Question

4．T℃時，pH=2的CH₃COOH和H₂SO₄溶液各1mL，分別加水稀釋到1000mL，其溶液的pH與溶液體積（V）的關系如圖所示
（1）圖中a點的值為5
（2）若對上述硫酸再稀釋10000倍則溶液中n（H⁺）：n（SO₄^2-）=200：1
（3）在T℃時，醋酸的電離平衡常數K=1.0×10^-5，K_w=1.0×10^-13則下列反應CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^- 的平衡常數K=1.0×10^-8．
（4）在T℃時，取原硫酸溶液0.5Vml稀釋到2Vml，與0.1mol/L的NaOH溶液0.15Vml混合后稀釋至10Vml，溶液的pH=10．

Answer 1

分析 （1）弱酸存在電離平衡，強酸完全電離，稀釋過程中強酸的pH變化較大，據此進行分析計算；
（2）對上述硫酸再稀釋10000倍后，氫離子濃度約為1.0×10^-7mol/L，根據稀釋過程中硫酸根離子的物質的量不變計算出硫酸根離子的濃度；
（3）反應CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-的平衡常數K=$\frac{c（C{H}_{3}COOH）•c（O{H}^{-}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$，據此進行計算；
（4）分別根據n=cV計算出硫酸中氫離子、氫氧化鈉溶液中的氫氧根離子的物質的量，然后判斷溶液酸堿性，再計算出混合液中氫離子濃度，最后計算出混合液的pH．

解答 解：（1）T℃時，pH=2的CH₃COOH和H₂SO₄溶液各1mL，分別加水稀釋到1000mL，醋酸在溶液中部分電離，稀釋過程中電離程度增大，則稀釋到1000mL時醋酸的pH＜5，而硫酸為強酸，稀釋后溶液中氫離子濃度為1.0×10^-5mol/L，溶液的pH=5，即a=5，
故答案為：5；
（2）若對上述硫酸再稀釋10000倍，由于溶液中存在水的電離平衡，則氫離子濃度約為1.0×10^-7mol/L；而硫酸根離子濃度為：$\frac{\frac{1}{2}×1{0}^{-5}mol/L}{10000}$=5.0×10^-10mol/L，則溶液中n（H⁺）：n（SO₄^2-）=1.0×10^-7mol/L：5.0×10^-10mol/L=200：1，
故答案為：200：1；　    
（3）在T℃時，醋酸的電離平衡常數K=1.0×10^-5，K_w=1.0×10^-13，澤爾反應CH₃COO^-+H₂O?CH₃COOH+OH^-的平衡常數K=$\frac{c（C{H}_{3}COOH）•c（O{H}^{-}）}{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}$=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$=$\frac{1×1{0}^{-13}}{1×1{0}^{-5}}$=1.0×10^-8，
故答案為：1.0×10^-8；  
（4）在T℃時，取原硫酸溶液0.5Vml稀釋到2VmL，稀釋過程中氫離子的物質的量不變，pH=2的硫酸中氫離子濃度為0.01mol/L，則含有氫離子的物質的量為：0.01mol/L×5×10^-4V=5×10^-6Vmol，
0.1mol/L的NaOH溶液0.15Vml混合后稀釋至10Vml，稀釋后的溶液中含有氫氧根離子的物質的量為：0.1mol/L×1.5×10^-4V=1.5×10^-5Vmol，
混合液中氫氧根離子過量，溶液呈堿性，
則混合液中氫氧根離子濃度為：$\frac{1.5×1{0}^{-5}Vmol-5×1{0}^{-6}Vmol}{0.01VL}$=1.0×10^-3mol/L，
該混合液中氫離子濃度為：$\frac{1×1{0}^{-14}}{1×1{0}^{-3}}$mol/L=1.0×10^-10mol/L，
所以混合液的pH=10，
故答案為：10．

點評 本題考查了酸堿混合的定性判斷及溶液pH的計算，題目難度中等，明確溶液酸堿性與溶液pH得到關系為解答關鍵，注意掌握平衡常數的概念及計算方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．