基础化学第五章习题解答

习题答案1．何谓沉淀溶解平衡？同物质的量的BaCl2和H2SO4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。Ba2+、Cl-、24SO、H+、OH-θsp242]][SO[BaK，θw-]][OH[HK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)θspθapKK。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(McnmKsnmnmnm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Ag2CrO4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CaCO3固体放入稀HCl中。（2）将少量Mg(OH)2放入NH4Cl溶液中。（3）向少量MnSO4溶液中加入数滴饱和H2S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H2O2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-1NH3·H2O溶液。答：（1）CaCO3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MnSO4溶液中加入数滴饱和H2S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H2S水溶液提供的S2-很少，此时(MnS)(MnS)θspcKQ，不生成MnS沉淀；加氨水后，H2S解离度增大，S2-增多，此时(MnS)(MnS)θspcKQ，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。2H+＋CaCO3(s)Ca2+＋CO32-H2CO3→CO2+H2O＋Mg(OH)2(s)Mg2+＋2OH-2NH4+2NH3·H2OH2O2PbS（黑）Pb2++S2-SO42-+H2OPb2++SO42-→PbSO4↓（白）Cu（OH）2+4NH3[Cu（NH3）4]（OH）26．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）AgNO3（2）NaCl（3）KNO3（4）NH3·H2O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122θsp105.1)(Mg(OH)K。假设溶于水中的Mg(OH)2完全解离，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-1MgCl2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）2Mg2++2OH-（1）设Mg（OH）2在纯水中的溶解度为s0mol·L-1，则：14θ312θ32θsp0Lmol101.14105.14)(Mg(OH)ccKs（2）[OH-]=2s0/cθ=2.2×10-4pH=14.00+lg2.2×10-4=10.34（3）设Mg（OH）2在0.010mol·L-1MgCl2溶液中的溶解度为s1mol·L-1，则：122θsp2θ1θ1105.1)(Mg(OH))2(010.0Kcscss1＜＜0.010，s1+0.010≈0.01015θ12θ2θsp1Lmol101.10.0104105.10.0104)(Mg(OH)ccKs（4）设Mg（OH）2在0.010mol·L-1NaOH溶液中的溶解度为s2mol·L-1，则：122θsp2θ2θ2105.1)(Mg(OH))010.02(Kcscss2＜＜0.010，2s2+0.010≈0.01018θ22θsp2Lmol105.1(0.010))(Mg(OH)cKs8．将10mL0.10mol·L-1BaCl2溶液与10mL0.20mol·L-1Na2SO4溶液混合，求混合溶液中各离子浓度（忽略SO42-的水解）。解：设混合溶液中Ba2+的浓度为xmol·L-1。Ba2++SO42-==BaSO4起始浓度/mol·L-110×0.10/2010×0.20/20即：0.0500.10平衡浓度/mol·L-1x（0.050+x）（忽略SO42-的水解）)(BaSO05004θspθθKcx.cxx＜＜0.050，x+0.050≈0.05019-110θ4θspLmol102.2L1mol0.0501011050.0)(BaSO.cKx即混合溶液中：[Ba2+]=2.2×10-9；[SO42-]=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Fe3+和Mg2+，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)(Fe3θsp-3r3rKcc设Fe（OH）3开始沉淀的OH-浓度为)(OHr1c，相应pH值为pH1，则1333933r13θspr1106.50.010102.8)(Fe)(Fe(OH))(OHcKcpH1=14+lg6.5×10-13=1.81设Fe（OH）3沉淀完毕的OH-浓度为)(OHr2c，相应pH值为pH2，则1235-3933r23θspr2106.5101.0102.8)(Fe)(Fe(OH))(OHcKcpH2=14+lg6.5×10-12=2.81要使Mg（OH）2沉淀，必须满足：)(Mg(OH))(OH)(Mg2θsp2r2rKcc设Mg（OH）2开始沉淀的OH-浓度为)(OHr3c，相应pH值为pH3，则5122r2θspr3102.30.010105.1)(Mg)(Mg(OH))(OHcKcpH3=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-1MnSO4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NH4Cl的最少质量。解：（1）混合后氨水的总浓度为50.0×0.20/100.0=0.10mol·L-1；Mn2+浓度为50.0×0.0020/100.0=0.0010mol·L-1。353rθb101.30.10101.8)(NH][OHcK132θsp9232r2r2c102.1)(Mn(OH)107.1)10(1.30.0010)(OH)(Mn)(Mn(OH)KccQ有Mn(OH)2沉淀生成。（2）若不要生成Mn(OH)2沉淀，则132θsp2r2r2c102.1)(Mn(OH))(OH)(Mn)(Mn(OH)KccQ5132r2θspr101.40.0010102.1)(Mn)(Mn(OH))(OHcKcpH＜14+lg1.4×10-5=9.15abθalgppHnnK9.15100.2050.0lg9.25a3nna＞1.3×10-2mol若不要Mn(OH)2沉淀生成，应至少先加入NH4Cl：1.3×10-2×53.5=0.70g11．将BaSO4置于Na2CO3溶液中，可否发生沉淀的转化生成BaCO3沉淀？要在100mLNa2CO3溶液中将0.0010molBaSO4完全转化为BaCO3沉淀，Na2CO3溶液的浓度至少多大？解：BaSO4+CO32-BaCO3+SO42-平衡常数0.042102.6101.1)(BaCO)(BaSO][CO][SO9103θsp4θsp2324KKK当)(CO0.042)(SO2324cc时，就可发生沉淀的转化生成BaCO3沉淀。刚刚完全转化时，[SO42-]=0.0010/0.10=0.010，则：[CO32-]=0.010/0.042=0.24初始Na2CO3溶液的浓度至少0.24mol·L-1+0.010mol·L-1=0.25mol·L-112．某溶液中含有0.10mol·L-1Pb2+和0.10mol·L-1Ni2+，拟在控制溶液pH的情况下，通过通入H2S气体并维持饱和状态来分离Pb2+和Ni2+，试问：溶液的pH应控制在什么范围[H2S饱和溶液浓度0.10mol·L-1，29θsp109.0(PbS)K，21θsp101.1(NiS)K]？解：要使二价金属硫化物MS沉淀，必须满足：(MS))(S)(Mθsp-2r2rKcc（1）S2-来源于H2S的解离，故：2θa2θa122θa2θa122r][H0.10][HS][H][S)(SKKKKc（2）（2）代入（1）并整理得：(MS))(M101.0(MS))(M0.10][Hθsp2r20θsp2rθa2θa1KcKcKK设PbS沉淀完全时的H+浓度为[H+]1，则33109.0101.0101.0][H295201设NiS开始沉淀时的H+浓度为[H+]2，则0.95101.10.10101.0][H21202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Ni2+不沉淀而Pb2+可沉淀完全。