题目
按要求回答下列问题(常温下,混合后溶液的-|||-体积变化忽略不计):-|||-(1) .1molcdot (L)^-1 的CH3C COOH溶液的pH为-|||-__ (已知CH3COOH的电离常数 _(a)=1.8times -|||-^-5 )。-|||-(2) .1molcdot (L)^-1 的NH3·H2O溶液的pH为-|||-__ (NH3·H2O的电离度 alpha =1% , 电离度=-|||-已电离的弱电解质浓度 times 100% )。-|||-(3) =2 的盐酸与等体积的水混合后pH为-|||-__-|||-(4)将 .1molcdot (L)^-1 氢氧化钠溶液与0.06 mol.-|||-^-1 硫酸溶液等体积混合后,溶液的pH为 __-|||-__ o-|||-(5) =3 的硝酸溶液和 =12 的氢氧化钡-|||-溶液按照体积比9:1混合后,溶液的pH为 __-|||-__ o

题目解答
答案

解析
本题主要考查了弱电解质的电离平衡、溶液pH的计算等知识点。解题的关键在于根据不同的条件,运用相应的公式和原理来计算溶液中氢离子或氢氧根离子的浓度,进而求出溶液的pH。
(1)计算$0.1mol\cdot {L}^{-1}$的$CH_3COOH$溶液的pH
- 首先写出$CH_3COOH$的电离方程式:$CH_3COOH\rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+$。
- 设达到平衡时$c(H^+)=xmol\cdot L^{-1}$,则$c(CH_3COO^-)=xmol\cdot L^{-1}$,$c(CH_3COOH)=(0.1 - x)mol\cdot L^{-1}$。
- 根据电离常数$K_a$的表达式$K_a = \frac{c(CH_3COO^-)\cdot c(H^+)}{c(CH_3COOH)}$,已知$K_a = 1.8\times 10^{-5}$,可得$1.8\times 10^{-5} = \frac{x\cdot x}{0.1 - x}$。
- 由于$K_a$很小,$0.1 - x\approx0.1$,则方程可简化为$1.8\times 10^{-5} = \frac{x^2}{0.1}$。
- 解方程可得$x^2 = 1.8\times 10^{-5} \times 0.1 = 1.8\times 10^{-6}$,$x = \sqrt{1.8\times 10^{-6}}\approx 1.3\times 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$,即$c(H^+)\approx 1.3\times 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$。
- 根据$pH = -\lg c(H^+)$,可得$pH = -\lg(1.3\times 10^{-3})\approx 2.9$。
(2)计算$0.1mol\cdot {L}^{-1}$的$NH_3\cdot H_2O$溶液的pH
- 写出$NH_3\cdot H_2O$的电离方程式:$NH_3\cdot H_2O\rightleftharpoons OH^- + NH_4^+$。
- 已知$NH_3\cdot H_2O$的电离度$\alpha = 1\%$,根据电离度的定义,已电离的$NH_3\cdot H_2O$浓度为$0.1mol\cdot L^{-1} \times 1\% = 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$,则$c(OH^-) = 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$。
- 根据$K_w = c(H^+)\cdot c(OH^-)$($K_w = 1.0\times 10^{-14}$),可得$c(H^+) = \frac{K_w}{c(OH^-)} = \frac{1.0\times 10^{-14}}{10^{-3}} = 10^{-11}mol\cdot L^{-1}$。
- 再根据$pH = -\lg c(H^+)$,可得$pH = -\lg(10^{-11}) = 11$。
(3)计算$pH = 2$的盐酸与等体积的水混合后pH
- $pH = 2$的盐酸中$c(H^+) = 10^{-2}mol\cdot L^{-1}$。
- 与等体积的水混合后,溶液体积变为原来的$2$倍,根据$c_1V_1 = c_2V_2$,可得混合后$c(H^+) = \frac{10^{-2}}{2}mol\cdot L^{-1}$。
- 则$pH = -\lg\frac{10^{-2}}{2} = 2 + \lg 2\approx 2.3$。
(4)计算将$0.1mol\cdot {L}^{-1}$氢氧化钠溶液与$0.06mol\cdot {L}^{-1}$硫酸溶液等体积混合后溶液的pH
- $0.1mol\cdot L^{-1}NaOH$溶液中$c(OH^-) = 0.1mol\cdot L^{-1}$,$0.06mol\cdot L^{-1}$的硫酸溶液中$c(H^+) = 0.06mol\cdot L^{-1} \times 2 = 0.12mol\cdot L^{-1}$。
- 二者等体积混合后,$H^+$过量,混合溶液中$c(H^+) = \frac{0.12mol\cdot L^{-1} - 0.1mol\cdot L^{-1}}{2} = 0.01mol\cdot L^{-1}$。
- 根据$pH = -\lg c(H^+)$,可得$pH = -\lg 0.01 = 2$。
(5)计算$pH = 3$的硝酸溶液和$pH = 12$的氢氧化钡溶液按照体积比$9:1$混合后溶液的pH
- $pH = 3$的硝酸溶液中$c(H^+) = 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$,$pH = 12$的$Ba(OH)_2$溶液中$c(OH^-) = \frac{10^{-14}}{10^{-12}} = 10^{-2}mol\cdot L^{-1}$。
- 二者以体积比$9:1$混合,$Ba(OH)_2$溶液过量,混合溶液中$c(OH^-) = \frac{10^{-2}mol\cdot L^{-1} \times 1 - 10^{-3}mol\cdot L^{-1} \times 9}{9 + 1} = 1\times 10^{-4}mol\cdot L^{-1}$。
- 根据$K_w = c(H^+)\cdot c(OH^-)$,可得混合后溶液中$c(H^+) = \frac{K_w}{c(OH^-)} = \frac{1.0\times 10^{-14}}{1\times 10^{-4}} = 1\times 10^{-10}mol\cdot L^{-1}$。
- 则$pH = -\lg(1\times 10^{-10}) = 10$。