Question

19．已知水在25℃和95℃时的电离平衡曲线如下图所示：
（1）25℃时水的电离平衡曲线应为A（填“A”或“B”），请说明理由：水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c（H⁺）、c（OH^-）小；25℃时，将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，则NaOH溶液与H₂SO₄溶液的体积之比为10：1．
（2）95℃时，若100体积pH₁=a的某强酸溶液与1体积pH₂=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合前，该强酸的pH₁与强碱pH₂之间应满足的关系是a+b=14．
（3）曲线A所对应的温度下，pH=2的盐酸和pH=11的BOH溶液中，若水的电离程度分别用a₁、a₂表示，则a₁小于a₂（填“大于”“小于”“等于”或“不能确定”，下同），若将二者等体积混合，则混合溶液的pH与7的关系是无法判断，，判断的理由是如果BOH是强碱，则二者混合，酸剩余，所以pH小于7，假设BOH是弱碱，则BOH的浓度会大于0.001mol/L，但是和0.01mol/L的盐酸相对浓度大小无法判断．
（4）在曲线B所对应的温度下，将0.02mol•L^-1的Ba（OH）₂溶液与0.02mol•L^-1的NaHSO₄溶液等体积混合，所得混合溶液的pH=10．

Answer 1

分析 （1）水的电离是吸热过程，降低温度抑制水电离，导致水中c（H⁺）、c（OH^-）都减小；根据溶液的pH计算出溶液中氢离子、氢氧根离子浓度，再列式计算出氢氧化钠溶液和硫酸溶液的体积；
（2）先设出强酸、强碱的pH值，利用酸碱混合后溶液显中性，则n（H⁺）=n（OH^-），然后可依据物质的量的关系来列式寻找pH的关系；
（3）水中氢离子、碱中氢氧根离子浓度越大，水的电离程度越小；恰好反应后溶液显示酸性，则反应生成了强酸弱碱盐，碱根离子水解，溶液显示酸性；
（4）根据图象判断该温度下水的离子积，然后计算出混合液中氢氧根离子浓度，再结合该温度下水的离子积计算出所带溶液中氢离子浓度及溶液的pH．

解答 解：（1）水的电离是吸热过程，升高温度，使水的电离程度增大，当温度升高时，促进水的电离，水的离子积增大，水中氢离子、氢氧根离子浓度都增大，水的pH减小，但溶液仍然呈中性；25℃时所得混合溶液的pH=7，溶液呈中性即酸碱恰好中和，即n（OH^-）=n（H⁺），则V（NaOH）•10^-5 mol•L^-1=V（H₂SO₄）•10^-4 mol•L^-1，得V（NaOH）：V（H₂SO₄）=10：1，
故答案为：A；水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c（H⁺）、c（OH^-）小；10：1；
（2）强酸的pH=a，强碱的pH=b，由95℃时，若100体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混和后溶液呈中性，即n（H⁺）=n（OH^-），则100×10^-a=1×10^b-12，10^2-a=10^b-12，即2-a=b-12，则a+b=14，故答案为：a+b=14；
（3）在曲线A中，水的离子积为10^-7×10^-7=10^-14，pH=2的HCl中c（H⁺）=10^-2mol/L，pH=11的某BOH溶液中c（OH^-）=10^-3mol/L，因c（H⁺）＞c（OH^-），故在盐酸中水的电离受到的抑制作用比较大，即：α₁小于α₂；pH=2的HCl中c（H⁺）=10^-2mol/L，pH=11的某BOH溶液中c（OH^-）=10^-3mol/L，如果BOH是强碱，则二者等体积混合，酸剩余，所以pH小于7，假设BOH是弱碱，则BOH的浓度会大于0.001mol/L，但是和0.01mol/L的盐酸相对浓度大小无法判断，所以此时溶液的pH无法判断，
故答案为：无法判断；如果BOH是强碱，则二者混合，酸剩余，所以pH小于7，假设BOH是弱碱，则BOH的浓度会大于0.001mol/L，但是和0.01mol/L的盐酸相对浓度大小无法判断；
（4）在曲线B中，水的离子积为：10^-6×10^-6=10^-12，0.02mol/L的Ba（OH）₂溶液中c（OH^-）=0.04mol/L，NaHSO₄溶液的浓度为0.02mol/L，c（H⁺）=0.02mol/L，当二者等体积混合后，溶液中的c（OH^-）=$\frac{0.04molo/L-0.02mol/L}{2}$=0.01mol/L，则c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-12}}{0.01}$=10^-10mol/L，该溶液的pH=10，
故答案为：10．

点评 本题考查水的电离和酸、碱混合的pH计算问题，难度较大，注意温度不同而使水的离子积常数不同是解本题的关键．（4）为易错点，需要明确该温度下水的离子积为10^-6×10^-6=10^-12，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学计算能力．