Question

8．（1）常温下，已知0.1mol•L^-1一元酸HA溶液中$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$=1×10^-8．
①常温下，0.1mol•L^-1HA溶液的pH=3
写出该酸（HA）与NaOH溶液反应的离子方程式HA+OH^-=A^-+H₂O
②pH=3的HA与pH=11的NaOH溶液等体积混合后，溶液中4种离子物质的量浓度大小关系是c（A^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
③0.2mol•L^-1 HA溶液与0.1mol•L^-1 NaOH溶液等体积混合后所得溶液中：
c（H⁺）+c（HA）-c（OH^-）=0.05mol•L^-1．（溶液体积变化忽略不计）
（2）t℃时，有pH=2的稀硫酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性，则该温度下 水的离子积常数K_w=10^-13
①该温度下（t℃），将100mL 0.1mol•L^-1的稀硫酸与100mL 0.4mol•L^-1的NaOH溶液混合后（溶液体积变化忽略不计），溶液的pH=12
②该温度下（t℃），1体积的稀硫酸和10体积的NaOH溶液混合后溶液呈中性，则稀硫酸的pH（pH_a）与NaOH溶液的pH（pH_b）的关系是pH_a+pH_b=12．

Answer 1

分析 （1）①0.1mol•L^-1一元酸HA溶液中c（OH^-）/c（H⁺）=1×10^-8，则c（OH^-）=10^-11mol/L，c（H⁺）=1.0×10^-3mol/L，依据pH=-lgc（H⁺）计算该溶液的pH；根据计算判断HA为弱电解质，然后写出其与氢氧化钠溶液的反应的离子方程式；
②根据酸和碱的物质的量的相对大小确定溶液中的溶质，从而确定溶液的酸碱性，结合电离平衡、水解平衡、电荷守恒等确定溶液中各种离子浓度的相对大小；
③根据电荷守恒与物料守恒进行计算．
（2）pH=2的H₂SO₄溶液中氢离子的物质的量浓度为10^-2mol/L，设该温度下水的离子积常数K_w=10^-a，则pH=11的NaOH溶液中氢氧根离子浓度为：$\frac{1{0}^{-a}}{1{0}^{-11}}$mol/L，据此计算出a即可；
①根据硫酸中氢离子与氢氧化钠中氢氧根离子的物质的量判断过量，然后计算出反应后溶液中氢离子浓度，最后计算出其余的pH；
③混合溶液呈中性，说明酸中氢离子的物质的量等于碱中氢氧根离子的物质的量．

解答 解：（1）①0.1mol•L^-1一元酸HA溶液中c（OH^-）/c（H⁺）=1×10^-8，根据水的离子积可得：c（OH^-）=10^-11mol/L、c（H⁺）=1.0×10^-3mol/L，该溶液的pH=-lgc（H⁺）=3；说明HA在溶液中只能部分电离出氢离子，则HA为弱酸，该酸（HA）与NaOH溶液反应的离子方程式为：HA+OH^-=A^-+H₂O，
故答案为：3；HA+OH^-=A^-+H₂O；
②常温下pH=11的NaOH溶液中c（OH^-）=10^-3mol•L^-1，HA是弱酸，酸的浓度远远大于氢离子浓度，溶液中的溶质是酸和盐，溶液呈酸性，所以溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度，酸根离子浓度大于钠离子浓度，溶液中4种离子物质的量浓度大小关系为：c（A^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），
故答案为：c（A^-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
②0.2mol•L^-1HA溶液与0.1mol•L^-1NaOH溶液等体积混合后所得溶液中，由电荷守恒可得：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（A^-）+c（OH^-），由物料守恒可得：2c（Na⁺）=c（A^-）+c（HA），二者结合可得：c（H⁺）+c（HA）-c（OH^-）=c（Na⁺）=$\frac{1}{2}$×0.1mol/L=0.05mol/L，
故答案为：0.05．
（2）设该温度下设该温度下水的离子积常数K_w=10^-a，pH=2的H₂SO₄溶液中氢离子的浓度为10^-2mol/L，
pH=11的NaOH溶液中氢离子浓度为10^-11mol/L，则氢氧根离子浓度为：$\frac{1{0}^{-a}}{1{0}^{-11}}$mol/L=10^（11-a）mol/L，
等体积的氢氧化钠、稀硫酸恰好反应，则氢离子与氢氧根离子浓度相等，即10^-2mol/L=10^（11-a）mol/L，解得a=13，
水的离子积常数K_w=10^-13；故答案为：10^-13；
①100mL 0.1mol•L^-1的稀H₂SO₄溶液中氢离子的物质的量为：0.1mol/L×2×0.1L=0.02mol，
100mL 0.4mol•L^-1的NaOH溶液中氢氧根离子的物质的量为：0.4mol/L×0.1mol=0.04mol，
两溶液混合后氢氧根离子过量，反应后氢氧根离子的浓度为：$\frac{0.04mol-0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，
根据水的离子积常数K_w=10^-13可得，溶液中氢离子浓度为：$\frac{1{0}^{-13}}{0.1}$mol/L=10^-12mol/L，该溶液的pH=12，
故答案为：12；
②若1体积pH₁=pH_a的稀硫酸溶液中氢离子的物质的量浓度=10^-pH_a mol/L，10体积pH₂=b的某强碱溶液中氢氧根离子的物质的量浓度=10 ^pH_b-13 mol/L，混合后溶液呈中性，则氢离子的物质的量等于氢氧根离子的物质的量，所以1×10^-pH_a mol/L=10×10 ^pH_b-13 mol/L，所以pH_a+pH_b=12，
故答案为：pH_a+pH_b=12．

点评 本题考查了酸碱混合后溶液定性判断及溶液pH的计算，题目难度中等，注意掌握溶液酸碱性与溶液pH的关系，能够根据电荷守恒、物料守恒、盐的水解原理正确判断溶液中各离子浓度大小．