沉淀溶解平衡
答案:Fe3 沉淀完全时,[Fe3 ]为1×10-5 mol.L-1,则Fe3 沉淀完全时所需的[OH-] 为:
[OH-]={ Ksp[Fe(OH)3 ]/ [Fe3 ]}1/3
=(1.1×10-36 / 1×10-5)1/3 mol.L-1
=4.8×10-11 mol.L-1
pH = 14-pH[OH-] =14-10.3 = 3.7
Fe2 开始沉淀时所需 [OH-] 为:
[OH-] ={ Ksp[Fe(OH)2]/ [Fe2 ]}1/2
=(1.64×10-14 / 0.050)1/2 mol.L-1
=5.7×10-7 mol.L-1
pH = 14-pH[OH-] =14-6.2 = 7.8
因此,溶液的pH控制在3.7-7.8之间,可使Fe3 沉淀完全而Fe2 不沉淀。
点评:本题灵活考查溶度积和pH的综合运算。
例2. 根据Mg(OH)2溶度积Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11计算:
(1)Mg(OH)2饱和溶液中的[OH-] 和[Mg2 ] ,并换算出Mg(OH)2的浓度。
(2)换算Mg(OH)2在0.010 mol.L-1 NaOH 溶液中的最大浓度。
(3)换算Mg(OH)2在0.010 mol.L-1 MgCl2 溶液中的最大浓度。
解析:根据各物质的Ksp,即可算出各离子的浓度,并进一步求出溶质的浓度。
因Mg(OH)2的溶解度很小,溶液中[OH-]主要是NaOH 提供的,由[OH-] 和Ksp可求[Mg2 ],并进一步换算出Mg(OH)2的浓度。
MgCl2 的浓度近似等于溶液中[Mg2 ],再结合Ksp求出[OH-],最后换算出Mg(OH)2的浓度。
答案:⑴ Mg(OH)2 (s)
由Ksp[Mg(OH)2]= [Mg2 ][OH-]2,且[OH-]=2 [Mg2 ]得:4 [Mg2 ]3= Ksp[Mg(OH)2]
则:[Mg2 ]= {Ksp[Mg(OH)2]/4}1/3 =(1.2×10-11/4)1/3 mol.L-1 = 1.44×10-4 mol.L-1
Mg(OH)2饱和溶液中:[Mg2 ]=1.44×10-4 mol.L-1
[OH-]=2 [Mg2 ] =2.88×10-4 mol.L-1
c[Mg(OH)2]= [Mg2 ]=1.44×10-4 mol.L-1
(2)通过溶液的[Mg2 ]可以换算出Mg(OH)2 在0.010 mol.L-1 的NaOH溶液中的最大浓度:[OH-]= 0.010 2 [Mg2 ] ≈ 0.010 mol.L-1
c[Mg(OH)2]= [Mg2 ]= Ksp[Mg(OH)2] / [OH-]2
= 1.2×10-11/0.0102 mol.L-1 = 1.2×10-7 mol.L-1
(3)通过溶液中[OH-] 可以换算出Mg(OH)2 在0.010 mol.L-1 的MgCl2 溶液中的最大浓度。已知[Mg2 ] ≈0.010 mol.L-1 ,则
[OH-]={ Ksp[Mg(OH)2] /[Mg2 ] }1/2
=(1.2×10-11/0.010)1/2 mol.L-1
=3.5×10-5 mol.L-1
c[Mg(OH)2]= 1/2[OH-]= 1.75×10-5 mol.L-1
点评:本题考查溶度积的概念理解。
例3. 已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2.L-2 ,将0.001 mol.L-1 的NaCl溶液 和0.001 mol.L-1 的AgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl沉淀生成?
解析:两溶液等体积混合后,Ag和Cl-的浓度都等于原来浓度的1/2:
[ Ag]=[Cl-]=1/2 ×0.001= 0.0005 mol.L-1
在混合溶液中,Q=[ Ag]。[Cl-]=( 0.0005 mol.L-1 ) 2
= 2.5×10-7mol2.L-2
已知AgCl 的Ksp=1.8×10-10mol2.L-2 ,因为Q>Ksp ,所以有AgCl沉淀生成。
答案:有AgCl沉淀生成。
点评:本题考查溶度积的直接运算。
例4 . 如果BaCO 3 沉淀中尚有0.010 mol BaSO4 ,在1.0L此份沉淀的饱和溶液中加入多少摩尔Na2CO 3才能使0.010 mol BaSO4 完全转化为BaCO 3?
解析:设需要Na2CO 3的物质的量为X
Ksp(BaCO 3)=5.1×10-9mol2.L-2 Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2.L-2
BaSO4 CO32-= BaCO 3 SO42-
平衡浓度/ mol.L-1:x-0.010 0.010
K= [SO42-]/ [CO32-]
=[SO42-]/ [CO32-] ×[Ba2 ]/[Ba2 ]
= Ksp(BaSO4)/ Ksp(BaCO 3)
= 1.1×10-10/5.1×10-9
= 2.16×10-2
0.010 / ( x-0.010 )= 2.16×10-2
x= 0.47mol
答案:加入0.47 mol Na2CO 3 于该饱和溶液中便能实现沉淀的转化。
点评:平衡问题综合考,本题涉及平衡问题的通常处理方法。
【模拟试题】
一. 选择题
1. 已知在Ca3(PO4)2 的饱和溶液中,[Ca2 ]=2.0×10-6mol.L-1,[PO43-]=1.58×10-6mol.L-1,则Ca3(PO4)2 的Ksp为()