Question

6．如表是不同溫度下水的離子積常數(shù)：

溫度/℃	25	90℃	100℃
水的離子積常數(shù)	1×10-14	3.8×10-13	1×10-12

試回答以下問題：
（1）90℃時，將pH=3的硫酸和pH=11的氫氧化鈉溶液等體積混合，則混合溶液中的c（H⁺）=2.05×10^-11mol/L（保留三位有效數(shù)字）．
（2）25℃時，將pH=11的苛性鈉溶液V₁L與pH=1的稀硫酸V₂L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=90：11；
（3）假設(shè)H₂SO₄是強酸，但常溫下0.1mol•L^-1H₂SO₄的溶液中c（H⁺）=0.11mol•L^-1，則Na₂SO₄溶液呈堿性（填“酸”、“堿”或“中”），0.1mol•L^-1的NaHSO₄溶液的c（H⁺）＞0.01mol•L^-1（填“＞”、“＜”或“=”） H₂SO₄溶液與Na₂SO₄溶液反應(yīng)的離子方程式為H⁺+SO₄^2-=HSO₄^-．
（4）25℃時pH=5的H₂SO₄溶液加水稀釋到10倍，則稀釋后c（SO₄^2-）與c（H⁺）的比值為1：2；再加水稀釋到100倍，則稀釋后c（SO₄^2-）與c（H⁺）的比值為1：20．

Answer 1

分析 （1）90℃時，水的離子積常數(shù)為3.8×10^-13，pH=3的硫酸中c（H+）=10^-3 mol/L，pH=11的NaOH溶液中c（OH-）=$\frac{3.8×1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$=3.0×10^-2 mol/L＞10^-3 mol/L，二者等體積混合后堿有剩余，溶液呈堿性，則混合溶液中的c（OH^-）=$\frac{（3.8×1{0}^{-2}-1{0}^{-3}）}{2}$mol/L=1.85×10^-2mol/L，混合溶液中c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$；
（2）25℃時，將pH=11的苛性鈉溶液V₁L與pH=1的稀硫酸V₂L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，混合溶液呈酸性，混合溶液中c（H⁺）=$\frac{0.1{V}_{2}-1{0}^{-3}{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$mol/L；
（3）假設(shè)H₂SO₄是強酸，但常溫下0.1mol•L^-1H₂SO₄的溶液中c（H⁺）=0.11mol•L^-1，說明硫酸氫根離子不完全電離，則硫酸根離子能水解；
NaHSO₄中硫酸氫根離子部分電離，H₂SO₄溶液與Na₂SO₄溶液反應(yīng)生成硫酸氫鈉；
（4）25℃時pH=5的H₂SO₄溶液加水稀釋到10倍，則稀釋后c（SO₄^2-）與c（H⁺）的比值仍然等于其系數(shù)比；再加水稀釋到100倍，則稀釋后c（SO₄^2-）為5×10^-9mol/L，c（H⁺）為10^-7 mol/L．

解答 解：（1）90℃時，水的離子積常數(shù)為3.8×10^-13，pH=3的硫酸中c（H+）=10^-3 mol/L，pH=11的NaOH溶液中c（OH-）=$\frac{3.8×1{0}^{-13}}{1{0}^{-11}}$=3.0×10^-2 mol/L＞10^-3 mol/L，二者等體積混合后堿有剩余，溶液呈堿性，則混合溶液中的c（OH^-）=$\frac{（3.8×1{0}^{-2}-1{0}^{-3}）}{2}$mol/L=1.85×10^-2mol/L，混合溶液中c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{3.8×1{0}^{-13}}{1.85×1{0}^{-2}}$mol/L=2.05×10^-11mol/L，
故答案為：2.05×10^-11；
（2）25℃時，將pH=11的苛性鈉溶液V₁L與pH=1的稀硫酸V₂L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，混合溶液呈酸性，混合溶液中c（H⁺）=$\frac{0.1{V}_{2}-1{0}^{-3}{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$mol/L=0.01mol/L，
V₁：V₂=90：11，故答案為：90：11；
（3）假設(shè)H₂SO₄是強酸，但常溫下0.1mol•L^-1H₂SO₄的溶液中c（H⁺）=0.11mol•L^-1，說明硫酸氫根離子不完全電離，則硫酸根離子能水解，鈉離子不水解，所以Na₂SO₄溶液呈堿性；
NaHSO₄中硫酸氫根離子部分電離，其電離程度大于硫酸溶液中硫酸氫根電離程度，所以c（H⁺）＞0.01mol•L^-1，H₂SO₄溶液與Na₂SO₄溶液反應(yīng)生成硫酸氫鈉，離子方程式為H⁺+SO₄^2-=HSO₄^-，
故答案為：堿；＞；H⁺+SO₄^2-=HSO₄^-；
（4）25℃時pH=5的H₂SO₄溶液加水稀釋到10倍，則稀釋后c（SO₄^2-）與c（H⁺）的比值仍然等于其系數(shù)比為1：2；再加水稀釋到100倍，則稀釋后c（SO₄^2-）為5×10^-9 mol/L，c（H⁺）為10^-7 mol/L，則再加水稀釋到100倍，則稀釋后c（SO₄^2-）與c（H⁺）的比值=5×10^-9mol/L：10^-7 mol/L=1：20，
故答案為：1：2；1：20．

點評 本題考查酸堿混合溶液定性判斷及溶液pH值的計算，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，難點是（4）題稀釋硫酸接近中性時要考慮水的電離，為易錯題．