁺)＞c()＞c(Na⁺)＞c(OH^-)