单选题
900.90℃时水的离子积K=3.8×10-13,该温度时纯水的pH值[ ]。
A
等于7
B
小于7
C
大于7
D
无法确定
答案解析
正确答案:B
解析:
**解析:**
1. **理解水的离子积常数 ($K_w$) 与温度的关系**
水的电离是一个吸热过程:$\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{OH}^-$。
当温度升高时,平衡向正反应方向移动,导致水中氢离子浓度 $[\text{H}^+]$ 和氢氧根离子浓度 $[\text{OH}^-]$ 同时增大,因此水的离子积常数 $K_w = [\text{H}^+] \cdot [\text{OH}^-]$ 也随之增大。
* 在常温(25℃)下,$K_w = 1.0 \times 10^{-14}$,此时纯水的 $\text{pH} = 7$。
* 题目中给出温度为 90℃,$K_w = 3.8 \times 10^{-13}$。因为 $3.8 \times 10^{-13} > 1.0 \times 10^{-14}$,说明该温度下水的电离程度大于常温。
2. **计算纯水中的 $[\text{H}^+]$**
在纯水中,水电离出的氢离子和氢氧根离子浓度相等,即 $[\text{H}^+] = [\text{OH}^-]$。
根据 $K_w$ 的定义:
$$ [\text{H}^+]^2 = K_w = 3.8 \times 10^{-13} $$
$$ [\text{H}^+] = \sqrt{3.8 \times 10^{-13}} = \sqrt{38 \times 10^{-14}} \approx 6.16 \times 10^{-7} \, \text{mol/L} $$
3. **计算 pH 值并判断范围**
$$ \text{pH} = -\lg[\text{H}^+] = -\lg(6.16 \times 10^{-7}) $$
$$ \text{pH} = 7 - \lg(6.16) $$
因为 $\lg(6.16) > 0$(实际上 $\lg 6.16 \approx 0.79$),所以:
$$ \text{pH} \approx 7 - 0.79 = 6.21 $$
显然,$6.21 < 7$。
4. **结论分析**
* 虽然 pH < 7,但此时 $[\text{H}^+] = [\text{OH}^-]$,水仍然呈**中性**。
* pH = 7 仅在 25℃ 左右时代表中性。随着温度升高,中性点的 pH 值会降低。
* 因此,90℃ 时纯水的 pH 值小于 7。
故正确答案为 **B**。
相关知识点:
90℃纯水pH小于7
题目纠错
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