Question

12．水的电离平衡曲线如图所示．
（1）若以A点表示25℃时水在电离平衡时的离子浓度，当温度升到100℃时，水的电离平衡状态到B点，则此时水的离子积从10^-14增加到10^-12．
（2）常温下，将pH=10的Ba（OH）₂溶液与pH=5的稀盐酸混合，然后保持100℃的恒温，欲使混合溶液pH=7，则Ba（OH）₂与盐酸的体积比为2：999．
（3）25℃时，在等体积的 ①pH=0的H₂SO₄溶液、②0.05mol/L的Ba（OH）₂溶液，③pH=10的Na₂S溶液，④pH=5的NH₄NO₃溶液中，发生电离的水的物质的量之比是1：10：10¹⁰：10⁹．
（4）等体积的下列溶液中，阴离子的总物质的量最大的是②（填序号）．
①0.1mol•L^-1的CuSO₄溶液       ②0.1mol•L^-1的Na₂CO₃
③0.1mol•L^-1的KCl             ④0.1mol•L^-1的NaHCO₃
（5）某二元酸（化学式用H₂A表示）在水中的电离方程式是：H₂A═H⁺+HA^-，HA^-?H⁺+A^2-．
①则Na₂A溶液显碱性（填“酸性”“中性”或“碱性”）；NaHA溶液显酸性（填“酸性”“中性”或“碱性”）．
②若有0.1mol•L^-1 Na₂A的溶液，其中各种离子浓度由大到小的顺序是：A（填序号）．
A．c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺）
B．c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（A^2-）＞c（H⁺）
C．c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）
D．c（A^2-）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（HA^-）

Answer 1

分析 （1）结合图示根据水的离子积表达式K_w=c（H⁺）•c（OH^-）及氢氧根离子浓度计算出25℃时和100℃水的离子积；
（2）设出氢氧化钡溶液、盐酸溶液的体积，然后根据溶液的pH列式计算出二者的体积比；
（3）根据H₂0?H⁺+OH^-可知，H₂SO₄溶液、Ba（OH）₂溶液抑制水的电离，根据溶液的H₂SO₄溶液的PH或Ba（OH）₂溶液中c（OH^-）计算水的电离的物质的量，Na₂S溶液、NH₄NO₃溶液促进水的电离，根据pH可直接求出发生电离的水的物质的量；
（4）任何电解质溶液中都存在电荷守恒，根据溶液酸碱性结合电荷守恒判断；
（5）①该二元酸第一步完全电离、第二步部分电离，所以其酸根离子能水解导致钠盐呈碱性；酸式酸根离子能电离但不能水解；
②Na₂A是强碱弱酸盐，阴离子能发生一步水解生成HA^-，但水解程度较小，且溶液中水也电离生成氢离子和氢氧根离子．

解答 解：（1）A点25℃时，c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-7mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=1×10^-7×1×10^-7=10^-14；
100℃时，c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-6mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=1×10^-6×1×10^-6=10^-12，
故答案为：10^-14；10^-12；
（2）设氢氧化钡容溶液的体积为xL，盐酸的体积为y，pH=10的Ba（OH）₂溶液，溶液中c（OH^-）=1×10^-2mol/L，
pH=5的稀盐酸溶液中c（H⁺）=1×10^-5mol/L，
混合溶液pH=7，混合溶液中c（OH^-）=10^-5mol/L，所以$\frac{1{0}^{-2}mol/L×xL-1{0}^{-5}mol/L×yL}{（x+y）L}$=1×10^-5mol/L，
解得x：y=2：999，
故答案为：2：999；
（3）设溶液的体积为1L，
①中pH=0的H₂SO₄中c（H⁺）=1.0 mol•L^-1，c（OH^-）=1.0×10^-14mol•L^-1，水电离的物质的量为1.0×10^-14mol；
②中c（OH^-）=0.1 mol•L^-1，c（H⁺）=1.0×10^-13mol•L^-1，水电离的物质的量为1.0×10^-13mol；
③中c（OH^-）=1.0×10^-4mol•L^-1，水的电离的物质的量为1.0×10^-4mol；
④中c（H⁺）=1.0×10^-5mol•L^-1，水的电离的物质的量为1.0×10^-5mol；
故①②③④中水的电离的物质的量之比为：1.0×10^-14mol：1.0×10^-13mol：1.0×10^-4mol¹：1.0×10^-5mol=1：10：10¹⁰：10⁹，
故答案为：1：10：10¹⁰：10⁹；
（4）任何电解质溶液中都存在电荷守恒，如果阴离子物质的量最大，因为溶液体积相同，则阴离子浓度应该最大，假设都是室温下，
①硫酸铜是强酸弱碱盐，铜离子水解导致溶液中c（OH^-）＜10^-7mol/L，则阴离子浓度小于（0.1+10^-7）mol/L；
②碳酸钠是强碱弱酸盐，碳酸根离子水解导致溶液呈碱性，所以c（H⁺）＜10^-7mol/L，根据电荷守恒知，溶液中阴离子浓度等于阳离子浓度=c（Na⁺）+c（H⁺）＜（0.2+10^-7）mol•L^-1，但大于0.2mol/L；
③KCl是强碱强酸盐，溶液呈中性，则溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中阴离子浓度=（0.1+10^-7）mol/L；
④碳酸氢钠是强碱弱酸酸式盐，碳酸氢根电离程度大于其水解程度导致溶液呈碱性，溶液中阴离子浓度等于阳离子浓度＜（0.1+10^-7）mol/L；
通过以上分析知，阴离子物质的量最大的是②，
故答案为：②；
（5）①Na₂A是强碱弱酸盐，弱酸根离子水解导致溶液呈碱性；该二元酸第一步完全电离、第二步部分电离，所以其酸式酸根离子能电离但不能水解，溶液呈酸性，故答案为：碱性；酸性；
②Na₂A是强碱弱酸盐，阴离子能发生一步水解生成HA^-，但水解程度较小，且溶液中水也电离生成氢离子和氢氧根离子，所以离子浓度大小顺序是c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺），故选A．

点评 本题考查较综合，涉及弱电解质的电离、pH计算、离子浓度大小比较等知识点，明确溶液中溶质及其性质、弱电解质电离特点及盐类水解特点是解本题关键，难点是（4）题判断，要结合电荷守恒采用等量代换的方法判断，题目难度中等．