Question

12．水的電離平衡曲線如圖所示．
（1）若以A點表示25℃時水在電離平衡時的離子濃度，當溫度升到100℃時，水的電離平衡狀態(tài)到B點，則此時水的離子積從10^-14增加到10^-12．
（2）常溫下，將pH=10的Ba（OH）₂溶液與pH=5的稀鹽酸混合，然后保持100℃的恒溫，欲使混合溶液pH=7，則Ba（OH）₂與鹽酸的體積比為2：999．
（3）25℃時，在等體積的 ①pH=0的H₂SO₄溶液、②0.05mol/L的Ba（OH）₂溶液，③pH=10的Na₂S溶液，④pH=5的NH₄NO₃溶液中，發(fā)生電離的水的物質的量之比是1：10：10¹⁰：10⁹．
（4）等體積的下列溶液中，陰離子的總物質的量最大的是②（填序號）．
①0.1mol•L^-1的CuSO₄溶液       ②0.1mol•L^-1的Na₂CO₃
③0.1mol•L^-1的KCl             ④0.1mol•L^-1的NaHCO₃
（5）某二元酸（化學式用H₂A表示）在水中的電離方程式是：H₂A═H⁺+HA^-，HA^-?H⁺+A^2-．
①則Na₂A溶液顯堿性（填“酸性”“中性”或“堿性”）；NaHA溶液顯酸性（填“酸性”“中性”或“堿性”）．
②若有0.1mol•L^-1 Na₂A的溶液，其中各種離子濃度由大到小的順序是：A（填序號）．
A．c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺）
B．c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（A^2-）＞c（H⁺）
C．c（Na⁺）＞c（H⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）
D．c（A^2-）＞c（Na⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（HA^-）

Answer 1

分析 （1）結合圖示根據水的離子積表達式K_w=c（H⁺）•c（OH^-）及氫氧根離子濃度計算出25℃時和100℃水的離子積；
（2）設出氫氧化鋇溶液、鹽酸溶液的體積，然后根據溶液的pH列式計算出二者的體積比；
（3）根據H₂0?H⁺+OH^-可知，H₂SO₄溶液、Ba（OH）₂溶液抑制水的電離，根據溶液的H₂SO₄溶液的PH或Ba（OH）₂溶液中c（OH^-）計算水的電離的物質的量，Na₂S溶液、NH₄NO₃溶液促進水的電離，根據pH可直接求出發(fā)生電離的水的物質的量；
（4）任何電解質溶液中都存在電荷守恒，根據溶液酸堿性結合電荷守恒判斷；
（5）①該二元酸第一步完全電離、第二步部分電離，所以其酸根離子能水解導致鈉鹽呈堿性；酸式酸根離子能電離但不能水解；
②Na₂A是強堿弱酸鹽，陰離子能發(fā)生一步水解生成HA^-，但水解程度較小，且溶液中水也電離生成氫離子和氫氧根離子．

解答 解：（1）A點25℃時，c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-7mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=1×10^-7×1×10^-7=10^-14；
100℃時，c（H⁺）=c（OH^-）=1×10^-6mol/L，K_w=c（H⁺）•c（OH^-）=1×10^-6×1×10^-6=10^-12，
故答案為：10^-14；10^-12；
（2）設氫氧化鋇容溶液的體積為xL，鹽酸的體積為y，pH=10的Ba（OH）₂溶液，溶液中c（OH^-）=1×10^-2mol/L，
pH=5的稀鹽酸溶液中c（H⁺）=1×10^-5mol/L，
混合溶液pH=7，混合溶液中c（OH^-）=10^-5mol/L，所以$\frac{1{0}^{-2}mol/L×xL-1{0}^{-5}mol/L×yL}{（x+y）L}$=1×10^-5mol/L，
解得x：y=2：999，
故答案為：2：999；
（3）設溶液的體積為1L，
①中pH=0的H₂SO₄中c（H⁺）=1.0 mol•L^-1，c（OH^-）=1.0×10^-14mol•L^-1，水電離的物質的量為1.0×10^-14mol；
②中c（OH^-）=0.1 mol•L^-1，c（H⁺）=1.0×10^-13mol•L^-1，水電離的物質的量為1.0×10^-13mol；
③中c（OH^-）=1.0×10^-4mol•L^-1，水的電離的物質的量為1.0×10^-4mol；
④中c（H⁺）=1.0×10^-5mol•L^-1，水的電離的物質的量為1.0×10^-5mol；
故①②③④中水的電離的物質的量之比為：1.0×10^-14mol：1.0×10^-13mol：1.0×10^-4mol¹：1.0×10^-5mol=1：10：10¹⁰：10⁹，
故答案為：1：10：10¹⁰：10⁹；
（4）任何電解質溶液中都存在電荷守恒，如果陰離子物質的量最大，因為溶液體積相同，則陰離子濃度應該最大，假設都是室溫下，
①硫酸銅是強酸弱堿鹽，銅離子水解導致溶液中c（OH^-）＜10^-7mol/L，則陰離子濃度小于（0.1+10^-7）mol/L；
②碳酸鈉是強堿弱酸鹽，碳酸根離子水解導致溶液呈堿性，所以c（H⁺）＜10^-7mol/L，根據電荷守恒知，溶液中陰離子濃度等于陽離子濃度=c（Na⁺）+c（H⁺）＜（0.2+10^-7）mol•L^-1，但大于0.2mol/L；
③KCl是強堿強酸鹽，溶液呈中性，則溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中陰離子濃度=（0.1+10^-7）mol/L；
④碳酸氫鈉是強堿弱酸酸式鹽，碳酸氫根電離程度大于其水解程度導致溶液呈堿性，溶液中陰離子濃度等于陽離子濃度＜（0.1+10^-7）mol/L；
通過以上分析知，陰離子物質的量最大的是②，
故答案為：②；
（5）①Na₂A是強堿弱酸鹽，弱酸根離子水解導致溶液呈堿性；該二元酸第一步完全電離、第二步部分電離，所以其酸式酸根離子能電離但不能水解，溶液呈酸性，故答案為：堿性；酸性；
②Na₂A是強堿弱酸鹽，陰離子能發(fā)生一步水解生成HA^-，但水解程度較小，且溶液中水也電離生成氫離子和氫氧根離子，所以離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（A^2-）＞c（OH^-）＞c（HA^-）＞c（H⁺），故選A．

點評 本題考查較綜合，涉及弱電解質的電離、pH計算、離子濃度大小比較等知識點，明確溶液中溶質及其性質、弱電解質電離特點及鹽類水解特點是解本題關鍵，難點是（4）題判斷，要結合電荷守恒采用等量代換的方法判斷，題目難度中等．