题目内容

14.已知水的电离平衡曲线如图示,试回答下列问题:
(1)图中五点Kw间的关系是B>C>A=D=E.
(2)若从A点到D点,可采用的措施是bc.
a.升温       b.加入少量的盐酸       c.加入少量的NH4Cl
(3)E对应的温度下,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.
(4)B对应温度下,将pH=11的苛性钠溶液V1 L与0.05mol/L的稀硫酸V2L 混合(设混合后溶液的体积等于原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则 V1:V2=9:11.
(5)常温下,将V mL、0.1000mol•L-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol•L-1醋酸溶液中充分反应.请回答下列问题(忽略溶液体积的变化)
①如果溶液pH=7,此时V的取值<20.00(填“>”“<”或“=”).而溶液 中c(Na+)、c(CH3COO-)、c(H+)、c(OH-)的大小关系为c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-).
②如果V=40.00,则此时溶液中c(OH-)-c(H+)-c(CH3COOH)=0.033mol•L-1(填数据)
(6)在0.10mol•L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=2.2×10-8mol•L-1.(Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)

分析 (1)Kw只与温度有关,温度相同离子积常数相同,温度越高,离子积常数越大;
(2)从A点到D点c(H+)变大,c(OH-)变小,但Kw不变;
(3)E对应的温度下,Kw=10-14,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,则酸溶液中的n(H+)等于碱溶液中的n(OH-),据此计算;
(4)该温度下水的离子积为Kw=1×10-12,酸和碱混合,0.05mol/L的稀硫酸溶液中氢离子浓度为1mol/L,若所得混合液的pH=2,则酸过量,根据c(H+)=$\frac{n({H}^{+})-n(O{H}^{-})}{V}$计算,列式计算pH.可计算体积比;
(5)①溶液的酸碱性是根据溶液中H+浓度与OH-浓度的相对大小判断的,只要溶液中c(H+)=c(OH-),溶液就呈中性,CH3COOH是弱电解质,电离程度不大,NaOH是强电解质,完全电离,反应生成的乙酸钠是强碱弱酸盐水解呈碱性,需溶液呈中性,需少加碱;根据溶液呈中性pH=7c(H+)=c(OH-)结合电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)进行解答;
②电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),物料守恒c(Na+)=2[c(CH3COO-)+c(CH3COOH)];
(6)c(Cu2+)=$\frac{{K}_{sp}}{c(O{H}^{-})^{2}}$.

解答 解:(1)水的离子积常数只与温度有关,温度越高,离子积常数越大,同一曲线是相同温度,根据图知,温度高低点顺序是B>C>A=D=E,所以离子积常数大小顺序是B>C>A=D=E,故答案为:B>C>A=D=E;
  (2)在A点时,c(H+)=c(OH-),溶液显中性,而到D点c(H+)变大,c(OH-)变小,溶液显酸性,即由A点到D点,溶液由中性变为酸性,但Kw不变.
a、升高温度,Kw变大,故a错误;
b、加入少量盐酸,则溶液显酸性,故b正确;
c、加入氯化铵,水解显酸性,且Kw不变,故c正确;
故答案为:bc;
(3)E对应的温度下,Kw=10-14,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,则酸溶液中的n(H+)等于碱溶液中的n(OH-),故有:
10-5mol/L×V碱=10-4mol/L×V酸,解得:$\frac{V(碱)}{V(酸)}$=10:1,
故答案为:10:1;
(4)该温度下水的离子积为Kw=1×10-12,将pH=11的苛性钠中氢氧根离子浓度为:c(OH-)=$\frac{1×1{0}^{-12}}{1×1{0}^{-11}}$mol/L=0.1mol/L,0.05mol/L的稀硫酸溶液中氢离子浓度为1mol/L,pH=2的溶液中氢离子浓度为0.01mol/L,则混合液中满足:0.1mol/L×V2-0.1mol/L×V1=0.01mol/L×(V1+V2),
整理可得:V1:V2=9:11,
故答案为:9:11; 
(5)①CH3COOH是弱电解质,电离程度不大,NaOH是强电解质,完全电离,反应生成的乙酸钠是强碱弱酸盐,水解呈碱性,需溶液呈中性pH=7,需少加碱,所以常温下,将V mL、0.1000mol•L-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol•L-1醋酸溶液中,充分反应,V<20.00mL溶液呈中性pH=7,c(H+)=c(OH-);根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),c(H+)=c(OH-),溶液中的溶质为乙酸钠溶液,水的电离是微弱的,所以c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-),
故答案为:<;c(Na+)=c(CH3COO-)>c(H+)=c(OH-); 
②根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),物料守恒c(Na+)=2[c(CH3COO-)+c(CH3COOH)],得到c(H+)+c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)=c(OH-),则c(OH-)-c(H+)-c(CH3COOH)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),反应后溶液的体积变为60mL,则c(CH3COO-)+c(CH3COOH)═$\frac{0.1000mol/L×20mL}{60mL}$=0.033mol/L,
故答案为:0.033;
c(Cu2+)=$\frac{{K}_{sp}}{c(O{H}^{-})^{2}}$=$\frac{2.2×1{0}^{-20}}{(\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-8}})^{2}}$mol/L=2.2×10-8mol/L,
故答案为:2.2×10-8.

点评 本题考查酸碱混合的定性判断、溶液pH的有关计算,侧重考查学生分析判断及计算能力,明确酸碱混合时酸碱物质的量的关系、溶液pH与c(H+)、(OH-)的关系是解本题关键,题目难度中等.

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(1)上述反应的平衡常数表达式:K=$\frac{c(S{{O}_{4}}^{2-})}{c(C{{O}_{3}}^{2-})}$.
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