Question

20．表是不同温度下水的离子积常数：

温度/℃	25	T2
水的离子积常数	1×10-14	1×10-12

试回答以下问题：
T₂℃时，将pH=11的苛性钠溶液V₁ L与pH=1的稀硫酸V₂ L混合（设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和），所得混合溶液的pH=2，则V₁：V₂=9：11．此溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 该温度下水的离子积为K_w=1×10^-12，酸和碱混合，若所得混合液的pH=2，则酸过量，根据c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$计算，列式计算pH．可计算体积比．

解答 解：该温度下水的离子积为K_w=1×10^-12，将pH=11的苛性钠中氢氧根离子浓度为：c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-12}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.1mol/L，pH=1的稀硫酸中氢离子浓度为0.1mol/L，
pH=2的溶液中氢离子浓度为0.01mol/L，则混合液中满足：0.1mol/L×V₂-0.1mol/L×V₁=0.01mol/L×（V₁+V₂），
整理可得：V₁：V₂=9：11；
pH=11的NaOH溶液的物质的量浓度为0.1mol/L，设体积为9L，故反应NaOH的物质的量为0.9mol，故溶液中钠离子为0.9mol；
pH=1的硫酸溶液的浓度为0.05mol/L，设体积为11L，故反应后溶液中硫酸根的物质的量为0.55mol；
由于反应后溶液的pH=2，故氢离子浓度为0.01mol/L，而溶液体积为20L，故氢离子的物质的量为0.2mol．
由于溶液显酸性，故溶液中的氢氧根的物质的量最小．据此可知，溶液中的离子浓度大小关系为：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
故答案为：9：11；c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

点评 本题考查了混合溶液中的离子浓度的计算和离子浓度大小比较，难度不大，应注意的是氢氧化钠和硫酸中和时，钠离子和硫酸根未参与反应，故物质的量一直不变．