Question

11．有H₂SO₄和HCl 的混合溶液20mL，加入0.025mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液时，生成沉淀的质量w（g）和Ba（OH）₂溶液的体积V（mL）的关系如图所示（C 点混合液pH=7）．
求：①原混合液中H₂SO₄和HCl 的物质的量浓度；
②A 点和B 点时溶液的pH．

Answer 1

分析 （1）由图可知，加入20mLBa（OH）₂溶液时，硫酸钡沉淀达最大值，故根据方程式计算硫酸的物质的量；由图可知，PH=7时，消耗60mLBa（OH）₂溶液，由H⁺+OH^-═H₂O可知n（H⁺）=n（OH^-），据此计算原溶液中含有的n（H⁺），进而计算HCl电离产生的氢离子物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算硫酸、盐酸的物质的量浓度；
（2）加入Ba（OH）₂体积为20mL时，而盐酸未反应，计算混合后氢离子的浓度，根据pH=-lgc（H⁺）；根据原溶液中含有的n（H⁺）=0.003mol结合加入Ba（OH）₂体积为40mL，计算混合后氢离子的浓度，根据pH=-lgc（H⁺）计算．

解答 解：由图可知，0～20mLBa（OH）₂溶液发生H₂SO₄+Ba（OH）₂═BaSO₄↓+H₂O，20mL～60mLBa（OH）₂溶液发生发生H⁺+OH^-═H₂O，
（1）由图可知，加入20mLBa（OH）₂溶液时，硫酸钡沉淀达最大值，设硫酸的物质的量为x，则：
H₂SO₄+Ba（OH）₂═BaSO₄↓+H₂O
1                1
x        0.02L×0.025mol•L^-1
故x=0.02L×0.025mol•L^-1=0.0005mol，
硫酸的物质的量浓度为$\frac{0.0005mol}{0.02L}$=0.025mol•L^-1，
由图可知，PH=7时，消耗60mLBa（OH）₂溶液，由H⁺+OH^-═H₂O可知原溶液中含有的n（H⁺）=n（OH^-）=2×0.06L×0.025mol•L^-1=0.003mol，故n（HCl）=0.003mol-0.0005mol×2=0.002mol，
故原溶液中HCl的物质的量浓度=$\frac{0.002mol}{0.02L}$=0.1mol/L，
答：原混合液中硫酸的物质的量浓度为0.025mol•L^-1，盐酸的物质的量浓度为0.1mol•L^-1；
（2）由图可知A点，加入Ba（OH）₂体积为20mL时，硫酸完全反应，氢离子的浓度为$\frac{0.1mol/L×0.02l}{0.02L+0.02L}$=0.05mol/L，则pH=-lg0.05=1.3，
加入Ba（OH）₂体积为40mL时，氢离子的浓度为$\frac{0.003mol-2×0.04L×0.025mol/L}{0.02L+0.04L}$=$\frac{1}{60}$mol/L，pH=-lg$\frac{1}{60}$≈1.8，
答：A点溶液的pH为1.3，B点时溶液的pH为1.8．

点评 本题考查了有关方程式的计算、溶液pH的计算，明确图象中对应的化学反应是解答本题的关键，注意图象中A点硫酸恰好完全反应为难点，题目难度中等．