Question

16．（1）某温度（t℃）时，水的离子积为K_w=1×10^-13，则该温度（填大于、小于或等于）大于25℃，其理由是水的电离过程吸热，该温度下的Kw比25℃时大，所以该温度大于25℃．
（2）若将此温度下pH=11的苛性钠溶液aL与pH=1的稀硫酸bL混合（设混合后溶液体积的微小变化忽略不计），试通过计算填写以下不同情况时两溶液的体积比：
①若所得混合液为中性，则a：b=10：1；此溶液中各种离子的浓度由大到小排列顺序是c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-）．
②若所得混合液的pH=2，则a：b=9：2；此溶液中各种离子的浓度由大到小排列顺序是c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，则溶液的离子积常数增大；
（2）若将此温度（t℃）下，pH=11的苛性钠溶液a L与pH=1的稀硫酸b L混合，此时NaOH溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.01mol/L，稀硫酸溶液中c（H⁺）=0.1mol/L，
①溶液呈中性，说明酸和碱恰好完全反应，根据溶液的酸碱性及电荷守恒确定离子浓度大小；
②若所得混合液的pH=2，根据c（H⁺）=$\frac{c（酸）V（酸）-c（碱）V（碱）}{V（酸）+V（碱）}$计算酸碱的体积比，根据溶液的酸碱性及物料守恒判断离子浓度大小．

解答 解：（1）水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，则水的离子积常数增大，某温度（T℃）时，水的离子积常数K_w=1×10^-13＞10^-14，则该温度大于25℃，
故答案为：大于；水的电离过程吸热，该温度下的Kw比25℃时大，所以该温度大于25℃；
（2）pH=11的NaOH溶液中氢氧根离子浓度为：c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.01mol/L，稀硫酸溶液中氢离子浓度为：c（H⁺）=0.1mol/L，则：
①若所得混合液为中性，则有：0.01a=0.1b，
解得：a：b=10：1；
混合溶液呈中性，则c（H⁺）=c（OH^-），根据电荷守恒得：c（Na⁺）＞c（SO₄^2- ），该溶液为盐溶液，硫酸根离子浓度大于氢离子浓度，所以离子浓度大小顺序是：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若所得混合液的pH=2，则有：$\frac{0.1b-0.01a}{a+b}$=0.01，
解得：a：b=9：2；
溶液呈酸性，则：c（H⁺）＞c（OH^-），
溶液中氢离子浓度为0.01mol/L，硫酸根离子浓度为：$\frac{0.05×2}{2+9}$mol/L=0.009mol/L，
所以氢离子浓度大于硫酸根离子浓度，根据物料守恒知，c（SO₄^2-）＞（Na⁺），氢氧根离子浓度最小，
所以离子浓度大小顺序为：c（H⁺）＞c（SO₄^2- ）＞c（Na⁺）＞c（OH^-），
故答案为：9：2；c（H⁺）＞c（SO₄^2- ）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）．

点评 本题考查酸碱混合的定性判断、离子浓度大小比较，题目难度中等，注意掌握根据溶液的酸碱性及电荷守恒判断离子浓度大小的方法，注意（2）中水的离子积常数是10^-13而不是10^-14，为易错点．