第四章难溶强电解质溶液的沉淀溶解平衡

1第四章难溶强电解质溶液的沉淀溶解平衡首页习题解析本章练习本章练习答案章后习题答案习题解析[TOP]例3-1在含有0.01mol·L-1［I-］和0.01mol·L-1［Cl-］的溶液中，滴加AgNO3溶液时，哪种离子最先沉淀?当第二种离子刚开始沉淀时，溶液中的第一种离子浓度为多少?(忽略溶液体积的变化)。析(1)由Ksp(AgCl)和Ksp(AgI)计算出AgCl、AgI开始沉淀时所需的Ag+最低浓度，其值较少的为先沉淀，抓住这个规律就可解些题了。(2)当第二种离子刚开始沉淀时，即表示最先沉淀的离子，［Ag+］达到第二种离子沉淀时的浓度(这是本题的关键所在)，由此可计算出溶液中的第一种离子浓度。解Ksp(AgCl)＝1.77×10-10、Ksp(AgI)＝8.51×10-17，AgCl开始沉淀时所需的Ag+最低浓度：[Ag+]＝Ksp(AgCl)/[Cl-]＝(1.77×10-10/0.01)mol·L-1＝1.77×10-8mol·L-1AgI开始沉淀时所需的Ag+最低浓度：[Ag+]＝Ksp(AgI)/[I-]＝(8.51×10-17/0.01)mol·L-1＝8.51×10-15mol·L-1计算表明，沉淀I-所需的［Ag+］远比沉淀Cl-所需的［Ag+］少，所以AgI的离子积最先达到溶度积常数而先生成淡黄色沉淀。当加入的[Ag+]＝1.77×10-8mol·L-1时，AgCl开始沉淀，此时溶液中剩余的-浓度为：[I-]＝Ksp(AgI)/[Ag+]＝(8.51×10-17/1.77×10-8)mol·L-1＝4.81×10-9mol·L-1例3-2已知某一弱酸HA的Ka=2.0×10-4（1）试计算c(HA)=0.20mol·L-1溶液的pH。（2）向上述溶液加入等体积等浓度的NH3·H2O溶液pH等于多少？已知Kb(NH3·H2O)=1.79×10-5析(1)由Ka和c(HA)的条件可知，可用一元酸的近似公式来计算[H+]，求pH值。(2)在HA溶液中加入NH3·H2O，两者会发生反应，其溶液的pH值的大小取决于反应后溶液中的物质。解（1）4100.220.0aKc500∴[H+]=4100.220.0)HA(aKc=6.32×10-3mol·L-1pH=2.202（2）HA+NH3·H2O=NH4A+H2O反应后，溶液只有NH4A，是两性物质，则pH=)])(NHlg((HA)lg[21)p(p213bwa'aaKKKKK=6.5例3-3(1)NaOH和H3PO4溶液等体积混合，测得溶液pH为4.66，溶液的渗透浓度为200mmol·L-1，求混合前NaOH和H3PO4溶液的浓度各为多少？(2)若此NaOH和H3PO4溶液以2：1的体积混合，溶液pH和渗透浓度各为多少？(已知H3PO4：pKa1=2.12；pKa2=7.21；pKa3=12.67)析(1)NaOH和H3PO4溶液等体积混合，由pH=4.66知混合后只有NaH2PO4，那么NaOH和H3PO4浓度相等，再由混合溶液渗透浓度求得NaOH和H3PO4溶液的浓度。(2)NaOH和H3PO4以2：1体积混合，可计算出溶液pH和渗透浓度。解(1)因NaOH和H3PO4溶液等体积混合后pH=4.66=(pKa1+pKa2)，可判断混合溶液只含有NaH2PO4，因此混合前NaOH和H3PO4浓度相等，又混合溶液的渗透浓度为200mmol·L-1，即2×c(NaH2PO4)=200mmol·L-1c(NaH2PO4)=0.1mol·L-1根据c(NaH2PO4)推出混合前c(NaOH)=0.2mol·L-1，c(H3PO4)=0.2mol·L-1(2)NaOH和H3PO4溶液以2：1的体积混合发生的反应为：2NaOH+H3PO4Na2HPO4+2H2O由于混合前c(NaOH)=0.2mol·L-1，c(H3PO4)=0.2mol·L-1，混合后溶液只含有Na2HPO4，浓度为c(Na2HPO4)=(2/3)×0.2mol·L-1因此溶液的渗透浓度为3×(2/3)×0.2×1000mmol·L-1=400mmol·L-1由于混合溶液只含有Na2HPO4两性物质，pH=(pKa2+pKa3)/2=(7.21+12.67)/2=9.94例3-4在0.100mol·L-1HA溶液的解离度为1.32%，(1)计算HA的解离常数。(2)如果在1.00L该溶液中加入固体NaA(不考虑溶液体积变化)，使其浓度为0.100mol·L-1，计算溶液的［H+］和解离度。析(1)由HA的浓度和解离度，可计算出HA溶液平衡后[H+]、[A-]、[HA]，再通过Ka=[H+][A-]/[HA]即可计算出HA的解离常数。(2)可先通过计算加入固体NaA后的[A-]和[HA]，则用α=[H+]/c(HA)和[H+]=Ka·[HA]/[A-]计算溶液的[H+]和解离度。注意：计算加入固体NaA后的[A-]和[HA]时，要用简化处理，否则计算很烦琐，且没有必要。解(1)0.100mol·L-1HA溶液的解离度α为1.32%，溶液解离平衡时，[H+]=[A-]=1.33%×0.100mol·L-1=1.32×10-3mol·L-13则Ka=[H+][A-]/[HA]=(1.32×10-3)2/0.100=1.74×10-5(2)当加入NaA后，HA的解离则如下式进行HA+H2OH3O++A-平衡时0.100-[H+]≈0.100(mol·L-1)［H+］0.100+[H+]≈0.100(mol·L-1)根据[H+][A-]/[HA]=Ka[H+]=Ka·[HA]/[A-]=(1.74×10-5×0.100/0.100)mol·L-1=1.74×10-5mol·L-1α=[H+]/c(HA)=1.74×10-5mol·L-1/0.100mol·L-1=1.74×10-4=0.0174%例3-5有一固体混合物，仅由NaH2PO4和Na2HPO4组成，称取该混合物1.91g，用水溶解后，用容量瓶配成100.0ml，测得该溶液的凝固点为-0.651℃（1）试计算该溶液的pH，（2）计算溶液的渗透浓度（忽略离子强度的影响）。(已知H3PO4的pKa1=2.12、pKa2=7.21、pKa3=12.67；Mr(NaH2PO4)=120.0，Mr(Na2HPO4)=141.9；Kf=1.86K·kg·mol-1)析（1）由溶液的凝固点为-0.651℃，再根据△Tf=∑Kf·ic，结合NaH2PO4和Na2HPO4的质量为1.91g，就可计算出c(NaH2PO4)和c(Na2HPO4)，再由的Ka2表达式可计算出氢离子的浓度，从而计算溶液的pH值。（2）由c(NaH2PO4)和c(Na2HPO4)可计算溶液的渗透浓度。本题的关键是应用稀溶液的依数性的凝固点降低值来计算浓度，再由解离平衡常数计算[H+]，得出pH值。由浓度可求出溶液的渗透浓度。解（1）设混合物中NaH2PO4为ygNa2HPO4则为(1.91-y)g根据△Tf=∑Kf·ic=M(2×).y.y91419113120Kf=0.651K解得y=1.20gNaH2PO4为1.91g-1.20g=0.71g则c(NaH2PO4)=L100.0molg120g20.110.100mol·L-1c(Na2HPO4)=L100.0molg9.141g71.01=0.050mol·L-1∵H2PO4-H++HPO42-4Ka2=0.1000.050][H]PO[H]][HPO[H4224pH=-lg[H+]=-lg(2×Ka2)=6.91（2）溶液的渗透浓度为：2×c(NaH2PO4)+3×c(Na2HPO4)=350mmol·L-1例3-6将500mlc(AlCl3)=0.2mol·L-1和500mlc(NH3·H2O)=0.2mol·L-1混合，求：(1)混合后溶液是否有沉淀生成？请通过计算加以说明。(2)若有沉淀要加入多少克NH4Cl，才能使溶液无Al(OH)3沉淀?（忽略加入NH4Cl固体引起的体积变化）（已知Ksp,Al(OH)3=3.70×10-15，Kb=1.75×10-5，M(NH4Cl)=53.5）析(1)先求出混合后[Al3+]和[OH-]，尤其关键的是要通过c(NH3·H2O)一元弱碱的简化计算公式求出[OH-]，可由IP=[Al3+][OH-]3求出离子积，与Ksp比较，即可判断有无沉淀生成。(2)要通过c(NH3·H2O)和[NH4+]来计算[OH-]，这个[OH-]必须小于Al(OH)3沉淀所需要的[OH-]。解(1)对于混合溶液，∵cKb＞＞20KWc/Kb＞500∴[OH-]=)NH(3cKb=1.01075.15mol·L-1=1.32×10-3mol·L-1IP=[Al3+][OH-]3=22.0×(1.32×10-3)3=2.32×10-10＞Ksp有沉淀生成(2)要使沉淀溶解，设加入xgNH4Cl，则[NH4+]=L1molg5.53xg1要使无Al(OH)3↓，则：[OH-]≤22.03Ksp=1.01070.3315mol·L-1=3.33×10-5mol·L-∴[NH4+]=]OH[)OHNH(23bcK=551033.31.01075.1mol·L-1=0.0526mol·L-1x=0.0526mol·L-1×1L×53.5g·mol-1=2.81g本章练习[TOP]判断题选择题填空题问答题计算题一、判断题（对的打√，错的打×）1.Debye—Hückel极限定律的数学表达式是：fAZZ。()2.在BaSO4饱和溶液中加入Na2SO4溶液，产生BaSO4沉淀，这是因为溶液中仅有同离子效应，使BaSO4溶解度降低。()53.强电解质的离解度反映了溶液中离子间相互牵制作用的大小。()4.HAc的酸性比HCN强，所以CN-的碱性比Ac-强。()5.Fe(H2O)5(OH)2+的共轭碱是Fe(H2O)4(OH)2+。()6.离解度大的酸溶液中H+浓度一定大。()7.0.1mol/L的NaCl溶液的△Tf值是0.1mol/L蔗糖溶液的2倍。()8.0.1mol/L的HAc离解常数为1.76×10-5，0.2mol/L的HAc离解常数为2×1.76×10-5。()9.将10ml0.1mol/LHAc溶液稀释到100ml，由于离解度增大，氢离子浓度必然增大。()10.两种难溶强电解质，溶解度大的溶度积也大。()11.由于存在离子氛和离子对，所以强电解质在水溶液中不能全部离解。()12.HAc溶液中加入NaAc，此时溶液中既存在同离子效应，也存在盐效应，但HAc的离解度减小。()13.离解理论和质子理论对酸碱的定义不同，但在水溶液中它们的实际效果一致。()14.根据质子理论H+、HCl、NH3、NH4+、HPO42-都可以看作酸。()15.一元弱酸水溶液的[H+]，无论其浓度大小，都是由它在溶液中的离解度决定的()16.水解过程就是水的自离解过程。()17.如果难溶电解质溶在水中的部分是全部离解的，那么处理它们在溶液中的离解平衡可以按强电解质处理。()18.电解质溶液和金属导体导电机理是一样的。()19.难溶电解质溶解度主要取决于溶液中电解质本身和离子浓度，与溶液酸度无关。()20.[H+]＝aacK的应用范围是有限制的，即ca/Ka500。()二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出）[TOP]1.NH3的共轭酸为()A.NH3B.NH2-C.NH4+D.NH2OH2.计算酸的离解度，通常用离解平衡的平衡浓度而不用活度，这是因为()A.活度和浓度是一回事B.稀溶液中误差不大C.活度和浓度成正比D.活度不能测定3.下列哪对不属共轭酸碱对()A.NH4+，NH3B.HF，H2F+C.NH3，NH2-D.H3O+，OH-4.一种酸的强度与它在水溶液中的哪一种数据有关()A.浓度B.离解度C.离解常数D.溶解度5.在含有