基础化学第二版习题标准答案chap

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第五章 难容电解质溶液的沉淀溶解平衡 习题答案

1．何谓沉淀溶解平衡？同物质的量的BaCl 2和H 2SO 4混合溶液中，含有哪些离子？这些离子浓度之间存在着哪些关系？

答：难溶电解质溶解和沉淀速度相等，固体的量和溶液中分子或离子的量不再改变的状态，称为沉淀溶解平衡。

Ba 2+、Cl -、-

24SO 、H +、OH -

θsp 242]][SO [B a K =-+，θw -]][OH [H K =+等

2．活度积、溶度积、离子积之间有何区别与联系？

答：活度积、溶度积指平衡状态下的活度积或浓度积，对给定的难溶电解质其活度积只与温度有关，溶度积不但与温度有关，还和溶液离子强度有关，对于MA 型难溶电解质：

(MA))

(A )(M (MA)

θ

sp θap K K =?-+γγ。离子积指任意状态下的浓度积，其值是任意的。

3．无副反应时，沉淀的溶度积与溶解度有何关系？溶度积小的物质，它的溶解度是否一定小？举例说明。

答：θθsp )

A (M c n m K s n

m n

m n m +=

不同类型难溶电解质的溶解度不能根据溶度积数值大小直接判断。溶度积小的物质，它的溶解度是不一定小，如Ag 2CrO 4与AgCl 。

4．除了沉淀物质本性以外，影响沉淀溶解度的主要因素有哪些？

答：除了沉淀物质本性以外，影响沉淀溶解度的主要因素还有：同离子效应、盐效应、酸碱效应、配位效应等。

5．判断下列操作中可能发生的反应和现象并予以解释。 （1）将少量CaCO 3固体放入稀HCl 中。 （2）将少量Mg(OH)2放入NH 4Cl 溶液中。

（3）向少量MnSO 4溶液中加入数滴饱和H 2S 水溶液，再逐滴加入2mol ·L -1的氨水。 （4）向盛少量PbS 固体的试管中，滴入H 2O 2溶液。 （5）向盛少量AgCl 沉淀的试管中，滴入KI 溶液。

（6）向盛少量Cu(OH)2沉淀的试管中，滴入2mol ·L -1NH 3·H 2O 溶液。

答：（1）CaCO 3固体溶解，有无色无味气体产生。

（2）Mg （OH ）2固体溶解，有无色刺激性气体产生。

（3）向少量MnSO 4溶液中加入数滴饱和H 2S 水溶液，无明显变化；再逐滴加入2mol ·L -1

的氨水，有肉色沉淀生成。原因是饱和H 2S 水溶液提供的S 2-很少，此时

(MnS)(MnS)θ

sp c K Q π，不生成MnS 沉淀；加氨水后，H 2S 解离度增大，S 2-增多，此时(MnS)(MnS)θsp c K Q φ，就会有MnS 沉淀生成。

（4）黑色固体变成白色固体。

（5）白色沉淀变成黄色沉淀。

AgCl （白）+ I -AgI （黄）+Cl -

（6）浅兰色沉淀消失，生成深兰色溶液。

Cu （OH ）2 + 4NH 3

[Cu （NH 3）4]（OH ）2

6．在含有AgCl 沉淀的饱和溶液中，加入0.10mol ·L -1下列物质时，AgCl 的溶解度如何变化？为什么？

（1）AgNO 3 （2）NaCl （3）KNO 3 （4）NH 3·H 2O

答：（1）（2）减小（同离子效应）；（3）增大（盐效应）；（4）增大（配位效应）。 7．已知25℃时12

2θ

sp 10

5.1)(Mg(OH)-?=K 。假设溶于水中的Mg(OH)2完全解离，

2H +

＋

CaCO 3(s)Ca 2+ ＋ CO 32-

H 2CO 3→CO 2+H 2O ＋

Mg(OH)2(s)Mg 2+ ＋ 2OH -

2NH 4+

2NH 3·H 2O

H 2O 2

PbS （黑）

Pb 2++S 2- SO 42- +H 2O

Pb 2++SO 42-→PbSO 4↓（白）

试计算：

（1）Mg(OH)2在纯水中的溶解度； （2）Mg(OH)2饱和溶液的pH ；

（3）Mg(OH)2在0.010mol ·L -1MgCl 2溶液中的溶解度； （4）Mg(OH)2在0.010mol ·L -1NaOH 溶液中的溶解度。 解：Mg （OH ）2

Mg 2++2OH -

（1）设Mg （OH ）2在纯水中的溶解度为s 0mol ·L -1，则：

14θ312

θ

3

2θsp 0L mol 101.14105.14

)

(Mg(OH)---??=?==c c K s

（2）[OH -]=2s 0/c θ

=2.2×10-4

pH=14.00+lg2.2×10-4=10.34

（3）设Mg （OH ）2在0.010mol ·L -1MgCl 2溶液中的溶解度为s 1mol ·L -1，则：

12

2θsp 2θ

1θ1105.1)(Mg(OH))2(010.0-?==?+K c

s c s s 1＜＜0.010，s 1+0.010≈0.010

15θ

12θ

2θsp 1L mol 101.10.010

4105.10.010

4)

(Mg(OH)---??=??=?=

c c K s

（4）设Mg （OH ）2在0.010mol ·L -1NaOH 溶液中的溶解度为s 2mol ·L -1，则：

122θ

sp 2θ2θ2105.1)(Mg(OH))010.02(-?==+?K c

s c s s 2＜＜0.010，2s 2+0.010≈0.010

18θ2

2θ

sp 2L mol 105.1(0.010))

(Mg(OH)--??==

c K s

8．将10mL0.10mol·L -1BaCl 2溶液与10mL0.20mol·L -1Na 2SO 4溶液混合，求混合溶液中各离子浓度（忽略SO 42-的水解）。

解：设混合溶液中Ba 2+的浓度为x mol·L -1。

Ba 2+ + SO 42- == BaSO 4 起始浓度/mol·L -1 10×0.10/20 10×0.20/20 即： 0.050 0.10

平衡浓度/mol·L -1 x （0.050+x ）（忽略SO 42-的水解）

)(BaSO 05004θ

sp θθK c

x .c x =+? x ＜＜0.050， x +0.050≈0.050

19-110

θ

4θ

sp L mol 102.2L 1mol 0.050

1011050

.0)

(BaSO ---??=???==

.c K x

即混合溶液中：[Ba 2+]=2.2×10-9；

[SO 42-]=0.050+2.2×10-9≈0.050； [Na +]=10×0.20×2/20=0.20； [Cl -]=10×0.10×2/20=0.10； [H +]=[OH -]=1.0×10-7。

9．某溶液中含有Fe 3+和Mg 2+，浓度均为0.010mol ·L -1，通过计算说明能否用控制溶液酸度的办法将它们分离？如何操作？

解：要使Fe （OH ）3沉淀，必须满足：

)(Fe(OH))(OH )(Fe 3θ

sp -3r 3r K c c =?+

设Fe （OH ）3开始沉淀的OH -浓度为)(OH r1-

c ，相应pH 值为pH 1，则

133

39

3

3r13θ

sp r1106.50.010

102.8)

(Fe )

(Fe(OH))(OH --+

-

?=?==c K c

pH 1 = 14 + lg6.5×10-13 =1.81

设Fe （OH ）3沉淀完毕的OH -浓度为)(OH r2-

c ，相应pH 值为pH 2，则

123

5

-39

3

3r23θsp r2106.510

1.010

2.8)

(Fe )

(Fe(OH))(OH --+

-

?=??==c K c pH 2 = 14 + lg6.5×10-12 = 2.81

要使Mg （OH ）2沉淀，必须满足：

)(Mg(OH))(OH )(Mg 2θ

sp 2r 2r K c c =?-+

设Mg （OH ）2开始沉淀的OH -浓度为)(OH r3-

c ，相应pH 值为pH 3，则

512

2r 2θsp r3102.30.010

105.1)

(Mg )

(Mg(OH))(OH --+-

?=?==

c K c

pH 3 = 14 + lg2.3×10-5 = 9.36

计算结果表明，若使溶液pH 值逐渐升高，则Fe （OH ）3先沉淀，且Fe （OH ）3沉淀

完时，Mg （OH ）2还没开始沉淀，完全可以用控制溶液酸度的办法将它们分离。操作方法：向混合溶液中，逐滴加入NaOH ，控制溶液pH 值小于7，让Fe （OH ）3沉淀完毕后过滤。

10．在50.0mL 浓度为0.0020mol ·L -1MnSO 4溶液中，加入50.0mL 浓度为0.20mol ·L -1

的氨水，（1）是否能生成Mn(OH)2沉淀？（2）若不要Mn(OH)2沉淀生成，求应先加入NH 4Cl 的最少质量。

解：（1）混合后氨水的总浓度为50.0×0.20/100.0=0.10 mol·L -1； Mn 2+浓度为50.0×0.0020/100.0=0.0010 mol·L -1。

353r θ

b 101.30.10101.8)(NH ][OH ---?=??==

c K

13

2θ

sp 92

32r 2r 2c 102.1)(Mn(OH)107.1)10(1.30.0010)(OH )(Mn )(Mn(OH)----+?=?=??=?=K c c Q φ

有Mn(OH)2沉淀生成。

（2）若不要生成Mn(OH)2沉淀，则

132θ

sp 2r 2r 2c 102.1)(Mn(OH))(OH )(Mn )(Mn(OH)--+?=?=K c c Q π

513

2r 2θ

sp r 101.40.0010

102.1)

(Mn )

(Mn(OH))(OH --+-

?=?=

c K c π

pH ＜ 14 + lg1.4×10-5 = 9.15

a

b

θa lg

p pH n n K += 9.15100.2050.0lg 9.25a

3

πn -??+

n a ＞1.3×10-2mol

若不要Mn(OH)2沉淀生成，应至少先加入NH 4Cl ：1.3×10-2×53.5=0.70g

11．将BaSO 4置于Na 2CO 3溶液中，可否发生沉淀的转化生成BaCO 3沉淀？要在100mLNa 2CO 3溶液中将0.0010molBaSO 4完全转化为BaCO 3沉淀，Na 2CO 3溶液的浓度至少多大？

解：BaSO 4+ CO 32-BaCO 3+ SO 42-

平衡常数0.04210

2.6101.1)(BaCO )(BaSO ][CO ][SO 9

103θsp 4θsp 2324

=??===----

K K K θ

当)(CO 0.042)(SO 2324-

-c c π时，就可发生沉淀的转化生成BaCO 3沉淀。

刚刚完全转化时，[SO 42-]=0.0010/0.10=0.010，则：

[CO 32-]=0.010/0.042=0.24

初始Na 2CO 3溶液的浓度至少0.24 mol ·L -1+0.010 mol ·L -1=0.25 mol ·L -1

12．某溶液中含有0.10mol ·L -1Pb 2+和0.10mol ·L -1Ni 2+，拟在控制溶液pH 的情况下，通过通入H 2S 气体并维持饱和状态来分离Pb 2+和Ni 2+，试问：溶液的pH 应控制在什么范围 [H 2S 饱和溶液浓度0.10mol ·L -1，29

θsp 109.0(PbS)-?=K ，21

θsp 10

1.1(NiS)-?=K ]？

解：要使二价金属硫化物MS 沉淀，必须满足：

(MS))(S )(M θ

sp -2r 2r K c c =?+ （1）

S 2-来源于H 2S 的解离，故：

2

θ

a2

θa122θa2θa122r ]

[H 0.10][H S][H ][S )(S ++-

-

===K K K K c （2） （2）代入（1）并整理得：

(MS)

)

(M 101.0(MS))(M 0.10][H θ

sp 2r 20θsp 2r θ

a2θa1K c K c K K +-++

?==

设PbS 沉淀完全时的H +浓度为[H +]1，则

33109.0101.0101.0][H 29

5

201=????==---+

设NiS 开始沉淀时的H +浓度为[H +]2，则

0.9510

1.10.10

101.0][H 21

202=???==--+

由计算可知，只要用HCl 维持溶液酸度在[H +]1mol ·L -1以上，即可保证Ni 2+不沉淀而Pb 2+可沉淀完全。