Question

4．已知水的电离平衡曲线如图示，试回答下列问题：
（1）图中五点Kw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．加入少量的盐酸       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）B对应温度下，将pH=11的苛性钠溶液V₁ L与0.05mol/L的稀硫酸V₂L混合（设混合后溶液的体积等于原两溶液体积之和），所得混合溶液的pH=2，则 V₁：V₂=9：11．
（5）常温下，将V mL、0.1000mol•L^-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00ml、0.1000mol•L^-1醋酸溶液中充分反应．请回答下列问题（忽略溶液体积的变化）
①如果溶液pH=7，此时V的取值＜20.00（填“＞”“＜”或“=”）．而溶液中c（Na⁺）、c（CH₃COO^-）、c（H⁺）、c（OH^-）的大小关系为c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）．
②如果V=40.00，则此时溶液中c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=0.033mol•L^-1（填数据）

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）该温度下水的离子积为K_w=1×10^-12，酸和碱混合，0.05mol/L的稀硫酸溶液中氢离子浓度为1mol/L，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；
（5）①溶液的酸碱性是根据溶液中H⁺浓度与OH^-浓度的相对大小判断的，只要溶液中c（H⁺）=c（OH^-），溶液就呈中性，CH₃COOH是弱电解质，电离程度不大，NaOH是强电解质，完全电离，反应生成的乙酸钠是强碱弱酸盐水解呈碱性，需溶液呈中性，需少加碱；根据溶液呈中性pH=7c（H⁺）=c（OH^-）结合电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-）进行解答；
②根据电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），物料守恒c（Na⁺）=2[c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）]进行解答．

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；
故答案为：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）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^-）=$\frac{1×1{0}^{-12}}{1×1{0}^{-11}}$mol/L=0.1mol/L，0.05mol/L的稀硫酸溶液中氢离子浓度为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，
故答案为：9：11； 
（5）①CH₃COOH是弱电解质，电离程度不大，NaOH是强电解质，完全电离，反应生成的乙酸钠是强碱弱酸盐，水解呈碱性，需溶液呈中性pH=7，需少加碱，所以常温下，将V mL、0.1000mol•L^-1氢氧化钠溶液逐滴加入到20.00mL、0.1000mol•L^-1醋酸溶液中，充分反应，V＜20.00mL溶液呈中性pH=7，c（H⁺）=c（OH^-）；根据电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），c（H⁺）=c（OH^-），溶液中的溶质为乙酸钠溶液，水的电离是微弱的，所以c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案为：＜；c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH^-）； 
②根据电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（CH₃COO^-）+c（OH^-），物料守恒c（Na⁺）=2[c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）]，得到c（H⁺）+c（CH₃COO^-）+2c（CH₃COOH）=c（OH^-），则c（OH^-）-c（H⁺）-c（CH₃COOH）=c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH），反应后溶液的体积变为60mL，则c（CH₃COO^-）+c（CH₃COOH）═$\frac{0.1000mol/L×20ml}{60ml}$=0.033mol/L，
故答案为：0.033．

点评 本题考查酸碱混合的定性判断和溶液PH的有关计算\酸碱中和反应中的离子浓度的有关计算以及盐溶液中的三个守恒的运用，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．