Question

2．一定溫度下，測得某純水的pH為6.5．試計算：
（1）此時水的離子積常數Kw為多少？
（2）若在此純水中加一定量Ba（OH）₂固體，配制成0.005mol•L^-1．的Ba（OH）₂溶液，保持原溫度，其溶液的pH為多少？
（3）取上述Ba（OH）₂溶液200mL，加入含0.01molNaSO₄的濃溶液，待反應完全后，上層清液中Ba²⁺濃度變為多少？[體積變化忽略不計，Ksp（BaSO₄）=1.08×10^-10]．

Answer 1

分析 （1）純水中，c（H⁺）=c（OH^-），K_w=c（H⁺）．c（OH^-）；
（2）先計算氫氧根離子濃度，再根據離子積常數計算氫離子濃度，從而計算溶液的PH；
（3）取上述Ba（OH）₂溶液200mL，n（BBa2+）=CV=0.005mol•L^-1×0.2L=0.001mol，加入含0.01molNa₂SO₄的濃溶液，發生反應：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，求出反應后剩余的硫酸根離子濃度，再依據濃度積C（Ba2+）=$\frac{{K}_{sp}}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$計算，注意溶液混合時，體積變化忽略不計．

解答 解：（1）純水中，c（H⁺）=c（OH^-），K_w=c（H⁺）．c（OH^-）=10^-13，
答：此時水的離子積常數Kw為10^-13；
（2）該溶液中，c（OH^-）=2c（Ba（OH）₂）=2×0.005mol•L^-1=1.0×10^-2 mol•L^-1，c（H⁺）=$\frac{1×1{0}^{-13}}{1×1{0}^{-2}}$mol/L=10^-11mol/L，所以溶液的pH=11，
答：其溶液的pH為11；
（3）取上述Ba（OH）₂溶液200mL，n（Ba2+）=CV=0.005mol•L^-1×0.2L=0.001mol，加入含0.01molNa₂SO₄的濃溶液，發生反應的離子方程式為：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，
反應后剩余的硫酸根離子濃度為0.01mol-0.001mol=0.0099mol，溶液200mL，C（SO₄^2-）=$\frac{9.9×1{0}^{-3}}{0.2}$=4.95×10^-2mol•L^-1，Ksp（BaSO₄）=1.08×10^-10，待反應完全后，上層清液中Ba²⁺濃度變為c（BBa2+）=$\frac{{K}_{sp}}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1.08×1{0}^{-10}}{4.95×1{0}^{-2}}$mol•L^-1≈2.18×10^-9mol•L^-1，
答：待反應完全后，上層清液中Ba²⁺濃度變為2.18×10^-9mol•L^-1．

點評 本題考查離子積常數、沉淀溶解平衡平衡常數的有關計算，題目難度中等，注意（3）先根據Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，求出反應后剩余的硫酸根離子濃度，再依據濃度積計算，為易錯點．