Question

已知水在25℃和95℃时，其电离平衡曲线如图所示：
（1）25°C时，水的电离平衡曲线应为哪一条？请说明理由

A　水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c（H⁺）、c（OH^-）小

（2）95°C时，将pH=9的NaOH溶液与pH=4的硫酸溶液混合，若所得混合溶液的pH=7，则NaOH溶液与硫酸溶液的体积比为为多少？
（3）95°C时，若10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与强碱的pH₂之间应满足的关系是？
（4）曲线B对应的温度下，pH=2的某酸HA与pH=10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH=5，请分析其原因

曲线B对应95℃，此时水的离子积为10^-12，HA若为强酸，最后应为pH=6，现pH=5，说明HA为弱酸，HA中和NaOH后，混合溶液中还剩余较多的HA分子，可继续电离出H⁺

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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；
（2）先根据温度和混合溶液pH大小确定溶液的酸碱性，根据溶液的pH计算酸和碱的体积之比；
（3）酸、碱都是强电解质，溶液呈中性说明氢离子和氢氧根离子的物质的量相等，结合水的离子积常数确定强酸的pH₁与强碱的pH₂之间应满足的关系；
（4）曲线B对应95℃，pH=2的某酸HA中氢离子浓度与pH=10的NaOH溶液中氢氧根离子浓度相等，HA若为强酸，完全反应后pH=6，实际上pH=5，说明酸过量，则该酸为弱酸．

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；
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；
（2）95°C时纯水的pH=6，混合溶液的pH=7，说明酸、碱混合时碱过量溶液呈碱性，混合溶液中c（OH^-）=

10-6×10-6

10-7

mol/L=10^-5 mol/L，pH=9的NaOH溶液中c（OH^-）=

10-6×10-6

10-9

mol/L=10^-3mol/L，
设酸的体积为x，碱的体积为y，c（OH^-）=

10-3y-10-4x

x+y

=10^-5 mol/L，x：y=9：1；
答：碱的体积必是酸的9倍；
（3）要注意的是95°C时，水的离子积为10^-12，即酸、碱浓度相等时pH（酸）+pH（碱）=12．现强碱的OH^-浓度是强酸H⁺浓度的10倍，所以pH（酸）+pH（碱）=13，即pH₁+pH₂=13，或a+b=13；
（4）曲线B对应95℃，pH=2的某酸HA中氢离子浓度与pH=10的NaOH溶液中氢氧根离子浓度相等，HA若为强酸，完全反应后pH=6，实际上pH=5，说明酸过量，则该酸为弱酸，HA中和NaOH后，混合溶液中还剩余较多的HA分子，可继续电离出H⁺，导致溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度而使溶液呈酸性；
故答案为：曲线B对应95℃，此时水的离子积为10^-12，HA若为强酸，最后应为pH=6，现pH=5，说明HA为弱酸，HA中和NaOH后，混合溶液中还剩余较多的HA分子，可继续电离出H⁺．

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，注意无论温度多高，纯水中始终氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，呈中性，为易错点．