Question

13．t℃时，有pH=1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Kw=10^-12．
①该温度下（t℃），将100mL0.1mol•L^-1的稀H₂SO₄与100mL0.4mol•L^-1的NaOH溶液混合后（溶液体积变化忽略不计），溶液的pH=11；
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=11．
③该温度下（t℃），设pH=5的H₂SO₄溶液中由水电离出的H⁺浓度为c₁；pH=5的Al₂（SO₄）₃溶液中由水电离出的H⁺浓度为c₂，则$\frac{{c}_{1}}{{c}_{2}}$=10^-2．

Answer 1

分析 pH=1的H₂SO₄溶液中氢离子的物质的量浓度为10^-1mol/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；
②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；
③酸抑制水电离，含有弱根离子的盐促进水电离．

解答 解：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^-1mol/L=10^（11-a）mol/L，解得a=12，
水的离子积常数K_w=10^-12；
故答案为：10^-12；
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：$\frac{1{0}^{-12}}{0.1}$mol/L=10^-11mol/L，该溶液的pH=11，
故答案为：11；
②若1体积pH=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pH=b的某强碱溶液中氢氧根离子的物质的量浓度=10 ^pH_b-12 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-12 mol/L，所以pH_a+pH_b=11，
故答案为：pH_a+pH_b=11；
 ③该温度下（t℃），水的离子积常数K_w=10^-12，设pH=5的H₂SO₄的溶液中由水电离出的H⁺浓度C₁=10^-7 mol/L，pH=5的Al₂（SO₄）₃溶液中由水电离出的H⁺浓度C₂=10^-5mol/L，所以则$\frac{{c}_{1}}{{c}_{2}}$=$\frac{1{0}^{-7}}{1{0}^{-5}}$=10^-2，
故答案为：10^-2．

点评 本题考查了酸碱混合后溶液定性判断及溶液pH的简单计算，题目难度中等，注意掌握溶液酸碱性与溶液pH的关系，试题培养了学生灵活应用所学知识的能力．