Question

11．物質(zhì)在水溶液中存在的電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡，都可看作化學(xué)平衡．請根據(jù)所學(xué)知識回答：
（1）已知在0.1mo1•L^-1的NaHSO₃溶液中有關(guān)微粒濃度由大到小的順序?yàn)椋篶（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₄）．則該溶液中c（H⁺）大于c（OH^-） （填“大于”、“小于”或“等于”），簡述理由：在NaHSO₃溶液中存在HSO₃^-的電離（HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-）和水解（HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-），由題給信息c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）知電離比水解程度大，所以c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）常溫下，某水溶液中存在的離子有：Na⁺、A^-、H⁺、OH^-，若該溶液由0.1mo1．L^-1的HA溶液和0.1mol．L^-1的NaOH溶液等體積混合而得，則溶液的pH大于或等于（填“大于”、“小于”或“等于”）7，理由是若HA是強(qiáng)酸，pH=7；若HA是弱酸，pH＞7．
（3）25℃時(shí)，F(xiàn)e（OH）₃的K_SP=1.0×10^-38mol⁴•L^-4，Mg（OH）₂的K_SP=1.0×10^-11mol³•L^-3．某混合溶液中Fe³⁺和Mg²⁺的濃度均為1.0×10^-2mo1．L^-1，現(xiàn)要除去溶液中的Fe³⁺，而Mg²⁺不沉淀，應(yīng)將溶液的pH控制在3≤pH＜9.5范圍之內(nèi)．（化學(xué)上通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10^-5mol．L^-1時(shí)，沉淀就達(dá)到完全）
現(xiàn)在要除去混在氯化鎂溶液中氯化鐵雜質(zhì)，可加入下列物質(zhì)中的BC，充分反應(yīng)過濾，再用鹽酸酸化即可．
A．氨水    B．碳酸氫鎂    C．氫氧化鎂     D．氧化銅．

Answer 1

分析 （1）亞硫酸氫鈉溶液中存在水的電離、亞硫酸氫根離子的電離和水解平衡；c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），說明HSO₃^-的電離程度大于水解程度；
（2）二者恰好反應(yīng)生成NaA，根據(jù)酸的強(qiáng)弱判斷溶液酸堿性；
（3）通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10^-5mol．L^-1時(shí)，沉淀就達(dá)到完全，結(jié)合氫氧化鐵溶度積計(jì)算氫氧根離子濃度得到氫離子濃度來計(jì)算溶液PH，Mg²⁺的濃度為1.0×10^-2mo1．L^-1，鎂離子不沉淀的溶液PH依據(jù)溶度積計(jì)算；要除去混在氯化鎂溶液中氯化鐵雜質(zhì)加入試劑能和酸反應(yīng)調(diào)節(jié)溶液PH，但不能引入新的雜質(zhì)．

解答 解：（1）亞硫酸氫鈉溶液中存在水的電離、亞硫酸氫根離子的電離和水解平衡，方程式為：H₂O?H⁺+OH^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），說明HSO₃^-的電離程度大于水解程度，溶液呈酸性，則c（H⁺）大于c（OH^-），
故答案為：大于；在NaHSO₃溶液中存在HSO₃^-的電離（HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-）和水解（HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-），由題給信息c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）知電離比水解程度大，所以c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）如果酸是強(qiáng)酸，二者恰好反應(yīng)生成強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，溶液呈中性，則PH=7，如果酸是弱酸，二者恰好反應(yīng)生成強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液呈堿性，則pH＞7，
故答案為：大于或等于；若HA是強(qiáng)酸，pH=7，若HA是弱酸，pH＞7．
（3）通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10^-5mol．L^-1時(shí)，沉淀就達(dá)到完全，結(jié)合氫氧化鐵溶度積計(jì)算，F(xiàn)e（OH）₃的K_SP=1.0×10^-38mol⁴•L^-4=c（Fe³⁺）c³（OH^-），c³（OH^-）=$\frac{Ksp（Fe（OH）_{3}）}{c（F{e}^{3+}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-38}}{1.0×1{0}^{-5}}$=1.0×10^-33，c（OH^-）=$\root{3}{1.0×1{0}^{-33}}$=10^-11mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$=10^-3mol/L，溶液PH=3，Mg²⁺的濃度為1.0×10^-2mo1．L^-1，鎂離子不沉淀的溶液PH，依據(jù)溶度積計(jì)算，Mg（OH）₂的K_SP=c（Mg²⁺）c²（OH^-）=1.0×10^-11mol³•L^-3，c²（OH^-）=$\frac{Ksp（Mg（OH）_{2}）}{c（M{g}^{2+}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-11}}{1.0×1{0}^{-2}}$=1.0×10^-9mol/L，c（OH^-）=1.0×10^-4.5mol？L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4.5}}$=10^-9.5mol/L，現(xiàn)要除去溶液中的Fe³⁺，而Mg²⁺不沉淀，應(yīng)將溶液的pH控制在3≤pH＜9.5，要除去混在氯化鎂溶液中氯化鐵雜質(zhì)加入試劑能和酸反應(yīng)調(diào)節(jié)溶液PH，但不能引入新的雜質(zhì)，A．氨水會引入銨根離子雜質(zhì)離子，D．氧化銅和酸反應(yīng)會引入銅離子雜質(zhì)，B．碳酸氫鎂 C．氫氧化鎂可以調(diào)節(jié)溶液PH且不引入新的雜質(zhì)，故選BC，
故答案為：3≤pH＜9.5；BC．

點(diǎn)評 本題考查了鹽類水解、沉淀溶解平衡的分析計(jì)算應(yīng)用，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，根據(jù)溶液酸堿性確定酸式酸根離子電離和水解程度，注意任何溶液中都存在水的電離平衡，為易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．