Question

某温度（t ℃）时，水的离子积为K_W=1×10^-13，则该温度___________（选填“大于”“小于”或“等于”）25 ℃，其理由是__________________________。若将此温度下pH=11的苛性钠溶液a L与pH=1的稀硫酸b L混合（设混合后溶液体积的微小变化忽略不计），试通过计算填写以下不同情况时两种溶液的体积比。

（1）若所得混合液为中性，则a∶b=____________;此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是____________。

（2）若所得混合液的pH=2，则a∶b=____________。此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是____________。

Answer 1

解析：因为K_W=1×10^-13＞1×10^-14，所以水的温度应大于25 ℃。该NaOH溶液中c(OH^-)=10^-13/c(H⁺)= mol·L^-1=10^-2 mol·L^-1，n(OH^-)=a L×10^-2 mol·L^-1=10^-2a mol。该稀硫酸中n(H⁺)=b L×10^-1 mol·L^-1=10^-1 b mol。

（1）混合后溶液呈中性，n(H⁺)=n(OH^-),即10^-1b=10^-2a。a∶b=10∶1。反应后为Na₂SO₄溶液，由此确定离子浓度大小顺序。

（2）由题意可知：10^-1 mol-10^-2a mol=10^-2 mol·L^-1×(a+b) L,解得a∶b=9∶2。反应后溶液中离子的物质的量之比n(H⁺)∶n()∶n(Na⁺)=10^-2（9+2）∶10^-1×2/2∶10^-2×9=11∶10∶9，得离子浓度大小顺序。

答案：大于  室温时水的K_W=1×10^-14（小于1×10^-13），水的电离是吸热的，升温时水的电离平衡正向移动，K_W增大

(1)10∶1  c(Na⁺)＞c()＞c(H⁺)=c(OH^-)

(2)9∶2  c(H⁺)＞c()＞c(Na⁺)＞c(OH^-)