Question

3．水的电离平衡曲线如图所示．
（1）若以A点表示25℃时水在电离平衡时的离子浓度，当温度升到100℃时，水的电离平衡状态到B点，则此时水的离子积从10^-14增加到10^-12．
（2）常温下，将pH=10的Ba（OH）₂溶液与pH=5的稀盐酸混合，然后保持100℃的恒温，欲使混合溶液pH=7，则Ba（OH）₂与盐酸的体积比为2：9．
（3）在某温度下，Ca（OH）₂的溶解度为0.74g，其饱和溶液密度设为1g/mL，Ca（OH）₂的离子积为4×10^-3．
（4））25℃时，在等体积的 ①pH=0的H₂SO₄溶液、②0.05mol/L的Ba（OH）₂溶液，③pH=10的Na₂S溶液，④pH=5的NH₄NO₃溶液中，发生电离的水的物质的量之比是1：10：10¹⁰：10⁹．
（5）等体积的下列溶液中，阴离子的总物质的量最大的是②（填序号）．
①0.1mol•L^-1的CuSO₄溶液         
②0.1mol•L^-1的Na₂CO₃
③0.1mol•L^-1的KCl                
④0.1mol•L^-1的NaHCO₃
（6）某二元酸（化学式用H₂A表示）在水中的电离方程式是：H₂A=H⁺+HA^-，HA^-?H⁺+A^2-．
①则Na₂A溶液显碱性（填“酸性”“中性”或“碱性”）；NaHA溶液显酸性（填“酸性”“中性”或“碱性”）．
②若有0.1mol•L^-1 Na₂A的溶液，其中各种离子浓度由大到小的顺序是：A（填序号）．
A．c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺）
B．c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（A^2-）＞c（H⁺）
C．c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）
D．c（A^2-）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（HA^-）

Answer 1

分析 （1）结合图示根据水的离子积表达式K_w=c（H⁺）•c（OH^-）及氢氧根离子浓度计算出25℃时和100℃水的离子积；
（2）先根据水的离子积常数计算氢氧化钡溶液中c（OH^-），再根据盐酸和氢氧化钡之间的关系计算氢氧化钡和盐酸的体积之比；
（3）根据溶解度和密度计算氢氧化钙的物质的量浓度，根据氢氧化钙和钙离子、氢氧根离子之间的关系式计算钙离子浓度、氢氧根离子浓度，再结合离子积常数公式计算离子积；
（4）根据H₂0?H⁺+OH^-可知，H₂SO₄溶液、Ba（OH）₂溶液抑制水的电离，根据溶液的H₂SO₄溶液的PH或Ba（OH）₂溶液中c（OH^-）计算水的电离的物质的量，Na₂S溶液、NH₄NO₃溶液促进水的电离，根据PH可直接求出发生电离的水的物质的量，进而计算物质的量之比；
（5）上述溶液中，不考虑阴离子的电离和水解时阴离子浓度相同，从水解角度分析；
（6）①由HA^-?H⁺+A^2-可知，Na₂A为强碱弱酸盐；
②根据电荷守恒及酸根离子的水解分析判断．

解答 解：（1）A点25℃时，c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-7mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=1×10^-7×1×10^-7=10^-14；
100℃时，c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-6mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=1×10^-6×1×10^-6=10^-12，
故答案为：10^-14；10^-12；
（2）25℃时，pH=10的Ba（OH）₂溶液中c（OH^-）=10^-4 mol/L，pH=5的稀盐酸中c（H⁺）=10^-5 mol/L，
设氢氧化钡的体积为x，盐酸的体积为y，100℃的恒温，欲使混合溶液pH=7，溶液呈碱性，
c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-12}}{1{0}^{-7}}$=10^-5 mol/L，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-4}x-1{0}^{-5}y}{x+y}$=10^-5 mol/L，解得x：y=2：9，故答案为：2：9；
（3）若某温度下Ca（OH）₂的溶解度为0.74g，设饱和溶液的密度为1g/mL，则100g水中溶解0.74g氢氧化钙时氢氧化钙的C=$\frac{\frac{0.74g}{74g/mol}}{\frac{100g+0.74g}{1g/mol}}$=0.1mol/L，氢氧化钙是强电解质，所以C（Ca（OH）₂）=C（Ca ²⁺ ）=0.1mol/L，C（OH^-）=2C（Ca（OH）₂）=0.2mol/L，离子积=[c（A^m+）]ⁿ[c（B^n-）]^m=C（Ca ²⁺ ）．C（OH^-）²=0.1mol/L×（0.2mol/L）²=4×10^-3（mol/L）³，故答案为：4×10^-3；
（4）设溶液的体积为1L，
①中pH=0的H₂SO₄中c（H⁺）=1.0 mol•L^-1，c（OH^-）=1.0×10^-14mol•L^-1，水电离的物质的量为1.0×10^-14mol；
②中c（OH^-）=0.1 mol•L^-1，c（H⁺）=1.0×10^-13mol•L^-1，水电离的物质的量为1.0×10^-13mol；
③中c（OH^-）=1.0×10^-4mol•L^-1，水的电离的物质的量为1.0×10^-4mol；
④中c（H⁺）=1.0×10^-5mol•L^-1，水的电离的物质的量为1.0×10^-5mol；
故①②③④中水的电离的物质的量之比为：1.0×10^-14mol：1.0×10^-13mol：1.0×10^-4mol¹：1.0×10^-5mol=1：10：10¹⁰：10⁹，故答案为：1：10：10¹⁰：10⁹；
（5）上述溶液中，不考虑阴离子的电离和水解时阴离子浓度相同，都是0.1mol/L，硫酸根离子和氯离子不水解，浓度不变，碳酸氢根离子水解和电离后，阴离子浓度不变，碳酸根离子水解时，1mol碳酸根离子生成2mol阴离子，碳酸氢根离子和氢氧根离子，所以阴离子的总物质的量最大的是Na₂CO₃溶液，故答案为：②；
（6）①由HA^-?H⁺+A^2-可知，Na₂A为强碱弱酸盐，A^2-水解显碱性，水解离子反应为A^2-+H₂O?HA^-+OH^-，由H₂A=H⁺+HA^-可知，NaHA只电离不水解，所以溶液显酸性，
故答案为：碱性；酸性；
②钠离子不水解，所以浓度最大，A^2-虽然能水解但较微弱，氢氧根离子有利于水的电离和A^2-的水解，所以氢氧根离子浓度大于HA^-，溶液呈碱性则氢离子浓度最小，所以离子浓度大小顺序是：c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺），故答案为：A．

点评 本题考查水的离子积常数、弱电解质的电离、盐类水解及离子浓度大小的比较，明确习题中的信息是解答本题的关键，注意二元酸的两步电离特点，为易错点．