Question

18．下表是不同温度下水的离子积常数：

温度/℃	25	T2
水的离子积常数	1×10-14	1×10-12

试回答以下问题：
（1）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^-）．
（2）25℃时，用0.01mol/LNaOH溶液滴定0.02mol/L 的硫酸，中和后加蒸馏水稀释到5mL，若滴定时终点判断有误差；①多加了1滴NaOH溶液②少加1滴NaOH溶（设1滴为0.05mL），则①和②溶液中c（OH^-）之比是10⁶：1．
（3）25℃时，0.1mol/L的NaHCO3溶液的pH为8，同浓度的NaAlO2溶液的pH为11．将两种溶液等体积混合，可能发生的现象白色沉淀_此空删去其主要原因是（用离子方程式表示）HCO₃^-+AlO₂^-+H₂O=Al（OH）₃↓+CO₃^2-_．
（4）含有Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$的废水毒性较大，某工厂废水中含5.00×10^-3 mol•L^-1的Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$．为使废水能达标排放，做如下处理：Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$$→_{H+}^{绿矾}$Cr³⁺、Fe³⁺$\stackrel{石灰水}{→}$Cr（OH）₃、Fe（OH）₃．欲使10L该废水中的Cr₂O${\;}_{7}^{2-}$完全转化为
Cr³⁺，则理论上需要加入83.4 g FeSO₄•7H₂O．若处理后的废水中残留的c（Fe³⁺）=2×10^-13 mol•L^-1，则残留的Cr³⁺的浓度为3×10^-6 mol•L^-1（已知：K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，K_sp[Cr（OH）₃]=6.0×10^-31）．

Answer 1

分析 （1）混合液的pH=2，酸过量，根据c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$计算，根据反应后溶液的组成分析各种离子的浓度大小；
（2）①多加了1滴NaOH溶液，为碱溶液；②少加1滴NaOH溶液，为酸溶液；
（3）水解均显碱性，由pH的大小可知，等体积混合时AlO₂^-促进HCO₃^-的电离；
（4）据浓度计算10L废水中Cr₂O₇^2-的物质的量，结合氧化还原反应电子守恒的定量关系计算硫酸亚铁晶体质量，依据溶度积常数计算得到残留的Cr³⁺的浓度．

解答 解：（1）混合液的pH=2，酸过量，c（H⁺）=c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$=$\frac{0.1mol/L×{V}_{2}L-0.1mol/L×{V}_{1}L}{{（V}_{1}+{V}_{2}）L}$=0.01，
解之得：$\frac{{V}_{1}}{{V}_{2}}$=9：11，
c（Na⁺）=0.1×$\frac{9}{9+11}$=0.045mol/L
c（SO₄^2-）=0.05×$\frac{11}{20}$=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^-）；
（2））①多加了1滴NaOH溶液，为碱溶液，c（OH^-）=$\frac{0.05×0.01}{5}$=10^-4mol/L；②少加1滴NaOH溶液，为酸溶液，c（H⁺）=$\frac{0.025×0.02×2}{5}$=10^-4mol/L，c（OH^-）=10^-10mol/L，则①和②溶液中c（OH^-）之比是10⁶：1，故答案为：10⁶：1；
（3）水解均显碱性，由pH的大小可知，等体积混合时AlO₂^-促进HCO₃^-的电离，发生AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（0H）₃↓+CO₃^2-，观察到白色沉淀，
故答案为：白色沉淀；AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（0H）₃↓+CO₃^2-；
（4）某工厂废水中含5.00×10^-3 mol•L^-1的Cr₂O₇^2-，n（Cr₂O₇^2-）=10L×5.00×10^-3mol/L=5.00×10^-2mol；
依据氧化还原反应离子方程式：6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，得到n（Fe²⁺）=5.00×10^-2mol×6=0.3mol，
需要FeSO₄•7H₂O蒸馏=0.3mol×278g/mol=83.4g，
若处理后的废水中残留的c（Fe³⁺）=2×10^-13mol•L^-1，K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=4.0×10^-38，
计算得到c³（OH^-）=2×10^-25mol/L，则残留的Cr³⁺的浓度为：K_sp[Cr（OH）₃]=c（Cr³⁺）c³（OH^-）=6.0×10^-31 ，c（Cr³⁺）=3×10^-6mol•L^-1，
故答案为：83.4，3×10^-6；

点评 本题考查了水的电离、溶液中离子浓度大小比较以及pH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．