Question

12．某溫度（t℃）時，水的離子積為K_w=1×10^-13．若將此溫度下pH=11的苛性鈉溶液aL與pH=1的稀硫酸bL混合（設(shè)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種溶液的體積比和各種離子濃度的排列順序．
（1）若所得混合溶液為中性，則a：b=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a：b=9：2．此溶液中各種離子的濃度由大到小的排列順序是c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 若將此溫度（t℃）下，pH=11的苛性鈉溶液a L與pH=1的稀硫酸b L混合，此時NaOH溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.01mol/L，稀硫酸溶液中c（H⁺）=0.1mol/L，
（1）溶液呈中性，說明酸和堿恰好完全反應(yīng)，根據(jù)溶液的酸堿性及電荷守恒確定離子濃度大�。�
（2）若所得混合液的pH=2，根據(jù)c（H⁺）=$\frac{c（酸）V（酸）-c（堿）V（堿）}{V（酸）+V（堿）}$計算酸堿的體積比，根據(jù)溶液的酸堿性及物料守恒判斷離子濃度大�。�

解答 解：pH=11的NaOH溶液中氫氧根離子濃度為：c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.01mol/L，稀硫酸溶液中氫離子濃度為：c（H⁺）=0.1mol/L，則：
（1）若所得混合液為中性，則有：0.01a=0.1b，
解得：a：b=10：1；
混合溶液呈中性，則c（H⁺）=c（OH^-），根據(jù)電荷守恒得：c（Na⁺）＞c（SO₄^2- ），該溶液為鹽溶液，硫酸根離子濃度大于氫離子濃度，所以離子濃度大小順序是：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）若所得混合液的pH=2，則有：$\frac{0.1b-0.01a}{a+b}$=0.01，
解得：a：b=9：2；
溶液呈酸性，則：c（H⁺）＞c（OH^-），
溶液中氫離子濃度為0.01mol/L，硫酸根離子濃度為：$\frac{0.05×2}{2+9}$mol/L=0.009mol/L，
所以氫離子濃度大于硫酸根離子濃度，根據(jù)物料守恒知，c（SO₄^2-）＞（Na⁺），氫氧根離子濃度最小，
所以離子濃度大小順序為：c（H⁺）＞c（SO₄^2- ）＞c（Na⁺）＞c（OH^-），
故答案為：9：2；c（H⁺）＞c（SO₄^2- ）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）．

點評 本題考查酸堿混合的定性判斷、離子濃度大小比較，題目難度中等，注意掌握根據(jù)溶液的酸堿性及電荷守恒判斷離子濃度大小的方法，注意題中水的離子積常數(shù)是10^-13而不是10^-14，為易錯點，試題培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)計算能力．