重水（D2O）的离子积Kw=1.6×10-15，可以用pH一样的定义来规定pD=-lg[D+]，试求该温度下：①重水的pD=？②含0.01molNaOD的D2O溶液1L其pD=？③溶解0.01molDCl的D2O溶液1L其pD=？④在100mL0.25mol/L的DCl重水溶液

Question

重水（D₂O）的离子积K_w=1.6×10^-15，可以用pH一样的定义来规定pD=-lg[D⁺]，试求该温度下：
①重水的pD=？
②含0.01molNaOD的D₂O溶液1L其pD=？
③溶解0.01molDCl的D₂O溶液1L其pD=？
④在100mL0.25mol/L的DCl重水溶液中，加入50mL0.2mol/L的NaOD的重水溶液，其pD=？

Answer 1

①重水（D₂O）的离子积为K_w=c（D⁺）•c（OD^-）=1.6×10^-14，中性溶液中c（D⁺）=c（OD^-），则c（D⁺）=√(Kw)=√(1.6×10−15)=4×10^-8mol/L，pD=-lg4×10^-8=8-2lg2≈7.4，
答：重水的pD=7.4；
②该NaOD的D₂O溶液的浓度为0.01mol/L，OD^-离子的浓度为：c（D⁺）=(1.6×10−15)/(0.01)mol/L=1.6×10^-13mol/L，则pD=-lg1.6×10^-13=-lg16×10^-14=14-4lg2≈12.8，
答：含0.01molNaOD的D₂O溶液1L其pD=12.8；
③溶解0.01molDCl的D₂O溶液1L，该溶液中D⁺离子浓度为0.01mol/L，该溶液的pD=-lg0.01=2，
答：溶解0.01molDCl的D₂O溶液1L其pD=2；
④n（DCl）=0.25mol/L×0.1L=0.025mol，n（NaOD）=0.2mol/L×0.05L=0.01mol，D⁺有剩余，剩余的n（D⁺）=0.025mol-0.01mol=0.015mol，反应后溶液中，c（D⁺）=(0.015mol)/(0.1L+0.05L)=0.1mol/L，
则pD=-lg0.1=1，
答：反应后的混合液的pD=1．