Question

20．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）25℃时，将pH=9的Na0H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．
（3）95℃时，若100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pH_a+pH_b=13．
（4）曲线B对应温度下，pH=2的HCl溶液和pH=10的某BOH溶液等体积混合后，混合溶液的pH=8．请分析其原因：BOH为弱碱，c（BOH）?c（HCl），等体积混合两溶液时，BOH过量，反应后溶液呈碱性．

Answer 1

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）根据溶液的pH计算出溶液中氢离子、氢氧根离子浓度，再列式计算出氢氧化钠溶液和硫酸溶液的体积；
（3）酸、碱都是强电解质，溶液呈中性说明氢离子和氢氧根离子的物质的量相等，结合水的离子积常数确定强酸的pH_a与强碱的pH_b之间应满足的关系；
（4）pH=3的盐酸溶液和pH=9的某碱溶液等体积混合后，氢离子和氢氧根离子恰好反应，根据盐的性质分析．

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，K_w=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）25℃时所得混合溶液的pH=7，溶液呈中性即酸碱恰好中和，即n（OH^-）=n（H⁺），则V（NaOH）•10^-5 mol•L^-1=V（H₂SO₄）•10^-4 mol•L^-1，得V（NaOH）：V（H₂SO₄）=10：1，
故答案为：10：1；
（3）90°C时，水的离子积为10^-12，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，所以10^-amol/L×10=10^b-12 mol/L×1，所以a+b=12+1=13，
故答案为：pH_a+pH_b=13；
（4）曲线B对应温度下，pH=2的盐酸溶液和pH=10的某BOH溶液等体积混合后，氢离子和氢氧根离子恰好反应，如果碱是强碱，则盐溶液呈中性，实际上溶液呈碱性，则碱为弱碱，生成强酸弱碱盐水解呈碱性，中和后混合溶液中还剩余较多的弱碱分子，可继续电离出OH^-，使溶液呈碱性，
故答案为：BOH为弱碱，c（BOH）?c（HCl），等体积混合两溶液时，BOH过量，反应后溶液呈碱性．

点评 本题考查水的电离和酸、碱混合的pH计算问题，题目难度中等，注意温度不同而使水的离子积常数不同是解本题的关键，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．