溫度/℃ | 25 | T2 |
水的離子積常數(shù) | 1×10-14 | 1×10-12 |
難溶物 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Zn(OH)2 |
Ksp | 8.0×10-16 | 8.0×10-38 | 1.0×10-17 |
分析 (1)T2℃時,pH=11的苛性鈉溶液中氫氧根的濃度是0.1mol/L,V1 L與pH=1的稀硫酸V2 L混合(設混合后溶液的體積為原兩溶液體積之和),所得混合溶液的pH=2,說明稀硫酸過量,則$\frac{{0.1{V_1}-0.1{V_2}}}{{{V_1}+{V_2}}}=0.01$,解得V1:V2=9:11.溶液顯酸性,則此溶液中各種離子的濃度由大到小的順序是c(Na+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-);
(2)①中c(OH-)=0.01mol/L×5×10-5/0.005L=1×10-4mol/L,②溶液中c(H+)=1×10-4mol/L,溶液中c(OH-)=10-14/1×10-4mol/L=1×10-10mol/L,所以①和②溶液中c(OH-)之比=1×10-4mol/L:1×10-10mol/L=106:1;
(3)25℃時,0.1mol/L的NaHCO3溶液的pH為8,同濃度的NaAlO2溶液的pH為11,這說明偏鋁酸根離子的水解程度大于碳酸氫根離子的水解程度,所以將兩種溶液等體積混合發(fā)生反應生成碳酸鈉和氫氧化鋁,離子方程式為HCO3-+AlO2-+H2O=Al(OH)3↓+CO32-,可能發(fā)生的現(xiàn)象是由白色沉淀生成;
(4)雙氧水具有強氧化性,能把鐵氧化為鐵離子,因此加入稀硫酸和雙氧水,溶解后鐵變?yōu)榱蛩徼F.根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知,當鐵離子完全沉淀時溶液中鐵離子濃度為10-5mol/L,則溶液中氫氧根的濃度=$\root{3}{{\frac{{{{10}^{---39}}}}{{{{10}^{---5}}}}}}=5×{10^{---12}}mol/L$,所以氫離子濃度是2×10-3mol/L,pH=2.7,因此加堿調節(jié)pH為2.7時鐵剛好完全沉淀.Zn2+濃度為0.1mol/L,根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知開始沉淀時的氫氧根濃度為=$\sqrt{\frac{{{{10}^{-17}}}}{0.1}}$=10-8mol/L,氫離子濃度是10-6mol/L,pH=6,即繼續(xù)加堿調節(jié)pH為6時鋅開始沉淀.如果不加雙氧水,則鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵,由于氫氧化亞鐵和氫氧化鋅的溶度積常數(shù)接近,因此在沉淀鋅離子的同時亞鐵離子也沉淀,導致生成的氫氧化鋅不純,無法分離開Zn2+和Fe2+.
解答 解:(1)混合液的pH=2,酸過量,c(H+)=$\frac{n({H}^{+})-n(O{H}^{-})}{{V}_{總}}$=$\frac{0.1mol/L×{V}_{2}L-0.1mol/L×{V}_{1}L}{{V}_{1}+{V}_{2}}$=0.01,
解之得:$\frac{{V}_{1}}{{V}_{2}}$=9:11,
c(Na+)=0.1×9/(9+11)=0.045mol/L
c(SO42-)=0.05×11/20=0.0275mol/L
c(H+)=0.01mol/L
硫酸過量溶液顯酸性,c 則(H+)>c (OH-),
故溶液中各種離子的濃度由大到小的排列順序是:c (Na+)>c (SO42-)>c (H+)>c (OH-),
故答案為:9:11;c(Na+)>c(SO42-)>c(H+)>c(OH-).
(2)①多加了1滴NaOH溶液,為堿溶液,c(OH-)=$\frac{0.05×0.01}{5}$=10-4mol/L;②少加1滴NaOH溶液,為酸溶液,c(H+)=$\frac{0.025×0.02×2}{5}$=10-4mol/L,c(OH-)=10-10mol/L,則①和②溶液中c(OH-)之比是106:1,
故答案為:106:1;
(3)水解均顯堿性,由pH的大小可知,等體積混合時AlO2-促進HCO3-的電離,發(fā)生AlO2-+HCO3-+H2O=Al(0H)3↓+CO32-,觀察到白色沉淀,
故答案為:白色沉淀;AlO2-+HCO3-+H2O=Al(0H)3↓+CO32-;
(4)鐵加入稀H2SO4和H2O2,可被氧化生成Fe3+,鐵剛好沉淀完全時離子濃度小于1×10-5mol•L-1,因Ksp=10-39,
則c(OH-)=$\root{3}{\frac{1{0}^{-39}}{1{0}^{-5}}}$mol/L≈0.5×10-11mol/L,此時pH=2.7,如鋅開始沉淀,則c(OH-)=$\sqrt{\frac{1{0}^{-17}}{0.1}}$mol/L=10-8mol/L,此時pH=6,由表中數(shù)據(jù)可知Zn(OH)2、Fe(OH)2的Ksp相近,如不加H2O2,則Zn2+和Fe2+分離不開,
故答案為:Fe3+;2.7;6;Zn2+和Fe2+分離不開;Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近;
點評 本題考查原電池知識以及物質的分離、提純,側重于原電池的工作原理以及實驗基本操作和注意問題,題目難度中等,有利于培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng).
科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | K+、HCO3-、MnO4- | B. | Al3+、Mg2+、HCO3- | ||
C. | Al3+、Mg2+、SO42- | D. | Al3+、Mg2+、NH4+、Cl- |
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 依據(jù)其結構判斷該含氧酸為強酸 | B. | O原子與H、Cl都形成σ鍵 | ||
C. | 該分子為直線形非極性分子 | D. | 該分子的電子式是H:O:Cl |
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題
A. | 過渡元素均為金屬元素 | |
B. | IA族統(tǒng)稱為堿金屬,最外層有兩個電子的原子一定在IIA 族 | |
C. | 含離子鍵的晶體一定是離子晶體,含共價鍵的晶體一定是分子晶體 | |
D. | 兩種微粒,若核外電子排布完全相同,則其化學性質一定相同 |
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