Question

11．某温度t时，水的离子积为K_w=1×10^-13 mol²•L^-2，则t＞25℃，此时纯水的pH＜7 （填“＞”、“＜”或“=”）．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，试计算以下不同情况时两种溶液的体积比
（1）若所得混合溶液为中性，则a：b=10：1，此溶液中各种离子的浓度由大到小排列的顺序是c（Na⁺）＞c（SO₄ ^2- ）＞c（H⁺）=c（OH^-）
（2）若所得混合液的pH=2，则a：b=9：2，此溶液中各种离子的浓度由大到小排列的顺序是c（H⁺）＞c（SO₄ ^2- ）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）．
（3）现有浓度为0.1mol•L^-1的盐酸、硫酸、醋酸三种溶液，等体积的以上三种酸分别与过量的NaOH溶液反应，生成的盐的物质的量依次为n₁ mol，n₂ mol，n₃ mol，它们的大小关系为n₁=n₂=n₃．

Answer 1

分析 水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，则溶液的离子积常数增大；
若将此温度（t℃）下，pH=11的苛性钠溶液a L与pH=1的稀硫酸b L混合，此时NaOH溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.01mol/L，稀硫酸溶液中c（H⁺）=0.1mol/L，
（1）溶液呈中性，说明酸和碱恰好完全反应，根据溶液的酸碱性及电荷守恒确定离子浓度大小；
（2）若所得混合液的pH=2，根据c（H⁺）=$\frac{c（酸）V（酸）-c（碱）V（碱）}{V（酸）+V（碱）}$计算酸碱的体积比，根据溶液的酸碱性及物料守恒判断离子浓度大小；
（3）根据阴离子守恒知，盐的物质的量与酸的物质的量相等．

解答 解：水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，则水的离子积常数增大，某温度（T℃）时，水的离子积常数K_w=1×10^-13＞10^-14，则该温度大于25℃，此时pH＜7，
故答案为：＞；＜；
将此温度（t℃）下，pH=11的苛性钠溶液a L与pH=1的稀硫酸b L混合，此时NaOH溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$mol/L=0.01mol/L，稀硫酸溶液中c（H⁺）=0.1mol/L，则
（1）若所得混合液为中性，则有0.01a=0.1b，a：b=10：1，混合溶液呈中性，则c（H⁺）=c（OH^-），根据电荷守恒得c（Na⁺）＞c（SO₄ ^2- ），该溶液为盐溶液，硫酸根离子浓度大于氢离子浓度，所以离子浓度大小顺序是：c（Na⁺）＞c（SO₄ ^2-）＞c（H⁺）=c（OH^-），
故答案为：10：1； c（Na⁺）＞c（SO₄ ^2- ）＞c（H⁺）=c（OH^-）；
（2）若所得混合液的pH=2，则有$\frac{0.1b-0.01a}{a+b}$=0.01，a：b=9：2，溶液呈酸性，所以c（H⁺）＞c（OH^-），
溶液中氢离子浓度为0.01mol/L，硫酸根离子浓度为$\frac{0.05×2}{2+9}$mol/L=0.009mol/L，所以氢离子浓度大于硫酸根离子浓度，根据物料守恒知，c（SO₄ ^2-）＞（Na⁺），氢氧根离子浓度最小，所以离子浓度大小顺序是c（H⁺）＞c（SO₄ ^2- ）＞c（Na⁺）＞c（OH^-），
故答案为：9：2；c（H⁺）＞c（SO₄ ^2- ）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）；
（3）根据阴离子守恒知，盐的物质的量与酸的物质的量相等，所以生成的盐的物质的量大小关系为n₁ =n₂=n₃，故答案为：n₁ =n₂=n₃．

点评 本题考查酸碱混合的定性判断，会根据溶液的酸碱性及电荷守恒判断离子浓度大小，注意此温度下水的离子积常数是10^-13而不是10^-14，否则会导致错误，为易错点．