Question

（1）某溫度下，純水中的c（H⁺）=2.0×10^-7mol/L，此時(shí)溶液的c（OH^-）=

 

mol/L；若溫度不變，滴入稀鹽酸使c（H⁺）=5.0×10^-4mol/L，則溶液中c（OH^-）=

 

mol/L，由水電離產(chǎn)生的c（H⁺）=

 

mol/L，此時(shí)溫度

 

25℃（填“高于”、“低于”或“等于”）．
（2）室溫時(shí)，將pH=5的H₂SO₄稀釋10倍，則c（H⁺）：c（SO₄^2-）=

 

，將稀釋后的溶液再稀釋1000倍，則c（H⁺）：c（SO₄^2-）=

 

．
（3）有稀硫酸和稀鹽酸的混合溶液20mL，向此溶液中滴加0.025mol/L Ba（OH）₂溶液時(shí)，生成沉淀的質(zhì)量和溶液pH的變化情況如圖所示，求：
①原混合溶液中硫酸和鹽酸的物質(zhì)的量濃度？
②滴到A、B兩點(diǎn)時(shí)溶液的pH各是多少？

Answer 1

考點(diǎn)：pH的簡單計(jì)算,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）純水存在電離平衡，電離出的氫離子和氫氧根離子濃度相同，水的電離時(shí)吸熱過程，常溫下水電離出氫離子濃度為10^-7mol/L，計(jì)算得到離子積常數(shù)為4.0×10^-14，此時(shí)溫度高于25℃，依據(jù)溫度不變，Kw不變，結(jié)合離子積常數(shù)計(jì)算得到溶液中氫氧根離子濃度，水電離出的氫氧根離子和氫離子濃度相同；
（2）稀釋過程中硫酸的物質(zhì)的量不變，當(dāng)溶液接近中性時(shí)要考慮水的電離；由硫酸溶液pH=5，計(jì)算原溶液中c（H⁺），原溶液中c（SO₄^2-）=

1

2

c（H⁺），稀釋10000倍，此時(shí)溶液接近中性，氫離子濃度不可能小于1×10^-7mol/L，只能無限接近1×10^-7mol/L，而稀釋過程中硫酸根的物質(zhì)的量不變，計(jì)算稀釋后溶液中硫酸根的物質(zhì)的量濃度，據(jù)此計(jì)算解答；
（3）①由圖可知，加入20mLBa（OH）₂溶液時(shí)，硫酸鋇沉淀達(dá)最大值，故根據(jù)方程式計(jì)算硫酸的物質(zhì)的量；由圖可知，PH=7時(shí)，消耗60mLBa（OH）₂溶液，由H⁺+OH^-═H₂O可知n（H⁺）=n（OH^-），據(jù)此計(jì)算原溶液中含有的n（H⁺），進(jìn)而計(jì)算HCl電離產(chǎn)生的氫離子物質(zhì)的量，再根據(jù)c=

n

V

計(jì)算硫酸、鹽酸的物質(zhì)的量濃度；
②加入Ba（OH）₂體積為20mL時(shí)，而鹽酸未反應(yīng)，計(jì)算混合后氫離子的濃度，根據(jù)pH=-lgc（H⁺）；根據(jù)原溶液中含有的n（H⁺）=0.003mol結(jié)合加入Ba（OH）₂體積為40mL，計(jì)算混合后氫離子的濃度，根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算．

解答： 解：（1）某溫度下，純水中的c（H⁺）=2.0×10^-7mol?L^-1，H₂O?OH^-+H⁺，則c（OH^-）=c（H⁺）=2.0×10^-7mol?L^-1，水的電離過程是吸熱過程，常溫下水電離出的離子濃度c（OH^-）=c（H⁺）=1.0×10^-7mol?L^-1，所以此時(shí)溫度高于25℃，若溫度不變，Kw=c（OH^-）×c（H⁺）=4.0×10^-14（mol?L^-1）²，不變，滴入稀鹽酸使c（H⁺）=5.0×10^-4mol/L，則溶液中c（OH^-）=

KW

C(H+)

=

4×10-14

5×10-4

=8.0×10^-11mol?L^-1，溶液中由水電離出的c（OH^-）=c（H⁺）=8.0×10^-11mol?L^-1，
故答案為：2.0×10^-7；8.0×10^-11；8.0×10^-11；高于；
（2）pH為5的溶液中氫離子濃度為：c（H⁺）=1×10^-5mol/L，硫酸根離子的濃度為：c（SO₄^2-）=

1

2

c（H⁺）=

1

2

×1×10^-5mol/L=5×10^-6mol/L；
將pH=5的H₂SO₄稀釋10倍，溶液中的氫離子和硫酸根離子同等倍數(shù)的減小，所以兩者之比為：2：1，稀釋過程中硫酸的物質(zhì)的量不變，當(dāng)溶液接近中性時(shí)要考慮水的電離，溶液再稀釋1000倍，相當(dāng)于原溶液稀釋10000倍后，氫離子濃度不可能小于1×10^-7mol/L，只能無限接近1×10^-7mol/L，而硫酸根離子濃度為：c（SO₄^2-）=5×10^-6mol/L×

1

10000

=5×10^-10mol/L，
所以稀釋后溶液中SO₄^2-離子濃度與H⁺離子濃度的比值約為：5×10^-10mol/L：1×10^-7mol/L=1：200，
所以將pH=5的硫酸溶液稀釋1000倍后，溶液中的SO₄^2-與H⁺濃度的比值約為1：200，
故答案為：2：1；200：1；
（3）由圖可知，0～20mLBa（OH）₂溶液發(fā)生H₂SO₄+Ba（OH）₂═BaSO₄↓+H₂O，20mL～60mLBa（OH）₂溶液發(fā)生發(fā)生H⁺+OH^-═H₂O，
①由圖可知，加入20mLBa（OH）₂溶液時(shí)，硫酸鋇沉淀達(dá)最大值，設(shè)硫酸的物質(zhì)的量為x，則：
H₂SO₄+Ba（OH）₂═BaSO₄↓+H₂O
1    1
x 0.02L×0.025mol?L^-1
故x=0.02L×0.025mol?L^-1=0.0005mol，硫酸的物質(zhì)的量濃度為

0.0005mol

0.02L

=0.025mol?L^-1，
由圖可知，PH=7時(shí)，消耗60mLBa（OH）₂溶液，由H⁺+OH^-═H₂O可知原溶液中含有的n（H⁺）=n（OH^-）=2×0.06L×0.025mol?L^-1=0.003mol，故n（HCl）=0.003mol-0.0005mol×2=0.002mol，
故原溶液中HCl的物質(zhì)的量濃度=

0.002mol

0.02L

=0.1mol/L，
答：原混合液中硫酸的物質(zhì)的量濃度為0.025mol?L^-1，鹽酸的物質(zhì)的量濃度為0.1mol?L^-1；
②由圖可知，加入Ba（OH）₂體積為20mL時(shí)，硫酸完全反應(yīng)，氫離子的濃度為

0.1mol/L×0.02l

0.02L+0.02L

=0.05mol/L，則pH=-lg0.05=1.3，加入Ba（OH）₂體積為40mL時(shí)，氫離子的濃度為

0.003mol-2×0.04L×0.025mol/L

0.02L+0.04L

=

1

60

mol/L，pH=-lg

1

60

≈1.8，
答：A點(diǎn)溶液的pH為1.3，B點(diǎn)時(shí)溶液的pH為1.8．

點(diǎn)評：本題考查了溶液pH的計(jì)算，注意掌握溶液酸堿性與溶液pH的關(guān)系，注意純水中c（OH^-）=c（H⁺），注意酸堿稀釋接近中性應(yīng)考慮水的電離，明確圖象中對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)是解答本題的關(guān)鍵，注意圖象中A點(diǎn)硫酸恰好完全反應(yīng)為難點(diǎn)，題目難度中等．