Question

【题目】已知水在25 ℃和95 ℃时，其电离平衡曲线如图所示。

（1）25 ℃时，将10 mL pH=a的盐酸与100 mL pH=b的Ba(OH)2溶液混合后恰好中和，则a＋b＝________。

（2）95 ℃时，将0.02 mol·L-1的Ba(OH)2溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合（假设溶液的体积变化忽略不计），所得混合液的pH=________。

（3）25 ℃时Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，若向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的盐酸（假设溶液的体积变化忽略不计），混合后溶液中Ag＋的浓度为________ mol·L-1，pH为________。

（4）25 ℃时Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－39，pH＝7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下欲除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋（使其浓度均小于1×10－6 mol·L-1），需调节溶液的pH范围为____________。

Answer 1

【答案】13 10 1.8×10－7 2 5.0＜pH＜7.1

【解析】

(1)酸碱恰好中和，则盐酸中n(H+)等于氢氧化钡中n(OH-)；

(2)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；

(3)首先计算n(AgNO3)和n(HCl)，判断反应的过量情况，再计算剩余溶液中c(Cl-)或c(Ag+)=；溶液中氢离子不参加反应，先计算混合溶液中c(H+)，再计算pH；

(4)pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀，室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+，结合Al(OH)3完全变成沉淀时的pH、Fe(OH)3完全变成沉淀时的pH分析判断。

(1)氯化氢和氢氧化钡都是强电解质，酸碱恰好中和，则盐酸中n(H+)等于氢氧化钡中n(OH-)，所以10-a mol/L×0.01L=1014-b mol/L×0.1L，则a+b=13，故答案为a+b=13；

(2)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-)==0.01mol/L，则c(H+)= mol/L =10-10mol/L，该溶液的pH=10，故答案为10；

(3)n(AgNO3)=0.018mol/L×0.05L=0.0009mol，n(HCl)=0.020mol/L×0.05L=0.001mol＞n(AgNO3)，所以HCl有剩余，剩余溶液中c(Cl-)=mol/L=10-3mol/L，c(Ag+)==mol/L=1.8×10-7mol/L；溶液中氢离子不参加反应，则混合溶液中c(H+)==0.01mol/L，则溶液的pH=2，故答案为1.8×10-7；2；

(4)pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀，室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+，氢氧化铝完全变成沉淀时的pH：Ksp[Al(OH)3]=1×10-33=c(Al3+)×c3(OH-)，c(Al3+)=1×10-6molL-1，解得：c(OH-)=1×10-9molL-1，c(H+)=1×10-5molL-1，此时pH=5，同理Fe(OH)3完全变成沉淀时，pH约为3.5，因此除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+的pH范围是：5.0＜pH＜7.1，故答案为5.0＜pH＜7.1。