Question

2．一定温度下，测得某纯水的pH为6.5．试计算：
（1）此时水的离子积常数Kw为多少？
（2）若在此纯水中加一定量Ba（OH）₂固体，配制成0.005mol•L^-1．的Ba（OH）₂溶液，保持原温度，其溶液的pH为多少？
（3）取上述Ba（OH）₂溶液200mL，加入含0.01molNaSO₄的浓溶液，待反应完全后，上层清液中Ba²⁺浓度变为多少？[体积变化忽略不计，Ksp（BaSO₄）=1.08×10^-10]．

Answer 1

分析 （1）纯水中，c（H⁺）=c（OH^-），K_w=c（H⁺）．c（OH^-）；
（2）先计算氢氧根离子浓度，再根据离子积常数计算氢离子浓度，从而计算溶液的PH；
（3）取上述Ba（OH）₂溶液200mL，n（BBa2+）=CV=0.005mol•L^-1×0.2L=0.001mol，加入含0.01molNa₂SO₄的浓溶液，发生反应：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，求出反应后剩余的硫酸根离子浓度，再依据浓度积C（Ba2+）=$\frac{{K}_{sp}}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$计算，注意溶液混合时，体积变化忽略不计．

解答 解：（1）纯水中，c（H⁺）=c（OH^-），K_w=c（H⁺）．c（OH^-）=10^-13，
答：此时水的离子积常数Kw为10^-13；
（2）该溶液中，c（OH^-）=2c（Ba（OH）₂）=2×0.005mol•L^-1=1.0×10^-2 mol•L^-1，c（H⁺）=$\frac{1×1{0}^{-13}}{1×1{0}^{-2}}$mol/L=10^-11mol/L，所以溶液的pH=11，
答：其溶液的pH为11；
（3）取上述Ba（OH）₂溶液200mL，n（Ba2+）=CV=0.005mol•L^-1×0.2L=0.001mol，加入含0.01molNa₂SO₄的浓溶液，发生反应的离子方程式为：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，
反应后剩余的硫酸根离子浓度为0.01mol-0.001mol=0.0099mol，溶液200mL，C（SO₄^2-）=$\frac{9.9×1{0}^{-3}}{0.2}$=4.95×10^-2mol•L^-1，Ksp（BaSO₄）=1.08×10^-10，待反应完全后，上层清液中Ba²⁺浓度变为c（BBa2+）=$\frac{{K}_{sp}}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1.08×1{0}^{-10}}{4.95×1{0}^{-2}}$mol•L^-1≈2.18×10^-9mol•L^-1，
答：待反应完全后，上层清液中Ba²⁺浓度变为2.18×10^-9mol•L^-1．

点评 本题考查离子积常数、沉淀溶解平衡平衡常数的有关计算，题目难度中等，注意（3）先根据Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，求出反应后剩余的硫酸根离子浓度，再依据浓度积计算，为易错点．