Question

6．某温度（t℃）时，水的离子积为K_w=1×10^-13．则该温度＞（填“＞”“＜”或“=”）25℃．若将此温度下pH=11的苛性钠溶液x L与pH=1的稀硫酸yL混合（设混合后溶液体积的微小变化忽略不计），试通过计算回答下列问题：
（1）若所得混合溶液为中性，则x：y=10：1；此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）．
（2）若所得混合溶液的pH=2，则x：y=9：2．此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是c（SO₄^2-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离；该温度下，pH=11的NaOH溶液中c（NaOH）=c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.01mol/L，pH=1的稀硫酸中c（H⁺）=0.1mol/L．
（1）如果混合溶液呈中性，则n（OH^-）=c（H⁺）；
（2）如果混合溶液pH=2，则混合溶液中c（H⁺）=0.01mol/L，c（H⁺）=$\frac{c（{H}^{+}）V（{H}^{+}）-c（O{H}^{-}）V（O{H}^{-}）}{V（{H}^{+}）+V（O{H}^{-}）}$；

解答 解：水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，t℃时水的离子积为1×10^-13＞1×10^-14，则该温度大于25℃，故答案为：＞；
该温度下，pH=11的NaOH溶液中c（NaOH）=c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.01mol/L，pH=1的稀硫酸中c（H⁺）=0.1mol/L．
（1）如果混合溶液呈中性，则n（OH^-）=c（H⁺），所以0.01mol/L×xL=0.1mol/L×yL，x：y=10：1；此时溶液中的溶质为Na₂SO₄溶液，离子浓度大小关系为：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-），故答案为：10：1；c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）；
（2）如果混合溶液pH=2，则混合溶液中c（H⁺）=0.01mol/L，c（H⁺）=$\frac{c（{H}^{+}）V（{H}^{+}）-c（O{H}^{-}）V（O{H}^{-}）}{V（{H}^{+}）+V（O{H}^{-}）}$=$\frac{0.1mol/L×yL-0.01mol/L×xL}{（x+y）L}$=0.01mol/L，x：y=9：2；
设氢氧化钠溶液的体积为9L，则硫酸溶液的体积为2L，故n（NaOH）=CV=0.01mol/L×9L=0.09mol；n（H₂SO₄）=CV=$\frac{0.1mol/L}{2}×2L$=0.1mol
两者混合后溶液显酸性，故溶液中的离子浓度大小关系为：c（SO₄^2-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案为：9：2；c（SO₄^2-）＞c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

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，难度不大，应注意温度对水的离子积以及pH计算的影响．