Question

20．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：
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^-）．

Answer 1

分析 該溫度下水的離子積為K_w=1×10^-12，酸和堿混合，若所得混合液的pH=2，則酸過量，根據(jù)c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$計算，列式計算pH．可計算體積比．

解答 解：該溫度下水的離子積為K_w=1×10^-12，將pH=11的苛性鈉中氫氧根離子濃度為：c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-12}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.1mol/L，pH=1的稀硫酸中氫離子濃度為0.1mol/L，
pH=2的溶液中氫離子濃度為0.01mol/L，則混合液中滿足：0.1mol/L×V₂-0.1mol/L×V₁=0.01mol/L×（V₁+V₂），
整理可得：V₁：V₂=9：11；
pH=11的NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L，設(shè)體積為9L，故反應(yīng)NaOH的物質(zhì)的量為0.9mol，故溶液中鈉離子為0.9mol；
pH=1的硫酸溶液的濃度為0.05mol/L，設(shè)體積為11L，故反應(yīng)后溶液中硫酸根的物質(zhì)的量為0.55mol；
由于反應(yīng)后溶液的pH=2，故氫離子濃度為0.01mol/L，而溶液體積為20L，故氫離子的物質(zhì)的量為0.2mol．
由于溶液顯酸性，故溶液中的氫氧根的物質(zhì)的量最小．據(jù)此可知，溶液中的離子濃度大小關(guān)系為：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
故答案為：9：11；c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點評 本題考查了混合溶液中的離子濃度的計算和離子濃度大小比較，難度不大，應(yīng)注意的是氫氧化鈉和硫酸中和時，鈉離子和硫酸根未參與反應(yīng)，故物質(zhì)的量一直不變．