Question

4．已知水在25℃和95℃时，其电离平衡曲线如图所示．
（1）25℃时的电离平衡曲线应为A，水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c（H⁺）、c（OH^-）小（填“A”或“B”），请说明理由；25℃时，将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，则NaOH溶液与H₂SO₄溶液的体积比为10：1．
（2）95℃时，若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则a与b之间应满足的关系是a+b=14．
（3）曲线A所对应的温度下，pH=2的HCl溶液和pH=11的某BOH溶液中，若水的电离程度分别用α₁、α₂表示，则α₁小于α₂（填“大于”、“小于”、“等于”或“无法确定”）

Answer 1

分析 （1）水的电离是吸热过程，降低温度抑制水电离，导致水中c（H⁺）、c（OH^-）都减小；设出两溶液的体积，然后根据溶液pH计算出氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度、硫酸溶液中氢离子浓度，然后计算出二者体积之比；
（2）95℃时，水的离子积为10^-6×10^-6=10^-12，pH₁=a的某强酸溶液中c（H⁺）=10^-a mol/L，pH₂=b的某强碱溶液c（OH^-）=10^b-12mol/L，溶液呈中性，则酸中氢离子的物质的量应等于碱中氢氧根离子的物质的量；
（3）酸和碱溶液抑制了水的电离，则酸中氢离子、碱中氢氧根离子浓度越大，水的电离程度越小．

解答 解：（1）水的电离是吸热过程，升高温度，使水的电离程度增大，当温度升高时，促进水的电离，水的离子积增大，水中氢离子、氢氧根离子浓度都增大，水的pH减小，但溶液仍然呈中性；
25℃时，将pH=9的NaOH溶液中C（OH^-）=10^-5mol/L，pH=4的H₂SO₄溶液中c（H⁺）=10^-4mol/L，要使混合溶液呈中性，则氢氧根离子的物质的量等于氢离子的物质的量，设碱的体积为xL，酸的体积为yL，则10^-5 mol/L×xL=10^-4 mol/L×yL，所以x：y=10^-4：10^-5=10：1，
故答案为：A，水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c（H⁺）、c（OH^-）小；10：1；
（2）95℃时，水的离子积为10^-6×10^-6=10^-12，pH₁=a的某强酸溶液中c（H⁺）=10^-a mol/L，pH₂=b的某强碱溶液c（OH^-）=10^b-12mol/L，溶液呈中性，则酸中氢离子的物质的量应等于碱中氢氧根离子的物质的量，所以100×10^-a=1×10^b-12，整理可得：a+b=14，
故答案为：a+b=14；
（3）在曲线A中，水的离子积为10^-7×10^-7=10^-14，pH=2的HCl中c（H⁺）=10^-2mol/L，pH=11的某BOH溶液中c（OH^-）=10^-3mol/L，因c（H⁺）＞c（OH^-），故在盐酸中水的电离受到的抑制作用比较大，即：α₁小于α₂，
故答案为：小于．

点评 本题考查了酸碱混合的定性判断及溶液pH的计算，题目难度中等，明确酸碱混合的定性判断方法及溶液酸碱性与溶液pH的关系为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用能力．