Question

1．按要求回答下列問題：
（1）已知100℃時，K_W=1.0×10^-12．將一定體積pH=10的NaOH溶液和一定體積的pH=3的H₂SO₄溶液混合，所得混合溶液pH=7．則NaOH溶液和H₂SO₄溶液的體積比為101：999（忽略混合時溶液體積的變化）．
（2）工業上用氨水將SO₂轉化為（NH₄）₂SO₃，再氧化為（NH₄）₂SO₄．已知25℃時，0.05mol•L^-1（NH₄）₂SO₄溶液的pH=a，則c（NH₄⁺）：c（NH₃•H₂O）=1.7×10^11-a（用含a的代數式表示，已知NH₃•H₂O的電離常數為K_b=1.7×10^-3）
（3）常溫下，向VL 0.1mol•L^-1的醋酸溶液中加水稀釋，下列說法中正確的是BC（填字母）．
A．溶液中導電粒子的數目將減少            B．由水電離的c（H⁺）濃度將增大
C．溶液中$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）•c（O{H}^{-}）}$不變     D．溶液中$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（{H}^{+}）}$將增大
E．醋酸的電離程度將增大，c（H⁺）也增大
（4）已知反應：4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O，現將該反應設計成燃料電池，若該電池以KOH溶液作電解質溶液，則負極的電極反應式為2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）已知100℃時，K_W=1.0×10^-12．將一定體積pH=10的NaOH溶液和一定體積的pH=3的H₂SO₄溶液混合，所得混合溶液pH=7，說明溶液顯堿性，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-12}}{1{0}^{-7}}$=10^-5mol/L，設氫氧化鈉溶液體積為V₁，硫酸溶液體積V₂，根據$\frac{1×1{0}^{-2}×{V}_{1}-1×1{0}^{-3}×{V}_{2}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$=10^-5計算氫氧化鈉和硫酸的體積之比；
（2）根據氨水的電離平衡常數K_b=$\frac{[N{{H}_{4}}^{+}][O{H}^{-}]}{[N{H}_{3}•{H}_{2}O]}$代入數據進行計算即可；
（3）醋酸是弱電解質，加水稀釋醋酸溶液，促進醋酸電離，醋酸電離產生的醋酸根離子和氫離子數目增多濃度減小，根據醋酸的電離程度確定溶液中微粒個數變化；
（4）燃料電池中，負極是燃料發生失電子的氧化反應．

解答 解：（1）已知100℃時，K_W=1.0×10^-12．將一定體積pH=10的NaOH溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-12}}{1{0}^{-10}}$=10^-2mol/L，一定體積的pH=3的H₂SO₄溶液中c（H⁺）=10^-3mol/L，二者混合，所得混合溶液pH=7，說明溶液顯堿性，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-12}}{1{0}^{-7}}$=10^-5mol/L，設氫氧化鈉溶液體積為V₁，硫酸溶液體積V₂，根據c（OH^-）=$\frac{1×1{0}^{-2}×{V}_{1}-1×1{0}^{-3}×{V}_{2}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$=10^-5計算得到溶液體積之比，V₁：V₂=101：999
故答案為：101：999；  
（2）0.05mol•L^-1（NH₄）₂SO₄溶液的pH=a，則c（OH^-）=10^a-14，K_b=$\frac{[N{{H}_{4}}^{+}][O{H}^{-}]}{[N{H}_{3}•{H}_{2}O]}$=1.7×10^-3mol．L^-1，所以$\frac{[N{{H}_{4}}^{+}]}{[N{H}_{3}•{H}_{2}O]}$=$\frac{1.7×1{0}^{-3}}{1×1{0}^{a-14}}$=1.7×10^11-a，故答案為：1.7×10^11-a；
故答案為：1.7×10^11-a；
（3）A、醋酸是弱電解質，加水稀釋醋酸溶液，促進醋酸電離，醋酸電離產生的醋酸根離子和氫離子數目增多，即溶液中導電粒子的數目將增多，故A錯誤；
B、加水稀釋，促進電離，但離子濃度降低，酸性減弱，對水的電離的抑制程度減弱，即由水電離的c（H⁺）濃度將增大，故B正確；
C、溶液中$\frac{[C{H}_{3}CO{O}^{-}]}{[C{H}_{3}COOH][O{H}^{-}]}$=$\frac{Ka}{Kw}$=常數，只受溫度的影響，所以加水后數值不變，故C正確；
D、醋酸電離產生的醋酸根離子和氫離子數目增多，濃度同等程度的減小，$\frac{[C{H}_{3}CO{O}^{-}]}{[{H}^{+}]}$將不變，故D錯誤；
E、加水稀釋，醋酸的電離程度將增大，c（H⁺）減小，故E錯誤．
故選BC；
（4）燃料電池中，負極是燃料發生失電子的氧化反應，所以氨作為燃料電池燃氣時，負極上是氨氣失電子的過程，即2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，故答案為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

點評 本題考查了弱電解質的電離、酸堿混合后溶液pH的計算等知識，題目難度中等，注意掌握溶液酸堿性與溶液pH的計算方法是關鍵，試題培養了學生的分析、理解能力及化學計算能力．