
已知NaHSO4在水中的电离方程式为:NaHSO4==Na++H++SO42-。某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入 NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH为2。对于该溶液,下列叙述中不正确的是 [ ] A. 该温度高于25℃ B. c(H+)=c(OH-)+c(SO42-) C. 水电离出来的c(H+)=1×10-10mol·L-1 D. 该温度下加入等体积pH=12的NaOH溶液可使反应后的溶液恰好呈中性
我们先来分析题目信息。
1. 理解背景
蒸馏水在 25℃ 时 pH = 7。
这里蒸馏水初始 pH = 6,说明此时 Kw>10−14,温度高于 25℃。
NaHSO₄ 完全电离:NaHSO₄ → Na⁺ + H⁺ + SO₄²⁻,因此它相当于加入强酸(H⁺ 来源),使 pH 从 6 降为 2。
2. 各选项分析
A. 该温度高于 25℃
初始蒸馏水 pH = 6 ⇒ c(H⁺) = 1×10⁻⁶ mol/L
Kw=c(H+)×c(OH−)=(1×10−6)2=1×10−12
在 25℃ 时 Kw=1×10−14,现在 Kw 更大 ⇒ 温度高于 25℃。
A 正确。
B. c(H⁺) = c(OH⁻) + c(SO₄²⁻)
从电荷守恒考虑:
c(H+)+c(Na+)=c(OH−)+2c(SO₄²⁻)
Na⁺ 和 SO₄²⁻ 来自 NaHSO₄,设 cNaHSO₄=c,则:
c(Na+)=cc(SO₄²⁻)=c
电荷守恒:
c(H+)+c=c(OH−)+2cc(H+)=c(OH−)+cc=c(SO₄²⁻)
所以 c(H+)=c(OH−)+c(SO₄²⁻) 成立。
B 正确。
C. 水电离出来的 c(H⁺) = 1×10⁻¹⁰ mol/L
“水电离出来的 c(H⁺)”指的是水自身电离产生的 H⁺ 浓度(等于溶液中 OH⁻ 浓度)。
最终溶液 pH = 2 ⇒ c(H⁺)_{总} = 1×10⁻² mol/L
由 Kw=1×10−12:
c(OH−)=c(H+)总Kw=1×10−21×10−12=1×10−10 mol/L
在水溶液中,OH⁻ 全部来自水的电离,且水每电离出一个 H₂O → H⁺ + OH⁻,水电离出的 H⁺ 浓度在数量上等于 OH⁻ 浓度。
因此水电离的 c(H+)water=c(OH−)=1×10−10 mol/L。
C 正确。
D. 加入等体积 pH=12 的 NaOH 溶液可使反应后的溶液恰好呈中性
最终溶液 pH = 2 ⇒ c(H⁺) = 0.01 mol/L,体积记作 V。
pH=12 的 NaOH 溶液 c(OH⁻) 是多少?
此温度下 Kw=10−12,pH=12 ⇒ c(H⁺) = 10⁻¹² mol/L ⇒ c(OH⁻) = Kw/10−12=10−12/10−12=1 mol/L。
所以 NaOH 溶液 c(OH⁻) = 1 mol/L(非常高)。
等体积加入,则加入的 OH⁻ 物质的量 = 1 mol/L × V。
原溶液中 H⁺ 物质的量 = 0.01 mol/L × V。
OH⁻ 远远过量,会使溶液呈强碱性,不可能中性。
如果想达到中性,需 H⁺ 与 OH⁻ 等物质的量反应:
设原溶液体积 V,需加 NaOH 体积 x:
原溶液 H⁺ 物质的量 0.01V mol,
OH⁻ 物质的量 1×x mol
令 0.01V = 1×x ⇒ x = 0.01V
即需要 0.01V 体积的该 NaOH 溶液,不是等体积。等体积会过量太多。
D 错误。
因此不正确是 D。
D