Question

1．已知水在25℃和95℃时，其电离平衡曲线如图所示：
（1）95℃时水的离子积K_W=1.0×10^-12．
（2）95℃时，0.01mol/LNaOH溶液的PH=10．
（3）95℃时水的电离平衡曲线应为B（填“A”或“B”），请说明理由水的电离是吸热过程，温度升高电离程度增大，C（H+）、C（OH-）均增大．
（4）25℃时，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．
（5）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pH₁+pH₂=14（或a+b=14）．
（6）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．请分析原因：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．

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值；
（2）根据水的离子积常数Kw=c（H⁺）×c（OH^-）计算；
（3）95℃时水的电离产生的氢离子和氢氧根离子的浓度相等，所以两者浓度都为10^-6mol/L；
（4）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；
（5）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pH₁与强碱的pH₂之间应满足的关系；
（6）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，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=10^-12 ，故答案为：1.0×10^-12；
（2）95℃时，0.01mol/LNaOH溶液中氢氧根离子的浓度为0.01mol/L，所以溶液中氢离子的浓度为：10^-10mol/L，所以溶液的PH=10，故答案为：10；
（3）95℃时水的电离产生的氢离子和氢氧根离子的浓度相等，所以两者浓度都为10^-6mol/L，水的电离是吸热过程，温度升高电离程度增大，C（H+）、C（OH-）均增大，故选：B；水的电离是吸热过程，温度升高电离程度增大，C（H+）、C（OH-）均增大；
（4）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；
（5）要注意的是95°C时，水的离子积为10^-12，即酸、碱浓度相等时pH（酸）+pH（碱）=12，现强碱的OH^-浓度是强酸H⁺浓度的100倍，所以pH（酸）+pH（碱）=14，即pH₁+pH₂=14，或a+b=14，
故答案为：pH₁+pH₂=14（或a+b=14）；
（6）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平衡、水的离子积常数的影响因素以及计算等知识，注意知识的归纳和梳理是关键，难度中等．