Question

16．已知水在25℃和95℃時(shí)，電離平衡曲線如圖所示：
（1）則25℃時(shí)水的電離平衡曲線應(yīng)為A（填“A”或“B”），請(qǐng)說(shuō)明理由水的電離時(shí)吸熱過(guò)程，加熱促進(jìn)電離，溫度低，水的離子積小
（2）25℃時(shí)，將pH=9的NaOH溶液與pH=4的H₂SO₄溶液混合，若所得混合溶液的 pH=7，則NaOH溶液與H₂SO₄溶液的體積比為10：1
（3）95℃時(shí)，若100體積pH₁=a的某強(qiáng)酸溶液與1體積pH₂=b的某強(qiáng)堿溶液混合后溶液呈中性，則混合前，該強(qiáng)酸的pH₁與強(qiáng)堿的pH₂之間應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系是pH₁+pH₂=14，或a+b=14
（4）曲線B對(duì)應(yīng)溫度下，pH=2的某HA溶液和pH=10的NaOH溶液等體積混合后，混合溶液的pH=5．請(qǐng)分析其原因：曲線B對(duì)應(yīng)95℃，此時(shí)水的離子積為10^-12，HA為弱酸，HA中和NaOH后，混合溶液中還剩余較多的HA分子，可繼續(xù)電離出H⁺，使溶液pH=5．

Answer 1

分析 （1）橫軸是氫離子濃度，縱軸是氫氧根離子濃度，水的離子積常數(shù)Kw=c（H⁺）×c（OH^-）計(jì)算出A曲線的Kw值結(jié)合水的電離時(shí)吸熱比較判斷25℃時(shí)水的電離平衡曲線；
（2）根據(jù)溶液的pH計(jì)算出溶液中氫離子、氫氧根離子濃度，再列式計(jì)算出氫氧化鈉溶液和硫酸溶液的體積；
（3）酸、堿都是強(qiáng)電解質(zhì)，溶液呈中性說(shuō)明氫離子和氫氧根離子的物質(zhì)的量相等，結(jié)合水的離子積常數(shù)確定強(qiáng)酸的pH₁與強(qiáng)堿的pH₂之間應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系；
（4）根據(jù)曲線B對(duì)應(yīng)溫度下pH=5，說(shuō)明溶液顯示酸性，反應(yīng)后氫離子過(guò)量分析．

解答 解：（1）曲線A條件下Kw=c（H⁺）×c（OH^-）=10^-7×10^-7=10^-14，曲線B條件下c（H⁺）=c（OH^-）=10^-6 mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=10^-12 ；水的電離時(shí)吸熱過(guò)程，加熱促進(jìn)電離，所以A曲線代表25℃時(shí)水的電離平衡曲線，
故答案為：A；水的電離時(shí)吸熱過(guò)程，加熱促進(jìn)電離，溫度低，水的離子積小；
（2）25℃時(shí)所得混合溶液的pH=7，溶液呈中性即酸堿恰好中和，即n（OH^-）=n（H⁺），則V（NaOH）•10^-5 mol•L^-1=V（H₂SO₄）•10^-4 mol•L^-1，得V（NaOH）：V（H₂SO₄）=10：1，故答案為：10：1；
（3）要注意的是95°C時(shí)，水的離子積為10^-12，即酸、堿濃度相等時(shí)pH（酸）+pH（堿）=12．現(xiàn)強(qiáng)堿的OH^-濃度是強(qiáng)酸H⁺濃度的100倍，所以pH（酸）+pH（堿）=14，即pH₁+pH₂=14，或a+b=14，故答案為：pH₁+pH₂=14，或a+b=14；
（4）在曲線B對(duì)應(yīng)溫度下，因pH（酸）+pH（堿）=12，可得酸堿兩溶液中c（H⁺）=c（OH^-），如是強(qiáng)酸堿，兩溶液等體積混合后溶液呈中性；現(xiàn)混合溶液的pH=5，即等體積混合后溶液顯酸性，說(shuō)明H⁺與OH^-完全反應(yīng)后又有新的H⁺產(chǎn)生，酸過(guò)量，所以酸HA是弱酸，
故答案為：曲線B對(duì)應(yīng)95℃，此時(shí)水的離子積為10^-12，HA為弱酸，HA中和NaOH后，混合溶液中還剩余較多的HA分子，可繼續(xù)電離出H⁺，使溶液pH=5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了水的電離、水的離子積及溶液pH的簡(jiǎn)單計(jì)算，題目難度中等，解題關(guān)鍵是在搞清楚溫度對(duì)水電離平衡、水的離子積和溶液pH的影響．