Question

3．下列液体均处于常温下
（1）将pH=10和pH=12的NaOH溶液以1：2的体积比混合，则混合后所得溶液的pH约为11.7
（2）pH=6的H₂SO₄溶液加水稀释100倍，则溶液中H⁺与SO₄^2-的浓度比等于20：1
（3）用pH=4，和pH=11的强酸和强碱混合，使pH=10，则两溶液的体积比V_酸：V_碱为9：2．

Answer 1

分析 （1）25℃时，K_W=c（H⁺）•c（OH^-）=10^-7×10^-7=10^-14，两种碱溶液混合，先计算出混合后溶液的c（OH^-），再根据溶液的Kw计算出溶液的c（H⁺），然后根据PH=-lg（c（H⁺）求PH值；
（2）依据pH=-lg[H⁺]，计算pH=6的硫酸溶液中，氢离子的物质的量浓度，依据H₂SO₄=2H⁺+SO₄^2-，计算硫酸根离子的浓度；稀释100倍，此时溶液接近中性，氢离子浓度不可能小于1×10^-7mol/L，只能无限接近1×10^-7mol/L，而稀释过程中硫酸根的物质的量不变，计算稀释后溶液中硫酸根的物质的量浓度，据此计算解答；
（3）pH=4的强酸溶液中c（H⁺）=10^-4mol/L，pH=11的强碱溶液中c（OH^-）=10^-3mol/L，混合液的pH=10，则混合溶液中c（OH^-）=10^-4mol/L=$\frac{c（O{H}^{-}）{•V}_{碱}-c（{H}^{+}）•{V}_{酸}}{{V}_{酸}+{V}_{碱}}$，据此计算酸碱体积之比．

解答 解：（1）25℃时，K_W=c（H⁺）•c（OH^-）=10^-7×10^-7=10^-14，pH=10的NaOH溶液中c（OH^-）=1×10^-4mol/L，pH=12的NaOH溶液中c（OH^-）=1×10^-2mol/L，混合后c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-4}+1{0}^{-2}}{2}$mol/L≈$\frac{1{0}^{-2}}{2}$mol/L，
则溶液中的c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{\frac{1{0}^{-2}}{2}}$mol/L=2.0×10^-12mol/L，所以该溶液的pH=12-lg2=11.7，
故答案为：11.7；
（2）由pH=-lg[H⁺]可知pH=5的硫酸溶液中c（H⁺）=1×10^-6mol/L，硫酸为强电解质完全电离，氢离子浓度为硫酸根离子浓度2倍，所以c（SO₄^2-）=$\frac{1}{2}$c（H⁺）=$\frac{1}{2}$×1×10^-6mol/L=5×10^-7mol/L；
溶液稀释100倍后，氢离子浓度不可能小于1×10^-7mol/L，只能无限接近1×10^-7mol/L；
硫酸根离子浓度为：c（SO₄^2-）=5×10^-7mol/L×$\frac{1}{100}$=5×10^-9mol/L，
稀释后溶液中H⁺离子浓度与SO₄^2-离子浓度比值约为：1×10^-7mol/L：5×10^-9mol/L：=20：1，
故答案为：20：1；
（3）pH=4的强酸溶液中c（H⁺）=10^-4mol/L，pH=11的强碱溶液中c（OH^-）=10^-3mol/L，混合液的pH=10，即混合后显碱性：c（OH^-）=10^-4mol/L，
设强酸的体积为aL，强碱的体积为bL，
则有：混合溶液中c（OH^-）=10^-4mol/L=$\frac{c（O{H}^{-}）{•V}_{碱}-c（{H}^{+}）•{V}_{酸}}{{V}_{酸}+{V}_{碱}}$=$\frac{1{0}^{-3}mol/L×bL-1{0}^{-4}mol/L×aL}{（a+b）L}$，解得a：b=9：2，
故答案为：9：2．

点评 本题考查了溶液酸碱性与溶液pH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pH的概念及表达式，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．