Question

13．（1）①某温度（t℃）时，测得0.01mol•L^-1的NaOH溶液的pH=11．在此温度下，将pH=2的H₂SO₄溶液V_aL与pH=12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液为中性，则V_a：V_b=10：1．
②在25℃时，将cmol•L^-1的醋酸溶液与0.02mol•L^-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，用含c的代数式表示CH₃COOH的Ka=$\frac{2×1{0}^{-9}}{c-0.02}$mol•L^-1．
（2）与水的离子积Kw=C（H⁺）•C（OH^-）相似，CuS饱和溶液中也有离了积K_SP=C（Cu²⁺）•C（S^2-）．
已知t℃时CuS的离子积K_SP=9.0×10^-36，又已知t℃时H₂S饱和溶液中C（H⁺）₂•C（S^2-）=1.0×10^-22
①写出CuS沉淀溶解平衡的表达式CuS₂（s）?Cu²⁺（aq）+2S^2-（aq）
②现将适量CuS放入H₂S饱和溶液中，要使C（Cu²⁺）达到0.01mol•L^-1时，应使该溶液的C（H⁺）达到3.33×10⁵mol/L．由此说明CuS在一般酸中不能溶解．（填“能”或“不能”）

Answer 1

分析 （1）①0.01mol/L NaOH溶液，c（OH^-）=0.01mol/L，pH=11，则c（H⁺）=10^-11mol/L，Kw=c（OH^-）×c（H⁺）=10^-13；将pH=2的H₂SO₄溶液中氢离子浓度为0.01mol/L，pH=12的NaOH溶液中氢氧根离子浓度为0.1mol/L，反应后混合溶液为中性，则V_a L×0.01mol/L=V_b L×0.1mol/L；
②根据电荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液显中性时c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），根据溶液的pH值计算溶液中c（H⁺），根据钠离子浓度计算c（CH₃COO^-），利用物料守恒计算溶液中c（CH₃COOH），溶液中存在平衡CH₃COOH?CH₃COO^-+H⁺，代入CH₃COOH的电离常数表达式计算；
（2）①CuS沉淀溶解产生Cu²⁺和S^2-；
②根据硫化亚铜的溶度积常数和铜离子浓度计算硫离子浓度，再根据氢硫酸的电离平衡常数计算氢离子浓度．

解答 解：（1）0.01mol/L NaOH溶液，c（OH^-）=0.01mol/L，pH=11，则c（H⁺）=10^-11mol/L，Kw=c（OH^-）×c（H⁺）=10^-13，将pH=2的H₂SO₄溶液V_a L与pH=12的NaOH溶液V_b L混合，pH=2的H₂SO₄溶液中氢离子浓度为0.01mol/L，pH=12的NaOH溶液中氢氧根离子浓度为0.1mol/L，所得混合液为中性，则：V_a L×0.01mol/L=V_b L×0.1mol/L，整理可得：V_a：V_b=10：1，
故答案为：10：1；
②根据电荷守恒可知c（CH₃COO^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），溶液显中性时c（OH^-）=c（H⁺），故c（CH₃COO^-）=c（Na⁺），溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（CH₃COO^-）=c（Na⁺）=$\frac{1}{2}$×0.02mol•L^-1=0.01mol•L^-1，故混合后溶液中c（CH₃COOH）=$\frac{1}{2}$×cmol•L^-1-0.01mol•L^-1=（0.5c-0.01）mol/L，CH₃COOH的电离常数K_a=$\frac{1{0}^{-7}×0.01}{\frac{c}{2}-001}$=$\frac{2×1{0}^{-9}}{c-0.02}$mol•L^-1，
故答案为：$\frac{2×1{0}^{-9}}{c-0.02}$mol•L^-1；
（2）①CuS沉淀溶解产生Cu²⁺和S^2-，溶解平衡为：CuS₂（s）?Cu²⁺（aq）+2S^2-（aq），故答案为：CuS₂（s）?Cu²⁺（aq）+2S^2-（aq）；   
②溶液中c（S^2-）=$\frac{{K}_{sp}}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{9.0×1{0}^{-36}}{0.01}$=9×10^-34mol/L，c²（H⁺）•c（S^2-）=1.0×10^-22，则c（H⁺）=$\sqrt{\frac{1×1{0}^{-22}}{9×1{0}^{-34}}}$mol/L=3.33×10⁵mol/L，氢离子浓度较大，说明CuS在一般酸中不能溶解，
故答案为：3.33×10⁵mol/L；不能．

点评 本题考查了酸碱混合的定性判断及溶液pH的计算、难溶物溶解平衡的计算，题目难度中等，明确溶液酸碱性与溶液pH的关系为解答关键，注意掌握难溶物溶解平衡及其影响因素，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．