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第33 讲 水的电离和溶液的酸碱性
1.最近《科学》杂志评出“十大科技突破”,其中“火星上‘找’到水的影子”名列第一。下列关于水
的说法中正确的是( )
A.水的离子积不仅只适用于纯水,升高温度一定使水的离子积增大
B.水的电离和电解都需要电,常温下都是非自发过程
C.水中氢键的存在既增强了水分子的稳定性,也增大了水的沸点
D.加入电解质一定会破坏水的电离平衡,其中酸和碱通常都会抑制水的电离
【答案】A
【解析】A.水的离子积不仅只适用于纯水,也适应于水溶液,因为水的电离是吸热的,所以升高温度,
水电离平衡正向移动,一定使水的离子积增大,故正确;
B.水的电离不需要电,常温下是自发过程,故错误;
C.水中氢键存在于分子之间,不影响水分子的稳定性,氢键增大了水的沸点,故错误;
D.加入电解质不一定会破坏水的电离平衡,如强酸强碱盐不会影响水的电离平衡,故错误。
故选A。
2.25℃时,pH=2 的HCl 溶液中,由水电离出的H+离子浓度是
A.1×10-7mol/L
B.1×10-12mol/L
C.1×10-2mol/L
D.1×10-14mol/L
【答案】B
【解析】25℃,pH=2 的HCl 溶液中,[H+] =0.01mol/L, 由于Kw=[H+][OH-]= 1×10-14 mol2·L-2 ,则[OH
-] =
,HCl 溶液中OH-全部来自水的电离,即水电离出的[H+]=[OH-] =
。
故选B。
3.25℃时,水的电离达到平衡:H2O
H++OH-,△H>0,下列叙述正确的是
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低
B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,Kw不变
C.向水中加入少量固体CH3COONa,平衡逆向移动,c(H+)降低
D.将水加热,Kw不变,pH 不变
【答案】B
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【解析】A.向水中加入稀氨水,一水合氨电离产生OH-使溶液中c(OH-)增大,导致水的电离平衡逆向移
动,但平衡移动是微弱的,最终达到平衡时溶液c(OH-)增大,A 错误;
B.硫酸氢钠是强酸的酸式盐,完全电离产生H+,使溶液中c(H+)增大,但由于溶液的温度不变,故水的离
子积常数Kw不变,B 正确;
C.向水中加入少量固体CH3COONa,CH3COO-消耗水电离产生的H+,使水的电离平衡正向移动,最终达
到平衡时,溶液中c(H+)降低,C 错误;
D.将水加热,水的电离平衡正向移动,c(H+)、c(OH-)都增大,因而Kw增大,pH 减小,D 错误;
故合理选项是B。
4.浓度均为0.1mol/L 的NaOH 溶液与氨水相比较,下列结论正确的是( )
A.中和HCl 的物质的量相同
B.两溶液中所含的OH-数目相同
C.NaOH 溶液中c(H+)小
D.氨水中c(OH-)大
【答案】C
【解析】A.两溶液的浓度虽然相等,但体积不确定,因此溶液中溶质的物质的量是不确定的,物质的反
应是以物质的量为标准进行计算的,因此中和HCl 的量是不确定的,故A 错误;
B.因为题意中只是知道两溶液的浓度,不知道溶液的体积,故无法确定溶液中溶质的物质的量,则两溶
液中所含的OH-的物质的量不确定,离子的数目也不确定,故B 错误;
C.NaOH 溶液与氨水的浓度均为0.1mol/L,氢氧化钠是强电解完全电离,一水合氨是弱电解质部分电离,
因此氢氧化钠溶液中的氢氧根离子的浓度比氨水中的大,根据水的离子积常数,一定温度下,Kw=c(H
+)•c(OH-),c(OH-)越大,c(H+)越小,故NaOH 溶液中c(H+)浓度小,故C 正确;
D.根据对C 的分析,氢氧化钠溶液中c(OH-)大,氨水溶液中c(OH-)小,故D 错误。
故答案选C
。
5.对 0.1 mol·L-1 醋酸溶液在25 ℃下的稀释过程,不正确的是
A.醋酸的电离平衡常数不变
B.溶液中c(H+)减小
C.c(H+)/c(CH3COOH)增大
D.醋酸溶液中所有离子的浓度均减少
【答案】D
【解析】A.电离平衡常数只受温度影响,温度不变,则电离平衡常数不变,故A 说法正确;
B.醋酸属于弱电解质,存在电离平衡,加水稀释,促进电离,但c(H+)减小,故B 说法正确;
C.加水稀释促进醋酸的电离,n(H+)增大,n(CH3COOH)减小,同一溶液,溶液体积相同,即浓度之比等于
物质的量之比,因此加水稀释,此比值增大,故C 说法正确;
D.根据水的离子积,Kw=c(H+)×c(OH-),加水稀释,Kw 不变,c(H+)降低,c(OH-)增大,故D 说法错误;
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故选D。
6. 25 ℃时,水溶液中c(H+)与c(OH-)的变化关系如图所示,下列判断错误的是( )
A.ac 曲线上的任意一点都有c(H+)·c(OH-)=10-14
B.bd 线段上任意一点对应的溶液都呈中性
C.d 点对应溶液的温度高于25 ℃,pH<7
D.c 点溶液不可能是盐溶液
【答案】D
【解析】ac 曲线上的任意一点,由于温度相同,所以水的离子积常数相同,根据b 点可知,
c(H+)·c(OH-)=10-14,A 项正确;bd 线段上任意一点都满足c(H+)=c(OH-),溶液一定呈中性,B 项正确;
d 点时,c(H+)=c(OH-)=1×10-6 mol·L-1>1×10-7 mol·L-1,溶液的pH=6,水的电离为吸热反应,所以d
点温度高于25 ℃,C 项正确;在c 点c(H+)=1×10-8 mol·L-1,c(OH-)=1×10-6 mol·L-1,溶液显碱性,而
醋酸钠溶液显碱性,所以c 点可能为醋酸钠溶液,D 项错误。
7.能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的操作是 ( )
A.向水中投入一小块金属钠
B.将水加热煮沸
C.向水中通入二氧化碳气体
D.向水中加食盐晶体
【答案】C
【解析】A 项,钠与水电离产生的H+反应生成H2,促进水的电离,使c(H+)减小,c(OH-)增大;B 项,加
热能促进水的电离,c(H+)、c(OH-)均增大,但c(H+)=c(OH-);C 项,CO2+H2OH2CO3,H2CO3H+
+HCO 使c(H+)增大,抑制水的电离,且使c(H+)>c(OH-);D 项,加入食盐对水的电离无影响,且c(H+)
=c(OH-)。
8.室温下,在pH=12 的某溶液中,分别有甲、乙、丙、丁四位同学计算出由水电离出的c(OH-)的数据
分别为:甲:1.0×10-7 mol·L-1;乙:1.0×10-6 mol·L-1;丙:1.0×10-2 mol·L-1;丁:1.0×10-12 mol·L-1。
其中你认为可能正确的数据是 ( )
A.甲、乙
B.乙、丙
C.丙、丁
D.乙、丁
【答案】C
【解析】 如果该溶液是一种强碱(例如NaOH)溶液,则该溶液的OH-首先来自于碱(NaOH)的电离,水的
电离被抑制,c(H+)=1×10-12 mol·L-1,所以这些H+都来自于水的电离,水电离时当然同时提供相同物质
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的量的OH-,所以丁是对的。如果该溶液是一种强碱弱酸盐溶液,则该溶液之所以呈碱性是由于盐中弱酸
根水解的缘故。水解时,弱酸根离子与水反应生成弱酸和OH-,使溶液中c(OH-)>c(H+),溶液中的OH-
由水电离所得,所以丙也是正确的。
9.常温下,分别向体积相同、浓度均为1 mol·L-1的HA、HB 两种酸溶液中不断加水稀释,酸溶液的pH
与酸溶液浓度的对数(lg c)间的关系如图。下列对该过程相关分析正确的是( )
A.HB 的电离常数(Ka)数量级为10-3
B.其钠盐的水解常数(Kh)大小关系是:NaB>NaA
C.a、b 两点溶液中,水的电离程度:b<a
D.当lg c=-7 时,两种酸溶液均有pH=7
【答案】B
【解析】 由图可知,b 点时HB 溶液中c=10-3 mol·L-1,溶液中c(H+)=10-6 mol·L-1,c(B-)=10-6
mol·L-1,则HB 的电离常数Ka==10-9,故A 错误;同理,HA 的电离常数Ka==10-5>HB 的电离常数,
则HB 的酸性弱于HA,酸越弱对应的盐水解能力越强,水解程度越大,钠盐的水解常数越大,故B 正确;
a、b 两点溶液中,a 点酸性强,抑制水的电离程度大,水的电离程度:b>a,故C 错误;当lg c=-7 时,
HB 中c(H+)= mol·L-1=10-1 mol·L-1,HA 中c(H+)= mol·L-1=10 mol·L-1,pH 均不为7,故D 错误。
10.已知水在25 ℃和95 ℃时,其电离平衡曲线如图所示:
(1)25 ℃时,将pH=9 的NaOH 溶液与pH=4 的硫酸溶液混合,所得混合溶液的pH=7,则NaOH 溶液与硫
酸溶液的体积比为__________。
(2)95 ℃时,若100 体积pH=a 的某强酸溶液与1 体积pH=b 的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则a 与b 之
间应满足的关系是__________。
(3)曲线A 所对应的温度下,pH=2 的HCl 溶液和pH=11 的某BOH 溶液中,若水的电离程度分别用α1、α2
表示,则α1__________α2(填“大于”“小于”“等于”或“无法确定”)。
(4)曲线B 对应的温度下,将0.02 mol·L-1 Ba(OH)2溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合后,混
合溶液的pH=________。
【答案】 (1)10∶1 (2)a+b=14 (3)小于 (4)10
【解析】 (1)25 ℃时,pH=9 的NaOH 溶液,c(OH-)=10-5 mol·L-1;pH=4 的H2SO4溶液,
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c(H+)=10-4 mol·L-1;若所得混合溶液的pH=7,则c(OH-)·V(NaOH)=c(H+)·V(H2SO4)。故NaOH 溶液与
H2SO4溶液的体积比为V(NaOH)∶V(H2SO4)=c(H+)∶c(OH-)=10∶1。
(2)95 ℃时,水的离子积常数Kw=10-12。100 体积pH=a 的某强酸溶液中n(H+)=100×
10-a mol=102-a mol,1 体积pH=b 的某强碱溶液中n(OH-)==10b-12 mol。混合后溶液呈中性,102-a mol
=10b-12 mol,2-a=b-12,所以a+b=14。
(3)曲线A 所对应的温度是25 ℃,pH=2 的HCl 溶液,c 水(H+)=10-12 mol·L-1;pH=11 的某BOH 溶液中
c 水(H+)=10-11 mol·L-1;水电离产生的H+的浓度越大,水的电离程度就越大,则α1<α2。
(4)混合溶液中c(OH-)==0.01 mol·L-1。由于该温度下水的离子积常数Kw=10-12,所以c(H+)=10-10
mol·L-1,所得混合液的pH=10。
1.常温下,下列各组离子一定能在指定溶液中大量共存的是( )
A.使酚酞变红色的溶液中:Na+、Al3+、SO
、Cl-
B.
=1×10-13 mol·L-1的溶液中:NH 、Ca2+、Cl-、NO
C.与Al 反应能放出H2的溶液中:Fe2+、K+、NO 、SO
D.由水电离的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液中:K+、Na+、AlO 、CO
【答案】B
【解析】A.使酚酞变红色的溶液显碱性,而Al3+在碱性条件下不能大量存在,故A 错误;
B.
=1×10-13mol·L-1的溶液中显酸性,各离子之间不发生反应,也不与氢离子反应,可以大量共存,
故B 正确;
C.与铝反应放出氢气的溶液可能显酸性也可能显碱性,若溶液显碱性,亚铁离子不能大量共存,若溶液
显酸性,Fe2+和NO 不能大量共存,故C 错误;
D.由水电离的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液中水的电离受到抑制,溶液可能显酸性也可能显碱性,如果
显酸性,偏铝酸根离子和碳酸根离子不能大量共存,故D 错误。
综上所述答案为B。
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2.在25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的H+浓度为1×10-13mol·L-1,下列有关该溶液的叙述,正确的是
( )
A.该溶液可能呈酸性
B.该溶液一定呈碱性
C.该溶液的pH 一定是1
D.该溶液的pH 不可能为13
【答案】A
【解析】在25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的c(H+)为1×10-13 mol·L-1<1×10-7 mol·L-1,说明溶液中的
溶质抑制水的电离,溶质为酸或碱,溶液可能呈酸性或碱性,A 正确,B 错误;如果该溶液呈酸性,则溶
液的pH=1,如果该溶液呈碱性,则溶液的pH=13,C、D 错误。
3.已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4===Na++H++SO。某温度下,向c(H+)=1×10-6 mol·L-1
的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的c(H+)=1×10-2mol·L-1。下列对该溶液的叙述
不正确的是 ( )
A,该温度高于25 ℃
B.由水电离出来的H+的浓度为1×10-10 mol·L-1
C.加入NaHSO4晶体抑制水的电离
D.取该溶液加水稀释100 倍,溶液中的c(OH-)减小
【答案】D
【解析】 该温度下蒸馏水中c(H+)=1×10-6 mol·L-1,大于25 ℃时纯水中c(H+),该温度高于25 ℃,A
正确;此温度下KW=1×10-12,该NaHSO4溶液中c(OH-)==1×10-10mol·L-1,由水电离出的c(H+)与溶液
中的c(OH-)相等,为1×10-10 mol·L-1,B 正确;加入NaHSO4后,NaHSO4电离出的H+抑制了水的电离,
C 正确;加水稀释时,c(H+)减小,而KW不变,c(OH-)增大,D 错误。
4.某温度下,pH=11 的氨水和NaOH 溶液分别加水稀释100 倍,溶液的pH 随溶液体积变化的曲线如图所
示,据图判断错误的是 ( )
A.a 的数值一定大于9
B.Ⅰ为氢氧化钠溶液稀释时溶液的pH 变化曲线
C.完全中和稀释后相同体积的两溶液时,消耗相同浓度的稀硫酸的体积V(NaOH)<V(氨水)
D.稀释后氨水中水的电离程度比NaOH 溶液中水的电离程度大
【答案】D
【解析】 pH=11 的氢氧化钠溶液加水稀释至原体积的100 倍时,pH=9,而一水合氨为弱电解质,加水
促进电离,则a 的数值一定大于9,故A 正确;Ⅰ为氢氧化钠溶液稀释时溶液的pH 变化曲线,故B 正确;
由于氨水浓度较大,则完全中和稀释后相同体积的两溶液时,消耗相同浓度的稀硫酸的体积V(NaOH 溶
掖)<V(氨水),故C 正确;稀释后氨水中氢氧根离子浓度较大,则水的电离程度较小,故D 错误。
5.关于室温下pH 相同、体积相同的氨水与氢氧化钠两种稀溶液,下列叙述正确的是( )
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A.氨水中的c(NH)与NaOH 溶液中的c(Na+)相同
B.温度均升高20 ℃(不考虑挥发),两溶液的pH 均不变
C.加水稀释相同的倍数后,两种溶液的pH 相同
D.与等物质的量浓度的盐酸反应,恰好中和时所消耗的盐酸的体积相同
【答案】A
【解析】 温度升高20 ℃,促进NH3·H2ONH+OH-正向移动,c(OH-)增大,pH 增大,NaOH 溶液pH
不变,故B 错误;pH 相同的氨水与NaOH 两种稀溶液,加水稀释相同的倍数后,促进NH3·H2O 的电离,
所以氨水中c(OH-)大,两种溶液的pH 不相同,故C 错误;pH 相同、体积相同,与等物质的量浓度的盐酸
反应,氨水所消耗的盐酸的体积大,故D 错误。
6.在两个密闭的锥形瓶中,0.05 g 形状相同的镁条(过量)分别与2 mL 2 mol·L-1的盐酸和醋酸反应,测得容
器内压强随时间的变化曲线如图。下列说法正确的是( )
A.①代表的是盐酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化曲线
B.任意相同时间段内,盐酸与Mg 反应的化学反应速率均快于醋酸与Mg 反应的化学反应速率
C.反应中醋酸的电离被促进,两种溶液最终产生的氢气总量基本相等
D.1 mol·L-1 NaOH 溶液完全中和上述两种酸溶液,盐酸消耗NaOH 溶液的体积更大
【答案】C
【解析】 2 mL 2 mol·L-1的盐酸和醋酸,盐酸中c(H+)大,与镁条反应的速率快,相同时间内产生的氢
气多,容器内压强大,反应先结束,故②代表的是盐酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化曲线,故A
错误;从图像可以看出,100 s 后,醋酸与镁的反应速率更大,此时盐酸与镁已接近反应结束,c(H+)较小,
反应速率较小,故B 错误;由于盐酸和醋酸的浓度和体积均相同,则二者物质的量相同,故反应结束时,
产生的氢气总量基本相等,用1 mol·L-1 NaOH 溶液完全中和上述两种酸溶液时,盐酸与醋酸消耗NaOH 溶
液的体积相等,故C 正确、D 错误。
7.改变0.1mol·L-1二元弱酸H2A 溶液的pH,溶液中的H2A、HA-、A2-的物质的量分数δ(X)随pH 的变化
如图所示[已知δ(X)=]。下列叙述错误的是 ( )
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A.pH=1.2 时, c(H2A)=c(HA-)
B.lg[K2(H2A)]=-4.2
C.pH=2.7 时,c(HA-)>c(H2A)=c(A2-)
D.pH=4.2 时,c(HA-)=c(A2-)=c(H+)
【答案】D
【解析】 本题考查水溶液中的离子平衡。解答本题的关键是明确δ(X)与溶液pH 的对应关系,以及
H2A、HA-、A2-的浓度与pH 的大小关系。从图象中可以看出pH=1.2 时,δ(H2A)=δ(HA-),则c(H2A)=
c(HA-),A 项正确;根据HA-H++A2-,可确定K2(H2A)=,从图象中可以看出pH=4.2 时,δ(HA-)
=δ(A2-),则c(HA-)=c(A2-),即lg[K2(H2A)]=lgc(H+)=-4.2,B 项正确;从图象中可以看出pH=2.7 时,
δ(HA-)>δ(H2A)=δ(A2-),则c(HA-)>c(H2A)=c(A2-),C 项正确;从图象中可以看出pH=4.2 时,δ(HA-)
=δ(A2-),则c(HA-)=c(A2-)≈0.05 mol·L-1,而c(H+)=10-4.2mol·L-1,D 项错误。
8.常温下,向50 mL 溶有0.1 mol Cl2的氯水中滴加2 mol·L-1的NaOH 溶液,得到溶液pH 随所加NaOH 溶
液体积的变化图像如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.若a 点pH=4,且c(Cl-)=m·c(ClO-),则Ka(HClO)=
B.若x=100,b 点对应溶液中:c(OH-)>c(H+),可用pH 试纸测定其pH
C.若y=200,c 点对应溶液中:c(OH-)-c(H+)=2c(Cl-)+c(HClO)
D.b~c 段,随NaOH 溶液的滴入,逐渐增大
【答案】C
【解析】本题通过Cl2与NaOH 反应的相关图像分析,考查电离平衡、盐类水解及微粒浓度关系等。pH=4
时,c(H+)=10-4mol·L-1,设c(ClO-)=a mol·L-1,则c(Cl-)=ma mol·L-1,根据得失电子守恒知c(HClO)
=(ma-a)mol·L-1,故Ka(HClO)===,A 项错误。Cl2与NaOH 反应生成的NaClO 具有漂白性,故不能用
pH 试纸测定反应后溶液的pH,B 项错误。y=200 时,NaOH 过量,Cl2全部参与反应,生成等物质的量的
NaClO 和NaCl,ClO-部分水解:ClO-+H2OHClO+OH-,故c 点对应溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH
-)+c(Cl-)+c(ClO-)②,根据物料守恒有:c(Na+)=2[c(ClO-)+c(Cl-)+c(HClO)]③,联立①②③可得
c(OH-)-c(H+)=2c(Cl-)+c(HClO),C 项正确。b~c 段,随着NaOH 溶液的滴入,c(HClO)逐渐减小,
c(ClO-)逐渐增大,故逐渐减小,D 项错误。
9.常温下将NaOH 溶液添加到己二酸(H2X)溶液中,混合溶液的pH 与离子浓度变化的关系如图所示。下
列叙述错误的是 ( )
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A.Ka2(H2X)的数量级为10-6
B.曲线N 表示pH 与lg 的变化关系
C.NaHX 溶液中c(H+)>c(OH-)
D.当混合溶液呈中性时,c(Na+)>c(HX-)>c(X2-)>c(OH-)=c(H+)
【答案】D
【解析】 H2X 的电离方程式为H2XH++HX-,HX-H++X2-。当==1 时,即横坐标为0.0 时,
Ka1=c(H+),Ka2=c′(H+),因为Ka1>Ka2,故c(H+)>c′(H+),即pH<pH′,结合图象知,曲线N 代表第一步
电离,曲线M 代表第二步电离。Ka2≈10-5.4,A 项正确;由上述分析知,B 项正确;选择曲线M 分析,当
NaHX、Na2X 浓度相等时,溶液pH 约为5.4,溶液呈酸性,所以,NaHX 溶液中c(H+)>c(OH-),C 项正确;
电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(H-)+c(HX-)+2c(X2-),中性溶液中存在c(H+)=c(OH-),故有c(Na+)=
c(HX-)+2c(x2-),假设c(HX-)=c(X2-)或c(HX-)>c(X2-)(见C 项分析),则溶液一定呈酸性,故中性溶液中
c(HX-)<c(X2-),D 项错误。
10.下表是不同温度下水的离子积常数:
温度/℃
25
t1
t2
水的离子积常数
1×10-14
a
1×10-12
试回答以下问题:
(1) 若25<t1<t2 ,则a____________1×10 -14( 填“ >”“<” 或“ =” ) ,作此判断的理由是
____________________________________。
(2)25 ℃时,某Na2SO4溶液c(SO)=5×10-4 mol·L-1,取该溶液1 mL 加水稀释至10 mL,则稀释后溶液中
c(Na+)∶c(OH-)=____________。
(3)t2 ℃时,将pH=11 的苛性钠溶液V1 L 与pH=1 的稀硫酸V2L 混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体
积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2=________。此溶液中各种离子的浓度由大到小的顺序是
__________________________。
【答案】(1)> 水的电离是吸热过程,温度升高,水的电离程度增大,所以水的离子积增大 (2)1 000∶1
(3)9∶11 c(Na+)>c(SO)>c(H+)>c(OH-)
【解析】(1)25<t1<t2时,温度升高,促进水的电离,c(H+)=c(OH-)>1×10-7 mol·L-1,所以Kw>1×10-14。
(2)Na2SO4溶液中c(Na+)=2×5×10-4 mol·L-1=1×10-3 mol·L-1,稀释10 倍后,c(Na+)=1.0×10-4 mol·L-1,
此时溶液为中性,c(OH-)=1.0×10-7 mol·L-1,所以c(Na+)∶c(OH-)=(1.0×10-4 mol·L-1)∶(1.0×10-7
mol·L-1)=1 000∶1。
(3)根据酸、碱中和原理及pH 计算式: mol·L-1=10-2 mol·L-1,解得V1∶V2=9∶11,根据Na2SO4的化学
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式组成及反应后溶液呈酸性,推知该溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(SO)>c(H+)>c(OH
-)。
10