Question

10．已知水在25℃和95℃时，其电离平衡曲线如图所示：
（1）则95℃时，水的电离平衡曲线应为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．25℃时，将pH=9的NaOH溶液与pH=4的硫酸溶液混合，所得混合溶液的pH=7，则NaOH溶液与硫酸溶液的体积比为10：1．
（2）95℃时，若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则a与b之间应满足的关系是a+b=14．
（3）曲线A所对应的温度下，pH=2的HCl溶液和pH=11的某BOH溶液中，若水的电离程度分别用α₁、α₂表示，则α₁=α₂（填“大于”、“小于”、“等于”或“无法确定”）．
（4）曲线B对应温度下，将0.02mol/LBa（OH）₂溶液与等物质的量浓度的NaHSO₄溶液等体积混合后，混合溶液的pH=10．

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；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；
（2）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；
（3）水中酸电离的氢离子、碱电离的氢氧根离子浓度越大，水的电离程度越小；
（4）根据图象判断该温度下水的离子积，然后计算出混合液中氢氧根离子浓度，再结合该温度下水的离子积计算出所带溶液中氢离子浓度及溶液的pH．

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；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：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；10：1；
（2）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a+b=14，
故答案为：a+b=14；
（3）在曲线A中，水的离子积为10^-7×10^-7=10^-14，pH=2的HCl中c（H⁺）=10^-2mol/L，pH=11的某BOH溶液中c（OH^-）=10^-3mol/L，因c（H⁺）＞c（OH^-），水中酸电离的氢离子、碱电离的氢氧根离子浓度越大，水的电离程度越小，故：α₁=α₂；
故答案为：=；
（4）在曲线B中，水的离子积为：10^-6×10^-6=10^-12，0.02mol/L的Ba（OH）₂溶液中c（OH^-）=0.04mol/L，NaHSO₄溶液的浓度为0.02mol/L，c（H⁺）=0.02mol/L，当二者等体积混合后，溶液中的c（OH^-）=$\frac{0.04mol/L-0.02mol/L}{2}$=0.01mol/L，则c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-12}}{0.01}$=10^-10mol/L，该溶液的pH=10，
故答案为：10．

点评 本题考查水的电离和酸、碱混合的pH计算问题，难度较大，注意温度不同而使水的离子积常数不同是解本题的关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学计算能力．