第五六章电离,沉淀溶解平衡习题及答案

第7章电离平衡和沉淀平衡习题参考答案7.1根据酸碱质子理论，写出下列分子或离子的共轭酸的化学式：SO；S2-；HPO；HSO；NH3答：SOS2-HPOHSONH3共轭酸HSOHS-H2POH2SO4NH7.2写出下列各分子或离子的共轭碱的化学式：NH；H2S；H2SO4；H2PO；HSONHH2SH2SO4H2POHSO答：共轭碱NH3HS-HSOHPOSO7.3根据质子理论，下列分子或离子哪些是酸？哪些是碱？哪些既是酸又是碱？HS-；CO；H2PO；NH3；H2S；HAc;OH-；H2O；NO。答：酸：H2SHAc碱：CONH3OH-NO（水溶液中）既是酸又是碱:HS-、H2PO、H2O在液氨中：2NH3（l）NH+NHNH3既是酸，又是碱。7.4将下列酸按酸强度从大到小的顺序排列：H3O+；HClO4；HNO3；H2O；[Al(H2O)6]3+答：酸强度顺序：HClO4＞HNO3＞H3O+＞[Al（H2O6]3+＞H2O7.5将下列碱按碱的强度从大到小的顺序排列：S2-（Kb约为为10-15）、OH-、NH3、PO、CO、Ac-、答：碱强度顺序：S2-＞OH-＞PO＞CO＞NH3＞AC-7.6下列物质中那些能作为HCl、H2SO4、HClO4的区分溶剂？NH3、H2O、NaOH、甲醇、乙酸答：甲醇与乙酸可作为HCl、H2SO4及HClO4的区分溶剂。7.7计算下列溶液的[H+]和[OH-]：（1）25.00gNaOH溶解于400mL水中；（2）50.0mL0.500mol·L-1HCl稀释至175mL;（3）30ml2.5mol·L-1KOH稀释至120mL;（4）4.5×10-4mol·L-1Ba(OH)2解：（1）[OH-]=25.00÷40.00÷0.400=1.56mol·l-1[H+]=1.00×10-14÷1.56=0.647×10-14=6.47×10-15(mol·l-1)（2）0.500×50.0=175x，x=[H+]=0.143(mol·l-1)[OH-]=1.00×10-14÷0.143=6.99×10-14(mol·l-1)（3）2.5×30=120x，[OH-]=0.625(mol·l-1)[H+]=1.0×10-14÷[OH-]=1.6×10-14(mol·l-1)（4）[OH-]=4.5×10-4×2=9.0×10-4mol·l-1[OH-]=1.0×10-14/9.0×10-4=1.1×10-11mol·l-17.8写出下列离子水解反应的离子方程式：CO；HPO；F-；[Fe(H2O)6]3+解：CO+H2OHCO+OH-HPO+H2OH2PO+OH-F-+H2OHF+OH-[Fe(H2O)6]3++H2O[Fe(H2O)5(OH)]2++H3O+HCO、HPO及[Fe(H2O)5(OH)]2+还可再水解（略）7.9按其水溶液是酸性、中性还是碱性，将下列盐分类。KCN；NaNO3;FeCl3;NH4NO3;Al2(SO-4)3;CuSO4;NH4Ac;Na2CO3;NaHCO3答：酸性：FeCl3、NH4NO3、Al(SO4)3、CuSO4碱性：KCN、Na2CO3、NaHCO3中性：NaNO3、NH4Ac7.10计算下列溶液的pH值和水解度（1）0.02mol·L-1NH4Cl（2）0.1mol·L-1KCN解：（1）0.02mol·l-1的NH4Cl[H+]=（KWc/Kb）1/2=(1.0×10-14×0.02/1.8×10-5)1/2=3.3×10-6(mol·l-1)PH=5.48h=(KW/Kb×c=(1.0×10-14/1.8×10-5×0.02=1.66×10-4h=1.66×10-2%（2）0.1mol·l-1KCN(OH-)=(KW×c/Ka)1/2=(1.0×10-14×0.1/6.2×10-10=3.16×10-3(mol·l-1)h=(Kw/Ka×C)1/2=(OH-)/0.1=3.16×10-2即：h=3.16%7.110.01mol·L-1HAc溶液的解离度为4.2%，求HAc的电离常数和该溶液的[H+]。解：HACH++Ac-c-cαcαcαKa(HAC)=c2α2/c(1-α)=Cα2(α＜5%＝∴Ka=[0.01×(0.042)2]/1=(H+)=(A)=0.01×4.2%=4.2×10-47.12（1）溶液中起始含有的NaAc的物质的量是HAc的10倍，下述反应开始时朝哪个方向自发进行？Ac-(aq)+H2OHAc(aq)+OH-(aq)pH如何计算？（2）将（1）中NaAc与HAc分别换成NaCN和HCN，其余相同，反应方向如何？列出用起始浓度及其它浓度求平衡浓度的关系式。解：Kh=Kw/Ka=1.0×10-14/1.76×10-5=5.7×10-10Jc=10-7×(1/10)=10-8Jc＞Kh∴开始时反应自发向左进行。体系显酸性。即HAc+H2OH3O++A体系中的[H+]=Ka×[C(HAc)]/CNaAc即：PH=PKa-lg[C(HAc)/C(NaAc)]（2）HCN+H2OH3O++CN-起始Jc=10-7×10/1=10-6Jc＞Ka(HCN)∴反应自发向左进行，即：CN-+H2OHCN+OHKh=Kw/Ka=[OH-由于溶液中起始有NaCN和HCN，平衡时浓度[CN-]=C(NaCN)；[HCN]=C(HCN)∴[OH-]=Kh×C(NaCN)/C(HCN)；[H+]=Ka×(C(HCN)/C(NaCN)7.13求0.2mol·L-1氢氰酸HCN的解离度。解：α=[Ka[HCN]/C]1/2=[6.2×10-10/0.2=311/2×10-5=5.57×10-5即：α=5.57×10-3%7.14某弱酸HA，0.015mol·L-1时解离度为0.80%，浓度为0.10mol·L-1时电离度是多少？解：同一种弱酸，浓度变化时，Ka不变，∴有：C1α=C2α0.015×0.00802=0.10×α∴α2=(0.015×0.00802/0.10)1/2=0.0031即:α2=0.31%7.15实验测得某氨水的pH=11.26，计算该氨水的浓度。解：PH=11.26则POH=2.74[OH-]1.82×10-3[OH-]2=KbC，C=(OH-)2/Kb=10-2.74×2/1.76×10-5=0.19(mol·l-1)7.16在氨水中分别加入下列各物质，对氨水的电离常数、解离度及溶液的pH有何影响？（1）NH4Cl；（2）NaCl；（3）H2O；（4）NaOH解：在NH3·H2O中分别加入NH4ClNaClH2ONaOHKa不变不变不变不变α(NH3·H2O)变小变大变大变小PH变小变大变小变大7.17在HAc溶液中分别加入少量NaAc、HCl及NaOH，HAc的解离度各有何变化？加水稀释又如何？试从化学平衡移动原理说明。解：（1）HAc的解离度依次变小、变小、变大。（2）加水时，又增大。7.18计算室温下饱和CO2水溶液（即0.04mol·L-1的H2CO3溶液）中的[H+]、[HCO-3]及[CO]。解：0.04mol·l-1H2CO3[H+]=(K1×C(H2CO3)1/2=(4.3×10-7×0.04)1/2=1.3×10-4(mol·l-1)[HCO3-]=[H+](CO)=Ka2=5.61×10-117.19欲使H2S饱和溶液中[S2-]=1.0×10-18mol·L-1，该溶液的pH值应为多大？解：H2S=2H++S2-K1=1.3×10-7，K2=7.1×10-15K1K2=[S2-][H+]2/[H2S][H+]=[K1K2(H2S)/(S2-)]1/2∴(H+)=(9.23×10-22×0.1/1.0×10-18)1/2=(9.23×10-23/1.0×10-18)1/2=9.61×0-3PH=2.027.20要配制pH为5.00的缓冲溶液，需称取多少克NaAc·3H2O固体溶解于300mL0.5mol·L-1醋酸中？解：PH=PKa-lg(C酸/C盐)∴lg(C酸/C盐)=PKa-PH=4.75-5=-0.25N酸/N盐=C酸/C盐=0.562，∴N盐=266.9(mol·l-1)M(NaAc3H2O)=136×266.9×10-3=36.3(克)7.21欲配制pH=3的缓冲溶液。现有下列物质，选择哪种合适？（1）HCOOHKa=1.8×10-4（2）HAcKa=1.76×10-5（3）NH3Kb=1.77×10-5解：HCOOHHAcNH3PKa(或PKb)3.744.754.75据PH=PKa±1，或(14-PKb)±1，选HCOOH较合适。因为PH=3，在PK±1范围内。7.22解：HAc的总物质的量为0.20×20=4.0(mmol)加入NAOH的物质量为：0.20×20.00，即4.0mmol时，生成的NaAc4.0mmolCNaOH=0.1mol·l-1即：[OH-]=(Kw×C/Ka)1/2=[(1.0×10-14)×0.1/1.76×10-5]1/2PH=8.9当加NaOH过量0.03×0.20=0.01molCNaOH=0.01/40.05=2.5×10-4(mol·l-1)即：POH=3.6PH=10.47.23往20.00mL0.20mol·L-1的HAc溶液中加入0.20mol·L-1的NaOH溶液。当加入的NaOH溶液的体积依次为10.00mL、20.00mL及20.05mL时，溶液的pH依次为多少？解：据反应知：[B(OH)3]=[B(OH)]=0.10mol·l-1[H+]=Ka×C(B(OH)3)/C[B(OH)][H+]=Ka即：PH=PKa=-lg(5.8×10-10)=9.247.24假定硼砂与水反应按下式进行完全，B4O5(OH)+5H2O4B(OH)3+4[B(OH)]且如果在一升水中溶解了0.025molNa2B4O5(OH)4·8H2O，溶液的pH是多少？该水溶液有缓冲作用吗？为什么？解：溶解PK(OH)2用HAc为好，因为（1）Pb(OH)2+2HAc2H2O+Pb(Ac)2K1=Ksp·Ka2·K1（PbAc2）（2）Pb(OH)2+2AcPb(Ac)2+2OH-K2=Ksp/K1(PbAc2K1＞K2溶解PbSO4需要浓度较大的Ac-，所以NaAc比HAc易于溶解PbSO4。PbSO4+3Ac-Pb(Ac)+SO7.25回答下列问题（1）为什么Al2S3在水溶液中不能存在？（2）欲配制澄清的SnCl2、FeCl3溶液，为什么要将固体试剂溶于盐酸而不能溶于蒸馏水？（3）为什么Al2(SO4)3和Na2CO3溶液混合立即产生CO2气体？解：（1）Al3+与S2-的水解相互促进，使Al2S3在水溶液中不能稳定存在。并且（水解产物）H2S是易挥发的气体，生成后易燃易爆于离开体系，也促进水解反应进行。总水解方程式为：2Al3++3S2-+6H2O2Al(OH)3↓+3H2S↑（2）因为Sn2+和Fe3+都易于水解Sn2++Cl-+H2OSn(OH)Cl↓+H+Fe3++H2OFe(OH)2++H+Fe3+的水解，其水解产物Fe(OH)2+等的再水解等，反应较复杂，水解的最终产物有Fe(OH)3或Fe2O3·xH2O及胶体粒子。将SnCl2或FeCl3溶于盐酸可抵制Sn2+和Fe3+的水解。从而得到澄清的相应溶液。（3）Al3+和CO的水解相互促进。H2CO3易于分解放出CO2，从而离开反应体系，也促进水解，从而使Al3+和CO的水解趋于完全。总方程为：2Al3++3CO+3H2O2Al(OH)3↓+3CO2↑7.26已知AgI的KSP=1.5×10-16，求其在纯水和0.010mol·L-1KI中的溶解度（g·L-1）。解：AgI在纯水中的溶解度（g·l-1）为：(1.5×10-16)1/2×234.77=2.87×10-6(g·l-1)AgI在0.010mol·l-1KI中的溶解度为：1.5×10-16/0.01×234.77=3.52×10-12(g·l-1)7.27假设溶于水中的Mg(OH)2完全解离，试计算：（1）Mg(OH)2在水中的溶解度（mol·L-1）；（2）Mg(OH)2饱和溶液中的[Mg2+]和[OH-]；（3）Mg(OH)2在0.010mol·L-1NaOH溶液中的[Mg2+];（4）Mg(OH)2在0.010mol·L-1MgCl2中的溶解度（mol·L-1）。解：（1）Mg(OH)2在水中的溶解度S为：S=（KSP/4）1/3=（1.8×10-11/4）1/3=1.65×10-4（2）Mg(OH)2饱合溶液中：[Mg2+]=S=1.65×10-4(mol·l-1)[OH-]=2S=3.3×10-4(mol·l-1)（3）在0.010mol·l-1NaOH溶液中：[Mg2+]=KSP/[OH-]2=KSP/(0.010)2=1.8×10-7(mol·l-1)（4）0.010mol·l-1MgCl2溶液中：[OH-]=（KSP/Mg2+）1/2=1.34×10-5(mol·l-1)溶解度S，S=(OH-)/2=6.7×10-6(mol·l-1)7.2810mL0.1mol·L-1MgCl2和10mL0.01mol·L-1氨水相混合时，是否有Mg(OH)2沉淀生成？解：C(Mg2+)=0.10/2=0.05(mol·l-1)C(OH-)=(1.77×10-5×0.005)1/2Jc=0.05×1.77×10-5×0.005=4.4×10-9∴有Mg(OH)2沉淀生成。7.29一溶液中含有Fe3+和Fe2+离子。它们的浓度都是0.05mol·L-1，如果要求Fe(OH)3沉淀完全而Fe2+离子不生成Fe(OH)2沉淀，需将pH控制在何范围？解：Fe3+沉淀完全，达10-5mol·l-1时，[OH-]=（4.0×10-38/10-5）1/2=1.6×10-11PH1=14-[-lg(1.6×10-11)]=3.20Fe2+(0.05mol·l-1)刚开始沉淀的[OH-][OH-]=（1.6×10-14/0.05）1/2=5.66×10-7(mol·l-1)POH=6.25PH2=7.75∴控制PH范围为：PH2＞PH＞PH17.30298K时，AgCl的KSP=1.56×10-10，如果加HCl于AgCl饱和溶液中，当cAg+=1.25×10-8mol·L-1时，溶液的pH必需是多少？解：当C(Ag+)=1.25×10-8mol·l-1时C(Cl-)=1.56×10-10/1.25×10-8=1.25×10-2(mol·l-1)此时：[H+]=[Cl-]=1.25×10-2mol·l-1PH=-lg(H+)=2-0.097=1.97.31100mL0.120mol·L-1AgNO3与100mLpH=1.5的HCl混合，计算溶液中各离子的浓度。解：混合后C(HCl)=10-1.5×1/2=3.2×10-2×1/2=1.6×10-2(mol·l-1)起码，C(AgNO3)=0.0600mol·l-1(过量)所以：[Ag+]=4.4×10-2(mol·l-1)[Cl-]=1.56×10-10/4.4×10-2=3.5×10-9(mol·l-1)[H+]=1.6×10-2mol·l-1[OH-]=1.110-14/1.6×10-2=6.25×10-13(mol·l-1)7.32在100mL0.20mol·L-1MnCl2溶液中，加入100ml含有NH4Cl的0.010mol·L-1氨水溶液，若欲阻止Mn(OH)2沉淀，上述氨水中需最少含NH4Cl几克?解：混合后：C(Mn2+)=0.10(mol·l-1)C(NH3·H2O)=0.0050(mol·l-1)有(OH-)=(KSP/0.10)1/2=Kb·[C(NH3)/C(NH)∴C(NH)=Kb·C(NH3)/(KSP/0.1)1/2=1.77×10-5·0.005/(4.0×10-14/0.10)1/2=1.4×10-1m(NH4Cl)=C(NH4Cl)·0.2·53.45=0.14×0.2×53.46=1.50

(克)7.33在10ml0.0015mol·L-1MnSO4溶液中，加入5mL0.15mol·L-1氨水，是否能生成Mn(OH)2沉淀？如在上述MnSO4溶液中先加0.495g固体（NH4）2SO4，然后再加5ml0.15mol·L-1氨水，是否还有Mn(OH)2沉淀？解：（1）C(Mn2+)=0.0010，C(NH3)=0.05∴[Mn2+][OH-]2=0.0010×1.77×10-5×0.05=8.85×10-10Q＞KSP∴有Mn(OH)2↓（2）C(NH)=(0.495/132)×2÷0.015=0.05∴[Mn2+][OH-]2=0.0010×[1.77×10-5(0.05/0.5)]2=3.2×10-15Q＜KSP∴无Mg(OH)2沉淀生成。7.34在0.10mol·L-1FeCl2中通H2S，欲使Fe2+不生成FeS沉淀，溶液的pH最多应为多少？解：[H+]=[K1K2×[H2S][M2+]/KSP]1/2=(9.23×10-22×0.1×0.1/4×10-19)1/2=4.8×10-3(mol·l-1)PH=2.327.35某溶液中含有0.10mol·L-1FeCl2和0.10mol·L-1CuCl2，通H2S于该溶液中是否会生成FeS沉淀？解：（1）生成CuS后[H+]=0.20mol·l-1故[S2-]]=K1K2[H2S]/[H+]2=9.23×10-22×0.1/0.22(S2-)(Fe2+)=9.23×10-22×0.1×0.1/0.04＜KSP(4×10-19)∴无FeS沉淀生成。7.36现有100mL溶液，其中含0.001mol的NaCl和0.001mol的K2CrO4,逐滴加入AgNO3时，何者先产生沉淀？生成Ag2CrO4后，溶液中[CrO]/[Cl-]2等于多少？继续加AgNO3溶液，AgCl向Ag2CrO4转化吗？解：AgClAg2CrO4KSP1.8×10-102×10-12生成沉淀需（Ag+）1.8×10-10(2×10-12/0.01)1/2=1.8×10-8=1.414×10-5（1）先沉淀后沉淀（2）Ag2CrO4+2Cl-2AgCl+CrOK=2×10-12/(1.8×10-10)2=6.17×107即：[CrO]/[Cl-]2=6.17×107（3）再加AgNO3,AgCl不向Ag2CrO4转化。7.37与AgCl固体平衡共存溶液中，[Ag+][Cl-]=Ksp。以pCl对pAg画线，请作出此图。对于AgCrO4来讲，以什么（纵坐标的物理量）对什么（横坐标的物理量）作图得一直线？(pCl=-lg[Cl-])解：（1）PCl=lg[Cl-]PAg=-lg[Ag+]Pksp=pCl+pAg当[Cl-]=1时PCl=0,PAg=PKsp[Cl-]]=(Ag+)=1.34×10-5,PCl=PAg=-lg(1.34×10-5)[Ag+]]=1时PAg=0pcl=PKsp∴以PAg为横坐标，以PCl为纵坐标，所得图是一条过（0，PKsp）和（Pksp,0）两点的直线。线上任何一点，PCl+PAg=Pksp(2)因为(Ag+)2(CrO)=Ksp∴PKsp=-lg(Ag+)2-lg(CrO)=2PAg+PCrO4∴以Pcr04(纵坐标)对2PAg作图为一直线。7.38某溶液中含有Pb2+和Zn2+，二者的浓度均为0.10mol·L-1。在温室下通入H2S使其成为饱和溶液，并加HCl控制S2-浓度。为了使PbS沉淀出来而Zn2+仍留在溶液中，则溶液中的H+浓度最低应为多少？此时溶液中的Pb2+浓度是否小于1.0×10-5mol·L-1？解：使Zn2+刚开始沉淀时，溶液的[H+]：[H+]=[K1K2[H2S][Zn2+]/Ksp]1/2＝(1.3×10-7×7.1×10-15×0.1×0.1/2×10-22)1/2=0.21(mol·l-1)[H+]小于0.21mol.l-1则开始形成ZnS沉淀。使Pb2+沉淀完全时的(H+)[H+]]=(9.23×10-22×0.1×10-5/1.0×10-28)1/2=(9.23×10-28/1.0×10-28)1/2=3.04(mol·l-1)在[H+]=0.21mol·l-1时，溶液中的[Pb2+]小于1.0×10-5mol·l-1。7.39在含有0.010mol·L-1Zn2+、0.10mol·L-1HAc和0.050mol·L-1NaAc的溶液中，不断通入H2S使之饱和。问沉淀出ZnS之后溶液中残留的Zn2+浓度是多少？解：[H+]=1.76×10-50.12/0.03=4×1.76×10-5(mol·l-1)∴[S2-]=KlK2[H2S]/[H+]2=9.23×10-22×0.1/42×10-22×0.1=1.07×10-6(mol·l-1)7.40CaSO4与BaSO4放入纯水中平衡时溶液中，各离子的浓度为多少（mol·L-1）解：设CaSO4和BaSO4在纯水中的溶解度分别为S和S2并设溶解的部分完全电离。则：S1=[Ksp(CaSO4)]1/2=3.017×10-3(mol·l-1)S2=Ksp1/2(BaSO4)=(1.1×10-10)1/2=1.0488×10-5(mol·l-1)由题意可知：[Ba2+]]=S2-x[Ca2+]=S1+xS1+x/S2-x9.1×10-6/1.1×10-10=8.273×104x=1.045×10-5(mol·l-1)[Ca2+]=3.017×10-3+1.045×10-5=3.03×10-3(mol·l-1)[SO42-]=3.01×10-3(mol·l-1)[Ba2+]]=3.65×10-8(mol·l-1)7.41如果在1.0升Na2CO3溶液中使0.010molBaSO4完