Question

10．下表是不同溫度下水的離子積常數(shù)：

溫度/℃	25	T2
水的離子積常數(shù)	1×10-14	1×10-12

試回答以下問題：
（1）T₂℃時，將pH=11的苛性鈉溶液V₁ L與pH=1的稀硫酸V₂ L混合（設(shè)混合后溶液的體積為原兩溶液體積之和），所得混合溶液的pH=2，則V₁：V₂=9：11．此溶液中各種離子的濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）25℃時，用0.01mol/LNaOH溶液滴定0.02mol/L 的硫酸，中和后加蒸餾水稀釋到5mL，若滴定時終點判斷有誤差；①多加了1滴NaOH溶液②少加1滴NaOH溶液（設(shè)1滴為0.05mL），則①和②溶液中c（OH^-）之比是10⁶：1．
（3）25℃時，0.1mol/L的NaHCO₃溶液的pH為8，同濃度的NaAlO₂溶液的pH為11．將兩種溶液等體積混合，可能發(fā)生的現(xiàn)象白色沉淀其主要原因是（用離子方程式表示）AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（0H）₃↓+CO₃^2-．
（4）已知25℃時：

難溶物	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Zn（OH）2
Ksp	8.0×10-16	8.0×10-38	1.0×10-17

用廢電池的鋅皮制備ZnSO₄•7H₂O的過程中，需去除少量雜質(zhì)鐵，其方法是：加稀硫酸和H₂O₂溶解．當(dāng)加堿調(diào)節(jié)pH為[2.7，6）時，鐵剛好完全沉淀而鋅開始沉淀（離子濃度小于1×10^-5mol/L時，即可認為該離子沉淀完全；假定Zn²⁺濃度為0.1mol/L）．若上述過程不加H₂O₂后果和原因是Zn²⁺和Fe²⁺分離不開，F(xiàn)e（OH）₂和Zn（OH）₂的Ksp相近．（lg²=0.3   lg³=0.48）

Answer 1

分析 （1）混合液的pH=2，酸過量，根據(jù)c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$，計算，根據(jù)反應(yīng)后溶液的組成分析各種離子的濃度大小；
（2）①多加了1滴NaOH溶液，為堿溶液；②少加1滴NaOH溶液，為酸溶液；
（3）水解均顯堿性，由pH的大小可知，等體積混合時AlO₂^-促進HCO₃^-的電離；
（4）鐵加入稀H₂SO₄和H₂O₂，可被氧化生成Fe³⁺，鐵剛好沉淀完全時離子濃度小于1×10^-5mol•L^-1，結(jié)合Ksp=10^-39計算pH，并根據(jù)Ksp計算鋅開始沉淀的pH．

解答 解：（1）混合液的pH=2，酸過量，c（H⁺）=c（H⁺）=$\frac{n（{H}^{+}）-n（O{H}^{-}）}{V}$=$\frac{0.1{V}_{2}-0.1{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$=0.01，
解之得：$\frac{{V}_{1}}{{V}_{2}}$=9：11，
c（Na⁺）=0.1×9/（9+11）=0.045mol/L
c（SO₄^2-）=0.05×11/20=0.0275mol/L
c（H⁺）=0.01mol/L
硫酸過量溶液顯酸性，c 則（H⁺）＞c （OH^-），
故溶液中各種離子的濃度由大到小的排列順序是：c （Na⁺）＞c （SO₄^2-）＞c （H⁺）＞c （OH^-），
故答案為：9：11；c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）①多加了1滴NaOH溶液，為堿溶液，c（OH^-）=$\frac{0.05×0.01}{5}$=10^-4mol/L；②少加1滴NaOH溶液，為酸溶液，c（H⁺）=$\frac{0.025×0.02×2}{5}$=10^-4mol/L，c（OH^-）=10^-10mol/L，則①和②溶液中c（OH^-）之比是10⁶：1，故答案為：10⁶：1；
（3）水解均顯堿性，由pH的大小可知，等體積混合時AlO₂^-促進HCO₃^-的電離，發(fā)生AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（OH）₃↓+CO₃^2-，觀察到白色沉淀，
故答案為：白色沉淀；AlO₂^-+HCO₃^-+H₂O=Al（OH）₃↓+CO₃^2-；
（4）鐵加入稀H₂SO₄和H₂O₂，可被氧化生成Fe³⁺，鐵剛好沉淀完全時離子濃度小于1×10^-5mol•L^-1，因Ksp=10^-39，
則c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-39}}{1×1{0}^{-5}}}$mol/L≈0.5×10^-11mol/L，此時pH=2.7，
如鋅開始沉淀，則c（OH^-）=$\sqrt{\frac{1{0}^{-17}}{0.1}}$mol/L=10^-8mol/L，此時pH=6，
由表中數(shù)據(jù)可知Zn（OH）₂、Fe（OH）₂的Ksp相近，如不加H₂O₂，則Zn²⁺和Fe²⁺分離不開，
故答案為：[2.7，6）；Zn²⁺和Fe²⁺分離不開；Zn（OH）₂、Fe（OH）₂的Ksp相近．

點評 本題考查酸堿混合的pH的計算，計算量較大，涉及酸、堿、酸堿混合的pH計算，注意把握信息分析解答，題目難度中等．