Question

4．已知水的电离平衡曲线如图所示，试回答下列问题：
（1）图中五点K_W间的关系是B＞C＞A=D=E．
（2）若从A点到D点，可采用的措施是c．
a．升温   b．加入少量的NaOH   c．加入少量的NH₄Cl
（3）E对应的温度下，将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，则NaOH溶液与H₂SO₄溶液的体积比为10：1．
（4）25℃时，体积为V_a、pH=a的某一元强酸溶液与体积为V_b、pH=b的某一元强碱溶液均匀混合后，溶液的pH=7，已知b=2a，V_a＜V_b，则a的取值范围为$\frac{7}{2}$＜a＜$\frac{14}{3}$．

Answer 1

分析 （1）水的离子积常数只与温度有关，温度越高，离子积常数越大；
（2）从A点到D点c（H⁺）变大，c（OH^-）变小，但Kw不变；
（3）E对应的温度下，Kw=10^-14，将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，则酸溶液中的n（H⁺）等于碱溶液中的n（OH^-），据此计算；
（4）体积为V_a、pH=a的某一元强酸与体积V_b、pH=b的某一元强碱混合，恰好中和，则：V_a•10^-a=V_b•10^b-14，结合V_a＜V_b和2a=b进行计算和判断．

解答 解：（1）水的离子积常数只与温度有关，温度越高，离子积常数越大，同一曲线是相同温度，根据图知，温度高低点顺序是B＞C＞A=D=E，所以离子积常数大小顺序是B＞C＞A=D=E，故答案为：B＞C＞A=D=E；
  （2）在A点时，c（H⁺）=c（OH^-），溶液显中性，而到D点c（H⁺）变大，c（OH^-）变小，溶液显酸性，即由A点到D点，溶液由中性变为酸性，但Kw不变．
a、升高温度，Kw变大，故a错误；
b、加入NaOH，则溶液显碱性，故b错误；
c、加入氯化铵，水解显酸性，且Kw不变，故c正确．
故选c；
（3）E对应的温度下，Kw=10^-14，将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，则酸溶液中的n（H⁺）等于碱溶液中的n（OH^-），故有：
10^-5mol/L×V_碱=10^-4mol/L×V_酸，解得：$\frac{{V}_{碱}}{{V}_{酸}}$=$\frac{10}{1}$，故答案为：10：1；
（4）两溶液混合后溶液恰好为中性，则：V_a•c（H⁺）_a=V_b•c（OH^-）_b，
$\frac{{V}_{a}}{{V}_{b}}$=$\frac{c（O{H}^{-}）_{b}}{c（{H}^{+}）_{a}}$=$\frac{\frac{1{0}^{-14}}{c（{H}^{+}）_{b}}}{c（{H}^{+}）_{a}}$=10^a+b-14＜1，所以（a+b-14）＜0，而a=0.5b，
即3a＜14，a＜$\frac{14}{3}$，又pH=b=2a＞7，a＞$\frac{7}{2}$，
所以$\frac{7}{2}$＜a＜$\frac{14}{3}$，故答案为：$\frac{7}{2}$＜a＜$\frac{14}{3}$．

点评 本题考查酸碱混合的定性判断和溶液PH的有关计算，题目难度中等，注意酸碱混合时酸碱物质的量的关系以及溶液PH与c（H⁺）、（OH^-）的关系．