16.已知水在25℃和95℃時,電離平衡曲線如圖所示:
(1)則25℃時水的電離平衡曲線應為A(填“A”或“B”),請說明理由水的電離時吸熱過程,加熱促進電離,溫度低,水的離子積小
(2)25℃時,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,若100體積pH1=a的某強酸溶液與1體積pH2=b的某強堿溶液混合后溶液呈中性,則混合前,該強酸的pH1與強堿的pH2之間應滿足的關系是pH1+pH2=14,或a+b=14
(4)曲線B對應溫度下,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.請分析其原因:曲線B對應95℃,此時水的離子積為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.

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-)計算出A曲線的Kw值結(jié)合水的電離時吸熱比較判斷25℃時水的電離平衡曲線;
(2)根據(jù)溶液的pH計算出溶液中氫離子、氫氧根離子濃度,再列式計算出氫氧化鈉溶液和硫酸溶液的體積;
(3)酸、堿都是強電解質(zhì),溶液呈中性說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)確定強酸的pH1與強堿的pH2之間應滿足的關系;
(4)根據(jù)曲線B對應溫度下pH=5,說明溶液顯示酸性,反應后氫離子過量分析.

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,Kw=c(H+)•c(OH-)=10-12 ;水的電離時吸熱過程,加熱促進電離,所以A曲線代表25℃時水的電離平衡曲線,
故答案為:A;水的電離時吸熱過程,加熱促進電離,溫度低,水的離子積;
(2)25℃時所得混合溶液的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,水的離子積為10-12,即酸、堿濃度相等時pH(酸)+pH(堿)=12.現(xiàn)強堿的OH-濃度是強酸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對應溫度下,因pH(酸)+pH(堿)=12,可得酸堿兩溶液中c(H+)=c(OH-),如是強酸堿,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,說明H+與OH-完全反應后又有新的H+產(chǎn)生,酸過量,所以酸HA是弱酸,
故答案為:曲線B對應95℃,此時水的離子積為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.

點評 本題考查了水的電離、水的離子積及溶液pH的簡單計算,題目難度中等,解題關鍵是在搞清楚溫度對水電離平衡、水的離子積和溶液pH的影響.

練習冊系列答案
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