Question

20．下表是不同温度下水的离子积常数：

温度/℃	25	T1	T2
水的离子积常数	1×10-14	a	1×10-12

?试回答以下问题：
（1）若25＜T₁＜T₂，则a＞1×10^-14 （填“＞”、“＜”或“=”），做此判断的理由是水的电离吸热，温度升高，水的电离程度增大，所以水的离子积增大．
（2）25℃时，某Na₂SO₄溶液中c（SO₄^2-）=5×10^-4 mol/L，取该溶液1mL加水稀释至10mL，则稀释后溶液中c（Na⁺）：c（OH^-）=1000：1．
（3）T₂℃时，将pH=11的苛性钠溶液V₁ L与pH=1的稀硫酸V₂ L混合（设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和），所得混合溶液的pH=2，则V₁：V₂=9：11．此溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（4）常温下，设某pH值的硫酸中水电离出的c（H+）=1.0×10-amol/L，设相同pH值的硫酸铝中水电离出的c（H+）=1.0×10-b mol/L，（a、b都是小于14的正数），那么a、b之间满足的关系式是a+b=14．

Answer 1

分析 （1）水的电离过程为吸热反应，温度升高，水的电离程度增大，水的离子积增大；
（2）溶液中钠离子浓度是1×10^-3 mol/L，如果稀释10倍，则钠离子浓度是1×10^-4 mol/L；硫酸钠溶液是显中性的，稀释后溶液中氢离子浓度仍然为10^-7mol/L；
（3）混合液的pH=2，酸过量，根据c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{{V}_{总}}$计算；根据反应后溶液的组成分析各种离子的浓度大小；
（4）硫酸中氢氧根离子是水电离的，硫酸铝中的氢离子是水电离的，根据溶液的pH相同可知：10^a-14=10^-b．

解答 解：（1）由于水的电离电离过程为吸热反应，温度越高，水的电离程度越大，水的离子积越大，所以若25℃＜t₁＜t₂，则K_W＞1×10^-14，
故答案为：＞；水的电离吸热，温度升高，水的电离程度增大，所以水的离子积增大；
（2）25℃时，某Na₂SO₄溶液中c（SO₄^2-）=5×10^-4 mol/L，则溶液中钠离子浓度是1×10^-3 mol/L，如果稀释10倍，则钠离子浓度是1×10^-4 mol/L；但硫酸钠溶液是显中性的，所以c（Na⁺）：c（OH^-）=10^-4：10^-7=1000：1，
故答案为：1000：1；
（3）混合液的pH=2，酸过量，c（H⁺）=c（H⁺）=$\frac{0.1mol/L×{V}_{2}L-0.1mol/L×{V}_{2}L}{{V}_{1}+{V}_{2}}$=0.01，
解之得：V₁：V₂=9：11；
c（Na⁺）=0.1×9/（9+11）=0.045mol/L、c（SO₄^2-）=0.05×11/20=0.0275mol/L、c（H⁺）=0.01mol/L，
硫酸过量溶液显酸性，c 则（H⁺）＞c （OH^-），
故溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是：c （Na⁺）＞c （SO₄^2-）＞c （H⁺）＞c （OH^-），
故答案为：9：11；c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（4）常温下，设某pH值的硫酸中水电离出的c（H⁺）=1.0×10^-amol/L，溶液中的氢氧根离子是水电离的，则硫酸中氢离子浓度为c（H⁺）=10^a-14mol/L；
设相同pH值的硫酸铝中水电离出的c（H⁺）=1.0×10^-b mol/L，硫酸铝中的氢离子是水电离的，由pH相同可知：10^a-14=10^-b，则：a+b=14，
故答案为：a+b=14．

点评 本题考查了溶液中离子浓度大小比较以及溶液pH的计算，题目难度中等，该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题；该题的关键是明确溶液中几个重要守恒关系，即：电荷守恒、物料守恒和质子守恒，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力．