Question

10．下表是不同温度下水的离子积常数：

温度/℃	25	T2
水的离子积常数	1×10-14	1×10-12

试回答以下问题：
（1）T₂℃时，将pH=11的苛性钠溶液V₁ L与pH=1的稀硫酸V₂ L混合（设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和），所得混合溶液的pH=2，则V₁：V₂=9：11．此溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）25℃时，用0.01mol/LNaOH溶液滴定0.02mol/L 的硫酸，中和后加蒸馏水稀释到5mL，若滴定时终点判断有误差；①多加了1滴NaOH溶液②少加1滴NaOH溶液（设1滴为0.05mL），则①和②溶液中c（OH^-）之比是10⁶：1．
（3）25℃时，0.1mol/L的NaHCO₃溶液的pH为8，同浓度的NaAlO₂溶液的pH为11．将两种溶液等体积混合，可能发生的现象白色沉淀其主要原因是（用离子方程式表示）AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（0H）₃↓+CO₃^2-．
（4）已知25℃时：

难溶物	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Zn（OH）2
Ksp	8.0×10-16	8.0×10-38	1.0×10-17

用废电池的锌皮制备ZnSO₄•7H₂O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H₂O₂溶解．当加碱调节pH为[2.7，6）时，铁刚好完全沉淀而锌开始沉淀（离子浓度小于1×10^-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全；假定Zn²⁺浓度为0.1mol/L）．若上述过程不加H₂O₂后果和原因是Zn²⁺和Fe²⁺分离不开，Fe（OH）₂和Zn（OH）₂的Ksp相近．（lg²=0.3   lg³=0.48）

Answer 1

分析 （1）混合液的pH=2，酸过量，根据c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$，计算，根据反应后溶液的组成分析各种离子的浓度大小；
（2）①多加了1滴NaOH溶液，为碱溶液；②少加1滴NaOH溶液，为酸溶液；
（3）水解均显碱性，由pH的大小可知，等体积混合时AlO₂^-促进HCO₃^-的电离；
（4）铁加入稀H₂SO₄和H₂O₂，可被氧化生成Fe³⁺，铁刚好沉淀完全时离子浓度小于1×10^-5mol•L^-1，结合Ksp=10^-39计算pH，并根据Ksp计算锌开始沉淀的pH．

解答 解：（1）混合液的pH=2，酸过量，c（H⁺）=c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$=$\frac{0.1{V}_{2}-0.1{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$=0.01，
解之得：$\frac{{V}_{1}}{{V}_{2}}$=9：11，
c（Na⁺）=0.1×9/（9+11）=0.045mol/L
c（SO₄^2-）=0.05×11/20=0.0275mol/L
c（H⁺）=0.01mol/L
硫酸过量溶液显酸性，c 则（H⁺）＞c （OH^-），
故溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是：c （Na⁺）＞c （SO₄^2-）＞c （H⁺）＞c （OH^-），
故答案为：9：11；c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）①多加了1滴NaOH溶液，为碱溶液，c（OH^-）=$\frac{0.05×0.01}{5}$=10^-4mol/L；②少加1滴NaOH溶液，为酸溶液，c（H⁺）=$\frac{0.025×0.02×2}{5}$=10^-4mol/L，c（OH^-）=10^-10mol/L，则①和②溶液中c（OH^-）之比是10⁶：1，故答案为：10⁶：1；
（3）水解均显碱性，由pH的大小可知，等体积混合时AlO₂^-促进HCO₃^-的电离，发生AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（OH）₃↓+CO₃^2-，观察到白色沉淀，
故答案为：白色沉淀；AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（4）铁加入稀H₂SO₄和H₂O₂，可被氧化生成Fe³⁺，铁刚好沉淀完全时离子浓度小于1×10^-5mol•L^-1，因Ksp=10^-39，
则c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-39}}{1×1{0}^{-5}}}$mol/L≈0.5×10^-11mol/L，此时pH=2.7，
如锌开始沉淀，则c（OH^-）=$\sqrt{\frac{1{0}^{-17}}{0.1}}$mol/L=10^-8mol/L，此时pH=6，
由表中数据可知Zn（OH）₂、Fe（OH）₂的Ksp相近，如不加H₂O₂，则Zn²⁺和Fe²⁺分离不开，
故答案为：[2.7，6）；Zn²⁺和Fe²⁺分离不开；Zn（OH）₂、Fe（OH）₂的Ksp相近．

点评 本题考查酸碱混合的pH的计算，计算量较大，涉及酸、碱、酸碱混合的pH计算，注意把握信息分析解答，题目难度中等．