Question

6．如表是不同温度下水的离子积常数：

温度/℃	25	90℃	100℃
水的离子积常数	1×10-14	3.8×10-13	1×10-12

试回答以下问题：
（1）90℃时，将pH=3的硫酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合，则混合溶液中的c（H⁺）=2.05×10^-11mol/L（保留三位有效数字）．
（2）25℃时，将pH=11的苛性钠溶液V₁L与pH=1的稀硫酸V₂L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=90：11；
（3）假设H₂SO₄是强酸，但常温下0.1mol•L^-1H₂SO₄的溶液中c（H⁺）=0.11mol•L^-1，则Na₂SO₄溶液呈碱性（填“酸”、“碱”或“中”），0.1mol•L^-1的NaHSO₄溶液的c（H⁺）＞0.01mol•L^-1（填“＞”、“＜”或“=”） H₂SO₄溶液与Na₂SO₄溶液反应的离子方程式为H⁺+SO₄^2-=HSO₄^-．
（4）25℃时pH=5的H₂SO₄溶液加水稀释到10倍，则稀释后c（SO₄^2-）与c（H⁺）的比值为1：2；再加水稀释到100倍，则稀释后c（SO₄^2-）与c（H⁺）的比值为1：20．

Answer 1

分析 （1）90℃时，水的离子积常数为3.8×10^-13，pH=3的硫酸中c（H+）=10^-3 mol/L，pH=11的NaOH溶液中c（OH-）=$\frac{3.8×1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$=3.0×10^-2 mol/L＞10^-3 mol/L，二者等体积混合后碱有剩余，溶液呈碱性，则混合溶液中的c（OH^-）=$\frac{（3.8×1{0}^{-2}-1{0}^{-3}）}{2}$mol/L=1.85×10^-2mol/L，混合溶液中c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$；
（2）25℃时，将pH=11的苛性钠溶液V₁L与pH=1的稀硫酸V₂L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，混合溶液呈酸性，混合溶液中c（H⁺）=$\frac{0.1{V}_{2}-1{0}^{-3}{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$mol/L；
（3）假设H₂SO₄是强酸，但常温下0.1mol•L^-1H₂SO₄的溶液中c（H⁺）=0.11mol•L^-1，说明硫酸氢根离子不完全电离，则硫酸根离子能水解；
NaHSO₄中硫酸氢根离子部分电离，H₂SO₄溶液与Na₂SO₄溶液反应生成硫酸氢钠；
（4）25℃时pH=5的H₂SO₄溶液加水稀释到10倍，则稀释后c（SO₄^2-）与c（H⁺）的比值仍然等于其系数比；再加水稀释到100倍，则稀释后c（SO₄^2-）为5×10^-9mol/L，c（H⁺）为10^-7 mol/L．

解答 解：（1）90℃时，水的离子积常数为3.8×10^-13，pH=3的硫酸中c（H+）=10^-3 mol/L，pH=11的NaOH溶液中c（OH-）=$\frac{3.8×1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$=3.0×10^-2 mol/L＞10^-3 mol/L，二者等体积混合后碱有剩余，溶液呈碱性，则混合溶液中的c（OH^-）=$\frac{（3.8×1{0}^{-2}-1{0}^{-3}）}{2}$mol/L=1.85×10^-2mol/L，混合溶液中c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{3.8×1{0}^{-13}}{1.85×1{0}^{-2}}$mol/L=2.05×10^-11mol/L，
故答案为：2.05×10^-11；
（2）25℃时，将pH=11的苛性钠溶液V₁L与pH=1的稀硫酸V₂L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，混合溶液呈酸性，混合溶液中c（H⁺）=$\frac{0.1{V}_{2}-1{0}^{-3}{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$mol/L=0.01mol/L，
V₁：V₂=90：11，故答案为：90：11；
（3）假设H₂SO₄是强酸，但常温下0.1mol•L^-1H₂SO₄的溶液中c（H⁺）=0.11mol•L^-1，说明硫酸氢根离子不完全电离，则硫酸根离子能水解，钠离子不水解，所以Na₂SO₄溶液呈碱性；
NaHSO₄中硫酸氢根离子部分电离，其电离程度大于硫酸溶液中硫酸氢根电离程度，所以c（H⁺）＞0.01mol•L^-1，H₂SO₄溶液与Na₂SO₄溶液反应生成硫酸氢钠，离子方程式为H⁺+SO₄^2-=HSO₄^-，
故答案为：碱；＞；H⁺+SO₄^2-=HSO₄^-；
（4）25℃时pH=5的H₂SO₄溶液加水稀释到10倍，则稀释后c（SO₄^2-）与c（H⁺）的比值仍然等于其系数比为1：2；再加水稀释到100倍，则稀释后c（SO₄^2-）为5×10^-9 mol/L，c（H⁺）为10^-7 mol/L，则再加水稀释到100倍，则稀释后c（SO₄^2-）与c（H⁺）的比值=5×10^-9mol/L：10^-7 mol/L=1：20，
故答案为：1：2；1：20．

点评 本题考查酸碱混合溶液定性判断及溶液pH值的计算，侧重考查学生分析计算能力，难点是（4）题稀释硫酸接近中性时要考虑水的电离，为易错题．