Question

4．T℃时，pH=2的CH₃COOH和H₂SO₄溶液各1mL，分别加水稀释到1000mL，其溶液的pH与溶液体积（V）的关系如图所示
（1）图中a点的值为5
（2）若对上述硫酸再稀释10000倍则溶液中n（H⁺）：n（SO₄^2-）=200：1
（3）在T℃时，醋酸的电离平衡常数K=1.0×10^-5，K_w=1.0×10^-13则下列反应CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^- 的平衡常数K=1.0×10^-8．
（4）在T℃时，取原硫酸溶液0.5Vml稀释到2Vml，与0.1mol/L的NaOH溶液0.15Vml混合后稀释至10Vml，溶液的pH=10．

Answer 1

分析 （1）弱酸存在电离平衡，强酸完全电离，稀释过程中强酸的pH变化较大，据此进行分析计算；
（2）对上述硫酸再稀释10000倍后，氢离子浓度约为1.0×10^-7mol/L，根据稀释过程中硫酸根离子的物质的量不变计算出硫酸根离子的浓度；
（3）反应CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-的平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}COOH）•c（O{H}^{-}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$，据此进行计算；
（4）分别根据n=cV计算出硫酸中氢离子、氢氧化钠溶液中的氢氧根离子的物质的量，然后判断溶液酸碱性，再计算出混合液中氢离子浓度，最后计算出混合液的pH．

解答 解：（1）T℃时，pH=2的CH₃COOH和H₂SO₄溶液各1mL，分别加水稀释到1000mL，醋酸在溶液中部分电离，稀释过程中电离程度增大，则稀释到1000mL时醋酸的pH＜5，而硫酸为强酸，稀释后溶液中氢离子浓度为1.0×10^-5mol/L，溶液的pH=5，即a=5，
故答案为：5；
（2）若对上述硫酸再稀释10000倍，由于溶液中存在水的电离平衡，则氢离子浓度约为1.0×10^-7mol/L；而硫酸根离子浓度为：$\frac{\frac{1}{2}×1{0}^{-5}mol/L}{10000}$=5.0×10^-10mol/L，则溶液中n（H⁺）：n（SO₄^2-）=1.0×10^-7mol/L：5.0×10^-10mol/L=200：1，
故答案为：200：1；　    
（3）在T℃时，醋酸的电离平衡常数K=1.0×10^-5，K_w=1.0×10^-13，泽尔反应CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-的平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}COOH）•c（O{H}^{-}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$=$\frac{1×1{0}^{-13}}{1×1{0}^{-5}}$=1.0×10^-8，
故答案为：1.0×10^-8；  
（4）在T℃时，取原硫酸溶液0.5Vml稀释到2VmL，稀释过程中氢离子的物质的量不变，pH=2的硫酸中氢离子浓度为0.01mol/L，则含有氢离子的物质的量为：0.01mol/L×5×10^-4V=5×10^-6Vmol，
0.1mol/L的NaOH溶液0.15Vml混合后稀释至10Vml，稀释后的溶液中含有氢氧根离子的物质的量为：0.1mol/L×1.5×10^-4V=1.5×10^-5Vmol，
混合液中氢氧根离子过量，溶液呈碱性，
则混合液中氢氧根离子浓度为：$\frac{1.5×1{0}^{-5}Vmol-5×1{0}^{-6}Vmol}{0.01VL}$=1.0×10^-3mol/L，
该混合液中氢离子浓度为：$\frac{1×1{0}^{-14}}{1×1{0}^{-3}}$mol/L=1.0×10^-10mol/L，
所以混合液的pH=10，
故答案为：10．

点评 本题考查了酸碱混合的定性判断及溶液pH的计算，题目难度中等，明确溶液酸碱性与溶液pH得到关系为解答关键，注意掌握平衡常数的概念及计算方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．