Question

【题目】已知水在25℃和95℃时，其电离平衡曲线如右图所示：

(1)则25℃时水的电离平衡曲线应为______（填“A”或“B”），请说明理由______________。

(2)95℃时，若10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_______。

(3)25℃时，将pH=11的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合，若所得混合溶液的pH=10，则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为__________________。

(4)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。请分析其原因：________________________。

Answer 1

【答案】A 水的电离是吸热过程，温度低，电离程度小，c(H+)、c(OH-)小 a+b=13或 pH1+pH2=13 2：9 曲线B对应95℃，此时水的离子积为10-12，HA为弱酸，HA和NaOH中和后，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

【解析】

(1)根据水的电离是吸热过程，升高温度，使水的电离程度增大分析；

(2) 95℃时水的离子积常数Kw=1×10-12，根据两种溶液恰好反应时，n(H+)=n(OH-)计算；

(3) 25℃时水的离子积常数Kw=1×10-14，将pH=11的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合，若所得混合溶液的pH=10，溶液显碱性，根据酸、碱反应的物质的量关系，计算出过量的OH-的浓度，利用pH=-lgc(H+)计算NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比；

(4)根据曲线B对应温度下水的离子积常数Kw=1×10-12，混合溶液pH=5，说明反应后溶液显示酸性，根据反应后氢离子过量分析。

(1)水是一种极弱的电解质，在溶液中存在电离平衡，电离过程吸收热量，当温度升高时，促进水电离，水的离子积也增大，水中氢离子浓度、氢氧根离子浓度都增大，但由于c(H+)=c(OH-)，实验溶液仍然呈中性；因此结合图象中A、B曲线变化情况可知A曲线上c(H+)、c(OH-)较小，水电离程度较弱，因此可以判断25℃时水的电离平衡曲线应为A；

(2)根据图象可知：95℃时，水的离子积常数Kw=1×10-12，若10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10×10-a=1×，10(1-a)=10(b-12)，1-a= b-12，所以a+b=13，即混合前，该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是pH1+ pH2=13；

(3)25℃时，水的离子积常数Kw=1×10-14，pH=11的NaOH溶液，c(OH-)=10-3mol/L，pH=4的H2SO4溶液c(H+)=10-4mol/L，两种溶液混合，发生反应：H++OH-=H2O，二者反应的物质的量的比是1：1，若所得混合溶液的pH=10，说明碱过量，反应后溶液中c(OH-)=10-4mol/L则=10-4mol/L，解得V(NaOH)：V(H2SO4)=2：9；

(4)95℃时，水的离子积为：c(H+)c(OH-)=10-12，在该温度下，pH=2的某HA溶液中c(H+)=10-2mol/L，pH=10的NaOH溶液中c(OH-)=10-2mol/L，两种溶液中c(H+)=c(OH-)=10-2mol/L，当二者等体积混合后，酸电离产生的H+恰好被中和，而混合溶液的pH=5，溶液显酸性，说明反应后酸过量，溶液中存在未电离的电解质分子又发生了电离作用，证明HA为弱酸，电离的HA和NaOH中和后，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。