Question

已知水在25℃和95℃時(shí)，其電離平衡曲線如圖所示：
（1）25°C時(shí)，水的電離平衡曲線應(yīng)為哪一條？請(qǐng)說明理由______
（2）95°C時(shí)，將pH=9的NaOH溶液與pH=4的硫酸溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，則NaOH溶液與硫酸溶液的體積比為為多少？
（3）95°C時(shí)，若10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？
（4）曲線B對(duì)應(yīng)的溫度下，pH=2的某酸HA與pH=10的NaOH溶液等體積混合后，溶液的pH=5，請(qǐng)分析其原因______．

Answer 1

【答案】分析：（1）水的電離是吸熱過程，降低溫度抑制水電離，導(dǎo)致水中c（H⁺）、c（OH^-）都減�。�
（2）先根據(jù)溫度和混合溶液pH大小確定溶液的酸堿性，根據(jù)溶液的pH計(jì)算酸和堿的體積之比；
（3）酸、堿都是強(qiáng)電解質(zhì)，溶液呈中性說明氫離子和氫氧根離子的物質(zhì)的量相等，結(jié)合水的離子積常數(shù)確定強(qiáng)酸的pH₁與強(qiáng)堿的pH₂之間應(yīng)滿足的關(guān)系；
（4）曲線B對(duì)應(yīng)95℃，pH=2的某酸HA中氫離子濃度與pH=10的NaOH溶液中氫氧根離子濃度相等，HA若為強(qiáng)酸，完全反應(yīng)后pH=6，實(shí)際上pH=5，說明酸過量，則該酸為弱酸．
解答：解：（1）水的電離是吸熱過程，升高溫度，使水的電離程度增大，當(dāng)溫度升高時(shí)，促進(jìn)水的電離，水的離子積增大，水中氫離子、氫氧根離子濃度都增大，水的pH減小，但溶液仍然呈中性；
故答案為：A 水的電離是吸熱過程，溫度低時(shí)，電離程度小，c（H⁺）、c（OH^-）��；
（2）95°C時(shí)純水的pH=6，混合溶液的pH=7，說明酸、堿混合時(shí)堿過量溶液呈堿性，混合溶液中c（OH^-）=mol/L=10^-5 mol/L，pH=9的NaOH溶液中c（OH^-）==10^-3mol/L，
設(shè)酸的體積為x，堿的體積為y，c（OH^-）==10^-5 mol/L，x：y=9：1；
答：堿的體積必是酸的9倍；
（3）要注意的是95°C時(shí)，水的離子積為10^-12，即酸、堿濃度相等時(shí)pH（酸）+pH（堿）=12．現(xiàn)強(qiáng)堿的OH^-濃度是強(qiáng)酸H⁺濃度的10倍，所以pH（酸）+pH（堿）=13，即pH₁+pH₂=13，或a+b=13；
（4）曲線B對(duì)應(yīng)95℃，pH=2的某酸HA中氫離子濃度與pH=10的NaOH溶液中氫氧根離子濃度相等，HA若為強(qiáng)酸，完全反應(yīng)后pH=6，實(shí)際上pH=5，說明酸過量，則該酸為弱酸，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⁺，導(dǎo)致溶液中氫離子濃度大于氫氧根離子濃度而使溶液呈酸性；
故答案為：曲線B對(duì)應(yīng)95℃，此時(shí)水的離子積為10^-12，HA若為強(qiáng)酸，最后應(yīng)為pH=6，現(xiàn)pH=5，說明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⁺．
點(diǎn)評(píng)：本題考查水的電離和酸、堿混合的pH計(jì)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，注意無論溫度多高，純水中始終氫離子濃度等于氫氧根離子濃度，呈中性，為易錯(cuò)點(diǎn)．