题目内容

6.已知水在25℃和95℃时,其电离平衡曲线如图所示:

(1)则25℃时水的电离平衡曲线应为A(填“A”或“B”),请说明理由水的电离是吸热过程,温度低时,水的电离程度小,c(H+)、c(OH-)小.
(2)95℃时,若10体积pH1=a的某强酸溶液与1体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是a+b=13或 pH1+pH2=13.
(3)25℃时,将pH=11的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=10,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为2:9.
(4)曲线B对应温度下,pH=2的某HA溶液和pH=10的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH=5.请分析其原因:曲线B对应95℃,此时水的离子积为10-12,HA为弱酸,HA和NaOH中和后,混合溶液中还剩余较多的HA分子,可继续电离出H+,使溶液pH=5.

分析 (1)横轴是氢离子浓度,纵轴是氢氧根离子浓度,水的离子积常数Kw=c(H+)×c(OH-)计算出A曲线的Kw,然后结合水的电离过程吸热判断25℃时水的电离平衡曲线;
(2)设出酸溶液的pH为a,碱溶液的pH为b,根据该温度以及体积关系列式计算;
(3)pH=4的H2SO4溶液中氢离子的物质的量浓度为0.0001mol/L,pH=11的NaOH溶液中氢氧根离子的物质的量浓度为:10-3mol/L;当混合溶液的pH=10时,溶液呈碱性,即氢氧化钠过量,据此列式计算;
(4)根据曲线B对应温度下pH=5,说明溶液显示酸性,反应后氢离子过量分析.

解答 解:(1)曲线A条件下Kw=c(H+)×c(OH-)=10-7×10-7=10-14,曲线B条件下c(H+)=c(OH-)=10-6 mol/L,Kw=c(H+)•c(OH-)=10-12;水的电离时吸热过程,加热促进电离,所以A曲线代表25℃时水的电离平衡曲线,故答案为:A;水的电离是吸热过程,温度低时,水的电离程度小,c(H+)、c(OH-)小;
(2)设强酸溶液的pH为a,体积为10V,溶液中氢离子浓度为:10-amol/L;碱溶液的pH为b,体积为V,溶液中氢氧根离子的浓度为:10-(12-b)mol/L,
混合后溶液呈中性,则满足溶液中氢离子的物质的量大于氢氧根离子的物质的量,即10-amol/L×10VL=10-(12-b)mol/L×VL,
解得:1-a=b-12,a+b=13,即pH1+pH2=13,
故答案为:a+b=13或 pH1+pH2=13;
(3)pH=4的H2SO4溶液中氢离子的物质的量浓度为0.0001mol/L,pH=11的NaOH溶液中氢氧根离子的物质的量浓度为:10-3mol/L;若所得混合溶液的pH=10,则反应后的溶液的c(OH-)=0.0001(mol/L),
则c(OH-)=$\frac{0.001V碱-0.0001V酸}{V酸+V碱}$=0.0001mol/L,
解得:V碱:V酸=2:9,故答案为:2:9;
(4)在曲线B对应温度下,因pH(酸)+pH(碱)=12,可得酸碱两溶液中c(H+)=c(OH-),如是强酸碱,两溶液等体积混合后溶液呈中性;现混合溶液的pH=5,即等体积混合后溶液显酸性,说明H+与OH-完全反应后又有新的H+产生,酸过量,所以酸HA是弱酸,
故答案为:曲线B对应95℃,此时水的离子积为10-12,HA为弱酸,HA中和NaOH后,混合溶液中还剩余较多的HA分子,可继续电离出H+,使溶液pH=5.

点评 本题考查了水的电离、水的离子积及溶液pH的简单计算,题目难度中等,解题关键是在搞清楚温度对水电离平衡、水的离子积和溶液pH的影响.

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