Question

16．运用有关原理，解决下列问题：（均在常温下进行）
（1）pH=1的盐酸与pH=12的Ba（OH）₂溶液混合后，测得溶液pH=7，则盐酸与Ba（OH）₂溶液的体积比为1；10．
（2）测得0.01mol•L^-1某一元酸（HA）pH不等于2，0.01mol•L^-1某一元碱（BOH）的pH为12，将这两种溶液等体积混合，混合溶液中各离子物质的量浓度由大到小的顺序是
c（B⁺）＞c（A^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）（用“＞”表示），将混合前的两种溶液相比较，HA中水的电离程度较大（填“HA”或“BOH”）．
（3）某NH₄Cl溶液的pH为4，则由水电离出的c（OH^-）=10^-4mol/Lmol•L^-1，用离子方程式表示该溶液pH＜7的原因NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺．
（4）将1mol NH₄Cl粉末完全溶解在50mL稀氨水中，溶液的pH恰好等于7，则稀氨水的浓度为0.1mol•L^-1（NH₃•H₂O的电离平衡常数K_b为2×10^-5，溶液体积的变化忽略不计）．
（5）纯碱是一种重要的化工原料，为探究该溶液呈碱性是由CO₃^2-引起的，请你设计一个简单的实验方案向纯碱溶液中滴入酚酞溶液，呈红色，再滴入过量的氯化钙溶液，产生白色沉淀，且红色褪去．

Answer 1

分析 （1）pH=1的盐酸与pH=12的Ba（OH）₂溶液混合后，测得溶液pH=7，则说明n（H⁺）=n（OH^-）；
（2）测得0.01mol•L^-1某一元酸（HA）pH不等于2，则HA为弱酸；0.01mol•L^-1某一元碱（BOH）的pH为12，则BOH为强碱；将这两种溶液等体积混合，则两者恰好完全反应生成强碱弱酸盐BA，溶液显碱性，据此分析溶液中的离子浓度大小关系；酸性或碱性越强，则对水的电离的抑制越明显，溶液中水的电离程度越小；
（3）氯化铵为强酸弱碱盐，水解显酸性，溶液中的氢离子全部由水电离出，而水电离出的c（OH^-）=c（H⁺），据此分析；
（4）将1mol NH₄Cl粉末完全溶解在50mL稀氨水中，则c（NH₄Cl）=$\frac{1mol}{0.05L}$=20mol/L，设氨水的浓度为xmol/L，由于NH₄Cl的水解和NH₃•H₂O的电离相互抑制，故溶液中c（NH₄⁺）=20mol/L，c（NH₃•H₂O）=xmol/L，而溶液的pH恰好等于7，结合NH₃•H₂O的电离平衡常数K_b为2×10^-5计算．
（5）纯碱中的CO₃^2-水解显碱性，故滴入酚酞溶液变红，若加入试剂将CO₃^2-沉淀，通过溶液红色变浅即可证明溶液的碱性是CO₃^2-水解引起的；

解答 解：（1）pH=1的盐酸与pH=12的Ba（OH）₂溶液混合后，测得溶液pH=7，则说明n（H⁺）=n（OH^-），设盐酸的体积为xL，氢氧化钡溶液的体积为yL，则有：
0.1mol/L×xL=0.01mol/L×yL，则解得$\frac{x}{y}$=$\frac{1}{10}$，故答案为：1：10；
（2）测得0.01mol•L^-1某一元酸（HA）pH不等于2，则HA为弱酸；0.01mol•L^-1某一元碱（BOH）的pH为12，则BOH为强碱；将这两种溶液等体积混合，则两者恰好完全反应生成强碱弱酸盐BA，溶液显碱性，即c（H⁺）＜c（OH^-），据电荷守恒可知c（B⁺）＞c（A^-），即有离子浓度关系为：c（B⁺）＞c（A^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；此分析溶液中的离子浓度大小关系；酸性或碱性越强，则对水的电离的抑制越明显，溶液中水的电离程度越小，而HA为弱酸，溶液中的c（H⁺）＜0.01mol/L，0.01mol•L^-1某一元碱（BOH）的pH为12，溶液中的c（OH^-）=0.01mol/L，故两溶液中的水的电离程度前者大，即HA溶液中的水的电离程度大．故答案为：c（B⁺）＞c（A^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；HA；
（3）NH₄Cl溶液的pH为4，即c（H⁺）=10^-4mol/L，故c（OH^-）=10^-10mol/L，而氯化铵溶液中的氢离子全部由水电离出，即此溶液中水电离出的c（H⁺）=10^-4mol/L，而水电离出的c（OH^-）=c（H⁺），即水电离出的c（OH^-）=10^-4mol/L；氯化铵溶液显酸性的原因是铵根离子发生水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺．
故答案为：10^-4mol/L；NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；
（4）将1mol NH₄Cl粉末完全溶解在50mL稀氨水中，则c（NH₄Cl）=$\frac{1mol}{0.05L}$=20mol/L，设氨水的浓度为xmol/L，由于NH₄Cl的水解程度和NH₃•H₂O的电离程度本来不大，且相互抑制，故溶液中c（NH₄⁺）=20mol/L，c（NH₃•H₂O）=xmol/L，而溶液的pH恰好等于7，即c（OH^-）=10^-7mol/L，则NH₃•H₂O的电离平衡常数K_b=2×10^-5=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）•c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$=$\frac{20mol/L×1{0}^{-7}mol/L}{xmol/L}$，解得x=0.1mol/L．
故答案为：0.1；
（5）向纯碱溶液中滴入酚酞溶液，呈红色，再滴入过量的氯化钙溶液，产生白色沉淀，且红色褪去，则说明溶液的碱性是CO₃^2-水解引起的．故答案为：向纯碱溶液中滴入酚酞溶液，呈红色，再滴入过量的氯化钙溶液，产生白色沉淀，且红色褪去；

点评 本题考查了酸碱混合后溶液pH的有关计算和离子浓度大小比较，以及混合溶液中的电离平衡常数的有关计算，综合性较强，注意计算方法的掌握．