Question

（9分）某温度（t ℃)时，水的离子积为K_W =1×10^-13,则该温度_ ___ 25 ℃(选填“＞”“＜”“=”），其理由是________________________________。若将此温度下pH=11的苛性钠溶液a L与pH=1的稀硫酸b L混合（设混合后溶液体积的微小变化忽略不计），试通过计算填写以下不同情况时两溶液的体积比。

（1）若所得混合溶液为中性，则a∶b =__________；此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是____               。（用c(Na⁺)等表示）

（2）若所得混合液的pH=2，则a∶b =__________；此溶液中各种离子的浓度由大到小的排列顺序是____                。（用c(Na⁺)等表示）

 

Answer 1

＞（1分）  25 ℃时水的K_W=1×10^-14(小于1×10^-13)，水的电离是吸热的，温度升高，K_W增大（2分）

（1）10∶1  （1分）     c(Na⁺)＞c()＞c(H⁺)=c(OH^-)（2分）

（2）9∶2   （1分）     c(H⁺)＞c()＞c(Na⁺)＞c(OH^-)（2分）

解析:25 ℃时，水的离子积为K_W =1×10^-14,K_W （t ℃）=1×10^-13＞K_W（25℃），且水的电离是吸热的，故说明t＞25 ℃（升温，水的电离平衡正向移动，K_W增大）；

（1）“此温度下pH=11的苛性钠溶液”C（OH^-）=0.01 mol·L^－1，

“pH=1的稀硫酸”C（H⁺）=0.1mol·L^－1，

若所得混合溶液为中性，则两者恰好完全反应，即： OH^- + H⁺ = H₂O

                                               1   1

                                            0.01a  0.1b

即0.01a=0.1b，得：a∶b =10∶1；

反应后，变为Na₂SO₄溶液：Na₂SO₄=2Na⁺ + SO₄^2-,则：c(Na⁺)＞c()＞c(H⁺)=c(OH^-)

（2）若所得混合液的pH=2，则反应后剩余酸，且C_余（H⁺）=0.01 mol·L^－1，0.1b-0.01a=0.01(a+b),求解，得：a∶b =9∶2；

反应后，变为H₂SO₄、Na₂SO₄溶液：C_余（H⁺）=0.01 mol·L^－1，

反应前后，SO₄^2-守恒，则C_后（SO₄^2-）=0.05b/(a+b)=0.009 mol·L^－1，

反应前后，Na⁺守恒，则C_后（Na⁺）=0.01a/(a+b)=0.0082 mol·L^－1，

c(OH^-)=1.0×10^-11 mol·L^－1，故c(H⁺)＞c()＞c(Na⁺)＞c(OH^-)