Question

3．水的電離平衡曲線如圖所示．
（1）若以A點表示25℃時水在電離平衡時的離子濃度，當溫度升到100℃時，水的電離平衡狀態(tài)到B點，則此時水的離子積從10^-14增加到10^-12．
（2）常溫下，將pH=10的Ba（OH）₂溶液與pH=5的稀鹽酸混合，然后保持100℃的恒溫，欲使混合溶液pH=7，則Ba（OH）₂與鹽酸的體積比為2：9．
（3）在某溫度下，Ca（OH）₂的溶解度為0.74g，其飽和溶液密度設(shè)為1g/mL，Ca（OH）₂的離子積為4×10^-3．
（4））25℃時，在等體積的 ①pH=0的H₂SO₄溶液、②0.05mol/L的Ba（OH）₂溶液，③pH=10的Na₂S溶液，④pH=5的NH₄NO₃溶液中，發(fā)生電離的水的物質(zhì)的量之比是1：10：10¹⁰：10⁹．
（5）等體積的下列溶液中，陰離子的總物質(zhì)的量最大的是②（填序號）．
①0.1mol•L^-1的CuSO₄溶液         
②0.1mol•L^-1的Na₂CO₃
③0.1mol•L^-1的KCl                
④0.1mol•L^-1的NaHCO₃
（6）某二元酸（化學(xué)式用H₂A表示）在水中的電離方程式是：H₂A=H⁺+HA^-，HA^-?H⁺+A^2-．
①則Na₂A溶液顯堿性（填“酸性”“中性”或“堿性”）；NaHA溶液顯酸性（填“酸性”“中性”或“堿性”）．
②若有0.1mol•L^-1 Na₂A的溶液，其中各種離子濃度由大到小的順序是：A（填序號）．
A．c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺）
B．c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（A^2-）＞c（H⁺）
C．c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）
D．c（A^2-）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（HA^-）

Answer 1

分析 （1）結(jié)合圖示根據(jù)水的離子積表達式K_w=c（H⁺）•c（OH^-）及氫氧根離子濃度計算出25℃時和100℃水的離子積；
（2）先根據(jù)水的離子積常數(shù)計算氫氧化鋇溶液中c（OH^-），再根據(jù)鹽酸和氫氧化鋇之間的關(guān)系計算氫氧化鋇和鹽酸的體積之比；
（3）根據(jù)溶解度和密度計算氫氧化鈣的物質(zhì)的量濃度，根據(jù)氫氧化鈣和鈣離子、氫氧根離子之間的關(guān)系式計算鈣離子濃度、氫氧根離子濃度，再結(jié)合離子積常數(shù)公式計算離子積；
（4）根據(jù)H₂0?H⁺+OH^-可知，H₂SO₄溶液、Ba（OH）₂溶液抑制水的電離，根據(jù)溶液的H₂SO₄溶液的PH或Ba（OH）₂溶液中c（OH^-）計算水的電離的物質(zhì)的量，Na₂S溶液、NH₄NO₃溶液促進水的電離，根據(jù)PH可直接求出發(fā)生電離的水的物質(zhì)的量，進而計算物質(zhì)的量之比；
（5）上述溶液中，不考慮陰離子的電離和水解時陰離子濃度相同，從水解角度分析；
（6）①由HA^-?H⁺+A^2-可知，Na₂A為強堿弱酸鹽；
②根據(jù)電荷守恒及酸根離子的水解分析判斷．

解答 解：（1）A點25℃時，c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-7mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=1×10^-7×1×10^-7=10^-14；
100℃時，c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-6mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=1×10^-6×1×10^-6=10^-12，
故答案為：10^-14；10^-12；
（2）25℃時，pH=10的Ba（OH）₂溶液中c（OH^-）=10^-4 mol/L，pH=5的稀鹽酸中c（H⁺）=10^-5 mol/L，
設(shè)氫氧化鋇的體積為x，鹽酸的體積為y，100℃的恒溫，欲使混合溶液pH=7，溶液呈堿性，
c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-12}}{1{0}^{-7}}$=10^-5 mol/L，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-4}x-1{0}^{-5}y}{x+y}$=10^-5 mol/L，解得x：y=2：9，故答案為：2：9；
（3）若某溫度下Ca（OH）₂的溶解度為0.74g，設(shè)飽和溶液的密度為1g/mL，則100g水中溶解0.74g氫氧化鈣時氫氧化鈣的C=$\frac{\frac{0.74g}{74g/mol}}{\frac{100g+0.74g}{1g/mol}}$=0.1mol/L，氫氧化鈣是強電解質(zhì)，所以C（Ca（OH）₂）=C（Ca ²⁺ ）=0.1mol/L，C（OH^-）=2C（Ca（OH）₂）=0.2mol/L，離子積=[c（A^m+）]ⁿ[c（B^n-）]^m=C（Ca ²⁺ ）．C（OH^-）²=0.1mol/L×（0.2mol/L）²=4×10^-3（mol/L）³，故答案為：4×10^-3；
（4）設(shè)溶液的體積為1L，
①中pH=0的H₂SO₄中c（H⁺）=1.0 mol•L^-1，c（OH^-）=1.0×10^-14mol•L^-1，水電離的物質(zhì)的量為1.0×10^-14mol；
②中c（OH^-）=0.1 mol•L^-1，c（H⁺）=1.0×10^-13mol•L^-1，水電離的物質(zhì)的量為1.0×10^-13mol；
③中c（OH^-）=1.0×10^-4mol•L^-1，水的電離的物質(zhì)的量為1.0×10^-4mol；
④中c（H⁺）=1.0×10^-5mol•L^-1，水的電離的物質(zhì)的量為1.0×10^-5mol；
故①②③④中水的電離的物質(zhì)的量之比為：1.0×10^-14mol：1.0×10^-13mol：1.0×10^-4mol¹：1.0×10^-5mol=1：10：10¹⁰：10⁹，故答案為：1：10：10¹⁰：10⁹；
（5）上述溶液中，不考慮陰離子的電離和水解時陰離子濃度相同，都是0.1mol/L，硫酸根離子和氯離子不水解，濃度不變，碳酸氫根離子水解和電離后，陰離子濃度不變，碳酸根離子水解時，1mol碳酸根離子生成2mol陰離子，碳酸氫根離子和氫氧根離子，所以陰離子的總物質(zhì)的量最大的是Na₂CO₃溶液，故答案為：②；
（6）①由HA^-?H⁺+A^2-可知，Na₂A為強堿弱酸鹽，A^2-水解顯堿性，水解離子反應(yīng)為A^2-+H₂O?HA^-+OH^-，由H₂A=H⁺+HA^-可知，NaHA只電離不水解，所以溶液顯酸性，
故答案為：堿性；酸性；
②鈉離子不水解，所以濃度最大，A^2-雖然能水解但較微弱，氫氧根離子有利于水的電離和A^2-的水解，所以氫氧根離子濃度大于HA^-，溶液呈堿性則氫離子濃度最小，所以離子濃度大小順序是：c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺），故答案為：A．

點評 本題考查水的離子積常數(shù)、弱電解質(zhì)的電離、鹽類水解及離子濃度大小的比較，明確習(xí)題中的信息是解答本題的關(guān)鍵，注意二元酸的兩步電離特點，為易錯點．