Question

11．常温下，向80mL由盐酸和硫酸组成的混合溶液中加入0.4 mol•L^-1的Ba（OH）₂溶液，生成BaSO₄沉淀的质量及溶液pH随加入Ba（OH）₂溶液的体积的关系如图所示．
（1）写出溶液中发生反应的离子方程式：Ba ²⁺+SO₄ ^2-═BaSO₄、H⁺+OH^-=H₂O．
（2）原混合溶液中硫酸的物质的量浓度为0.1mol•L^-1，酸的物质的量浓度为0.4mol•L^-1．
（3）在B点时的c（H⁺）为0.13mol/L，D点时的pH为13．（忽略混合时溶液体积的变化，结果保留2位有效数字）

Answer 1

分析 （1）溶液中发生反应的离子方程式：Ba ²⁺+SO₄ ^2-═BaSO₄和H⁺+OH^-=H₂O；
（2）由图可知，加入20mLBa（OH）₂溶液时，硫酸钡沉淀达最大值，故根据方程式计算硫酸的物质的量；
由图可知，PH=7时，消耗60mLBa（OH）₂溶液，由H⁺+OH^-═H₂O可知n（H⁺）=n（OH^-），据此计算原溶液中含有的n（H⁺），继而计算HCl电离产生的氢离子物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算硫酸、盐酸的物质的量浓度；
（3）B点时硫酸反应，而盐酸未反应，计算混合后氢离子的浓度，根据pH=-lgc（H⁺）．

解答 解：（1）溶液中发生反应的离子方程式：Ba ²⁺+SO₄ ^2-═BaSO₄和H⁺+OH^-=H₂O，故答案为：H⁺+OH^-=H₂O；
（2）由图可知，加入20mLBa（OH）₂溶液时，硫酸钡沉淀达最大值，只有硫酸与氢氧化钡反应，而盐酸未反应，此时加入氢氧化钡的物质的量为：0.02L×0.4mol•L^-1=0.008mol，则：
   H₂SO₄+Ba（OH）₂═BaSO₄↓+2H₂O
   1        1       1
 0.008mol 0.008mol  0.008mol
由图可知，pH=7时，消耗60mLBa（OH）₂溶液，此时加入氢氧化钡的物质的量=0.06L×0.4mol•L^-1=0.024mol，由H⁺+OH^-═H₂O可知原溶液中含有的n（H⁺）=n（OH^-）=0.024mol×2=0.048mol，故n（HCl）=0.048mol-0.008mol×2=0.032mol，所以硫酸的物质的量浓度为：$\frac{0.008}{0.08}$=0.1mol/L，盐酸的物质的量浓度为$\frac{0.032}{0.08}$=）=0.4mol/L，故答案为：0.1；0.4；
（3）B点：n（H⁺）=0.4mol/L×0.08L-2×0.4mol/L×（0.04L-0.02L）=0.016mol
c（H⁺）=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.016mol}{0.08L+0.04L}$=0.13mol/L
D点：n[Ba（OH）₂]=CV=0.4mol/L×（0.08L-0.06L）=0.008mol
n（OH^-）=2n[Ba（OH）₂]=2×0.008mol=0.016mol
c（OH^-）=$\frac{0.016mol}{0.08L+0.08L}$=0.1mol/L
c（H⁺）=$\frac{Kw}{C（O{H}^{-}）}$=10^-13mol/L
所以：pH=13
故答案为：0.13mol/L；13．

点评 本题考查混合物的计算，为高频考点，题目难度中等，把握图象中各阶段发生的反应是解答本题的关键，注意利用反应方程式及离子方程式进行计算．