Question

14．已知水在25℃和95℃時，其電離平衡曲線如圖所示：
（1）則25℃時水的電離平衡曲線應(yīng)為A（填“A”或“B”），請說明理由水的電離是吸熱過程，溫度低時，水的電離程度小，c（H⁺）、c（OH^-）�。�
（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p=7，則NaOH溶液與H₂SO₄溶液的體積比為10：1．
（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pH₁+pH₂=14．
（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：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．
（5）已知25℃時，0.1L 0.1mol•L^-1的NaA溶液的pH=10，則NaA溶液中所存在的離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序為c（Na⁺）＞c（A^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（6）已知A_nB_m的離子積K_w=[c（A^m+）]ⁿ﹒[c（B^n-）]^m，式中[c（A^m+）]ⁿ和[c（A^m+）]ⁿ表示離子的物質(zhì)的量濃度的數(shù)值．在某溫度下，Ca（OH）₂的溶解度為0.74g，其飽和溶液的密度設(shè)為1g?mL^-1，則其離子積為4×10^-3．

Answer 1

分析 （1）橫軸是氫離子濃度，縱軸是氫氧根離子濃度，水的離子積常數(shù)Kw=c（H⁺）×c（OH^-）計算出A曲線的Kw，然后結(jié)合水的電離過程吸熱判斷25℃時水的電離平衡曲線；
（2）根據(jù)溶液的pH計算出溶液中氫離子、氫氧根離子濃度，再列式計算出氫氧化鈉溶液和硫酸溶液的體積；
（3）設(shè)出酸溶液的pH為a，堿溶液的pH為b，根據(jù)該溫度以及體積關(guān)系列式計算；
（4）根據(jù)曲線B對應(yīng)溫度下pH=5，說明溶液顯示酸性，反應(yīng)后氫離子過量分析；
（5）根據(jù)0.1L 0.1mo/L的NaA溶液的pH=10判斷鹽的類型；
（6）根據(jù)溶解度和密度計算氫氧化鈣的物質(zhì)的量濃度，根據(jù)氫氧化鈣和鈣離子、氫氧根離子之間的關(guān)系式計算鈣離子濃度、氫氧根離子濃度，再結(jié)合離子積常數(shù)公式計算離子積．

解答 解：（1）曲線A條件下Kw=c（H⁺）×c（OH^-）=10^-7×10^-7=10^-14，曲線B條件下c（H⁺）=c（OH^-）=10^-6 mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=10^-12；水的電離時吸熱過程，加熱促進(jìn)電離，所以A曲線代表25℃時水的電離平衡曲線，故答案為：A；水的電離是吸熱過程，溫度低時，水的電離程度小，c（H⁺）、c（OH^-）小；
（2）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，故答案為：10：1；
（3）設(shè)強(qiáng)酸溶液的pH為a，體積為100V，溶液中氫離子濃度為：10^-amol/L；堿溶液的pH為b，體積為V，溶液中氫氧根離子的濃度為：10^-（12-b）mol/L，
混合后溶液呈中性，則滿足溶液中氫離子的物質(zhì)的量大于氫氧根離子的物質(zhì)的量，即10^-amol/L×100VL=10^-（12-b）mol/L×VL，
解得：2-a=b-12，a+b=14，即pH₁+pH₂=14，
故答案為：pH₁+pH₂=14；
（4）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，
故答案為：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；
（5）由于0.1L 0.1mo/L的NaA溶液的pH=10，說明溶液顯示堿性，屬于強(qiáng)堿弱酸鹽，故不水解的鈉離子濃度大于A-離子濃度，溶液顯堿性，氫離子濃度大于氫氧根離子濃度，故答案為：c（Na⁺）＞c（A^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）若某溫度下Ca（OH）₂的溶解度為0.74g，設(shè)飽和溶液的密度為1g/mL，則100g水中溶解0.74g氫氧化鈣時氫氧化鈣的C=$\frac{\frac{0.74g}{74g/mol}}{\frac{100g+0.74g}{1g/mL×1{0}^{-3}}}$≈0.1mol/L，氫氧化鈣是強(qiáng)電解質(zhì)，所以c（Ca（OH）₂）=c（Ca²⁺ ）=0.1mol/L，c（OH^-）=2c（Ca（OH）₂）=0.2mol/L，離子積=[c（A^m+）]ⁿ[c（B^n-）]^m=c（Ca²⁺ ）．c（OH^-）²=0.1mol/L×（0.2mol/L）²=4×10^-3（mol/L）³，
故答案為：4×10^-3．

點(diǎn)評 本題考查水的電離和酸、堿混合的pH計算問題，難度較大，注意溫度不同而使水的離子積常數(shù)不同是解本題的關(guān)鍵．