Question

11．根据题意，完成下列问题．
（1）常温下，将1mL 0.05mol/L的H₂SO₄溶液加水稀释至100mL，稀释后溶液的PH=3．若将PH=5的硫酸溶液稀释500倍，稀释后溶液中C（SO₄^2-）：C（H⁺）=1：10
（2）某温度时，测得0.01mol•L^-1的NaOH溶液的pH为11，该溶液与PH=5的HCl溶液等体积混合（混合后溶液体积变化忽略不计），混合后溶液PH=10.7．
（3）常温下，pH=5的H₂SO₄溶液中由水电离出的H⁺的浓度为c₁；pH=5的Al₂（SO₄）₃溶液中由水电离出的H⁺的浓度为c₂，溶液中$\frac{{c}_{1}}{{c}_{2}}$=1：10000．
（4）常温下，pH=13的Ba（OH）₂溶液aL与pH=3的H₂SO₄溶液bL混合（混合后溶液体积变化忽略不计），若所得混合溶液呈中性，则a：b=1：100．若所得混合溶液pH=12，则a：b=11：90．

Answer 1

分析 （1）1mL0.05mol/L的H₂SO₄溶液中氢离子浓度为0.1mol/L，加水稀释至100mL后，溶液体积变为100倍，则氢离子浓度变为原来的$\frac{1}{100}$；稀释过程中硫酸的物质的量不变，当溶液接近中性时要考虑水的电离，所以将pH=5的硫酸溶液稀释500倍后，溶液中的SO₄^2-的浓度成比例下降，但H⁺浓度降到10^-7mol/L便不再下降；
（2）0.01mol•L^-1的NaOH溶液中氢氧根浓度为0.01mol/L，而pH为11，即氢离子浓度为10^-11mol/L，则可知该温度下水的离子积Kw=10^-13，将0.01mol•L^-1的NaOH溶液与pH=5的盐酸等体积混合后，溶液显碱性，根据c（OH^-）=$\frac{n（O{H}^{-}）-n（{H}^{+}）}{{V}_{混}}$来计算；
（3）pH=5的H₂SO₄的溶液中由水电离出的H⁺浓度为c₁=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$=10^-9mol/L，pH=5的Al₂（SO₄）₃溶液溶液中由水电离出的H⁺浓度为c₂=10^-5mol/L；
（4）若所得混合溶液呈中性，aL×0.1mol/L=bL×0.001mol/L；若所得混合溶液pH=12，则碱过量，所以$\frac{a×0.1-b×0.001}{a+b}$=0.01mol/L．

解答 解：（1）1mL0.05mol/L的H₂SO₄溶液中氢离子浓度为0.1mol/L，加水稀释至100mL后，溶液体积变为100倍，则氢离子浓度变为原来的$\frac{1}{100}$，即稀释后氢离子浓度为10^-3mol/L，则pH=3；pH为5的溶液中氢离子浓度为：c（H⁺）=1×10^-5mol/L，硫酸根离子的浓度为：c（SO₄^2-）=5×10^-6mol/L，
溶液稀释500倍后，氢离子浓度不可能小于1×10^-7mol/L，只能无限接近1×10^-7mol/L，而硫酸根离子浓度为：c（SO₄^2-）=1×10^-8mol/L，
所以稀释后溶液中硫酸根离子与氢离子浓度之比为：1×10^-8mol/L：1×10^-7mol/L=1：10．
故答案为：3；1：10；
（2）0.01mol•L^-1的NaOH溶液中氢氧根浓度为0.01mol/L，而pH为11，即氢离子浓度为10^-11mol/L，则可知该温度下水的离子积Kw=10^-13．将0.01mol•L^-1的NaOH溶液与pH=5的盐酸等体积混合后，氢氧化钠过量，溶液显碱性，故混合溶液中c（OH^-）=$\frac{n（O{H}^{-}）-n（{H}^{+}）}{{V}_{混}}$=$\frac{0.01mol/L×VL-1{0}^{-5}mol/L×VL}{2VL}$≈5×10^-3mol/L，则溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-13}}{5×1{0}^{-3}}$=2×10^-11mol/L，则pH=-lg2×10^-11=10.7，故答案为：10.7；
（3）硫酸溶液中的氢氧根离子、硫酸铝溶液中的氢离子是水电离的，pH=5的硫酸溶液中由水电离出的H⁺浓度为c₁=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-5}}$=10^-9mol/L，pH=5的Al₂（SO₄）₃溶液中由水电离出的H⁺浓度为c₂=10^-5mol/L，则c₁：c₂=10^-9mol/L：10^-5mol/L=1：10000，
故答案为：1：10000；
（4）若所得混合溶液呈中性，则硫酸中的氢离子与氢氧化钡的氢氧根离子的物质的量相等，即：aL×0.1mol/L=bL×0.001mol/L，解得a：b=1：100；
若所得混合溶液pH=12，溶液显示碱性，碱过量，则：$\frac{a×0.1-b×0.001}{a+b}$=0.01mol/L，解得a：b=11：90，
故答案为：1：100；11：90．

点评 本题考查酸碱混合pH的计算、水的电离及其影响因素，明确浓度与pH的换算、酸碱混合溶液为中性、碱性时离子浓度的关系等是解答本题的关键，题目难度中等．