Question

14．已知水在25℃和95℃时，其电离平衡曲线如图所示：
（1）则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，水的电离程度小，c（H⁺）、c（OH^-）小．
（2）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p=7，则NaOH溶液与H₂SO₄溶液的体积比为10：1．
（3）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与强碱的pH₂之间应满足的关系是pH₁+pH₂=14．
（4）曲线B对应温度下，pH=2的某HA溶液和pH=10的NaOH溶液等体积混合后，混合溶液的pH=5．请分析原因：曲线B对应95℃，此时水的离子积为10^-12，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⁺，使溶液pH=5．
（5）已知25℃时，0.1L 0.1mol•L^-1的NaA溶液的pH=10，则NaA溶液中所存在的离子的物质的量浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（A^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（6）已知A_nB_m的离子积K_w=[c（A^m+）]ⁿ﹒[c（B^n-）]^m，式中[c（A^m+）]ⁿ和[c（A^m+）]ⁿ表示离子的物质的量浓度的数值．在某温度下，Ca（OH）₂的溶解度为0.74g，其饱和溶液的密度设为1g?mL^-1，则其离子积为4×10^-3．

Answer 1

分析 （1）横轴是氢离子浓度，纵轴是氢氧根离子浓度，水的离子积常数Kw=c（H⁺）×c（OH^-）计算出A曲线的Kw，然后结合水的电离过程吸热判断25℃时水的电离平衡曲线；
（2）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；
（3）设出酸溶液的pH为a，碱溶液的pH为b，根据该温度以及体积关系列式计算；
（4）根据曲线B对应温度下pH=5，说明溶液显示酸性，反应后氢离子过量分析；
（5）根据0.1L 0.1mo/L的NaA溶液的pH=10判断盐的类型；
（6）根据溶解度和密度计算氢氧化钙的物质的量浓度，根据氢氧化钙和钙离子、氢氧根离子之间的关系式计算钙离子浓度、氢氧根离子浓度，再结合离子积常数公式计算离子积．

解答 解：（1）曲线A条件下Kw=c（H⁺）×c（OH^-）=10^-7×10^-7=10^-14，曲线B条件下c（H⁺）=c（OH^-）=10^-6 mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=10^-12；水的电离时吸热过程，加热促进电离，所以A曲线代表25℃时水的电离平衡曲线，故答案为：A；水的电离是吸热过程，温度低时，水的电离程度小，c（H⁺）、c（OH^-）小；
（2）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：10：1；
（3）设强酸溶液的pH为a，体积为100V，溶液中氢离子浓度为：10^-amol/L；碱溶液的pH为b，体积为V，溶液中氢氧根离子的浓度为：10^-（12-b）mol/L，
混合后溶液呈中性，则满足溶液中氢离子的物质的量大于氢氧根离子的物质的量，即10^-amol/L×100VL=10^-（12-b）mol/L×VL，
解得：2-a=b-12，a+b=14，即pH₁+pH₂=14，
故答案为：pH₁+pH₂=14；
（4）在曲线B对应温度下，因pH（酸）+pH（碱）=12，可得酸碱两溶液中c（H⁺）=c（OH^-），如是强酸碱，两溶液等体积混合后溶液呈中性；现混合溶液的pH=5，即等体积混合后溶液显酸性，说明H⁺与OH^-完全反应后又有新的H⁺产生，酸过量，所以酸HA是弱酸，
故答案为：曲线B对应95℃，此时水的离子积为10^-12，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⁺，使溶液pH=5；
（5）由于0.1L 0.1mo/L的NaA溶液的pH=10，说明溶液显示碱性，属于强碱弱酸盐，故不水解的钠离子浓度大于A-离子浓度，溶液显碱性，氢离子浓度大于氢氧根离子浓度，故答案为：c（Na⁺）＞c（A^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（6）若某温度下Ca（OH）₂的溶解度为0.74g，设饱和溶液的密度为1g/mL，则100g水中溶解0.74g氢氧化钙时氢氧化钙的C=$\frac{\frac{0.74g}{74g/mol}}{\frac{100g+0.74g}{1g/mL×1{0}^{-3}}}$≈0.1mol/L，氢氧化钙是强电解质，所以c（Ca（OH）₂）=c（Ca²⁺ ）=0.1mol/L，c（OH^-）=2c（Ca（OH）₂）=0.2mol/L，离子积=[c（A^m+）]ⁿ[c（B^n-）]^m=c（Ca²⁺ ）．c（OH^-）²=0.1mol/L×（0.2mol/L）²=4×10^-3（mol/L）³，
故答案为：4×10^-3．

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．