Question

12．試根據鹽類水解和沉淀溶解平衡的知識回答下列問題：
（1）明礬常用作凈水劑，原因是明礬溶于水發(fā)生Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，生成Al（OH）₃膠體能吸附水中的懸浮物質（用離子方程式和必要的文字解釋）
（2）把FeCl₃溶液蒸干并灼燒，最后得到的主要固體產物是Fe₂O₃（用化學式表示）
（3）泡沫滅火器中裝有濃Al₂（SO₄）₂和濃NaHCO₃溶液，當二者混合時，產生大量氣體和沉淀．試寫出其中發(fā)生的總離子方程式：3HCO₃^-+Al³⁺═Al（OH）₃↓+3CO₂↑
（4）工業(yè)廢水中常含有Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺等重金屬離子，可通過加入過量的FeS、MnS來除去，試寫用FeS除去Cu²⁺的方程式FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq）
（5）將標準狀況下的2.24L通入150mL 1mol/L Na0H溶液中，下列說法正確的是A
A．c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-） B．c（Na⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-） C．c（OH^-）=c（HCO₃^-）+c（H⁺）+2c（H₂CO₃）

Answer 1

分析 （1）明礬凈水是利用鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體具有吸附作用，可以凈水；
（2）將FeCl₃溶液蒸干時，鐵離子水解生成Fe（OH）₃和HCl，升高溫度促進HCl揮發(fā)，所以蒸干溶液時得到堿，灼燒Fe（OH）₃時，Fe（OH）₃會分解生成氧化鐵；
（3）用NaHCO₃與Al₂（SO₄）₃兩種溶液分別水解呈堿性和酸性，可發(fā)生互促水解，生成二氧化碳氣體和氫氧化鋁沉淀；
（4）沉淀轉移的方向是向著更難溶的方向移動，用FeS除去Cu²⁺，說明CuS更難溶；
（5）n（CO₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，n（NaOH）=0.15L×1mol/L=0.15mol，n（CO₂）：n（NaOH）=0.1mol：0.15mol=1：1.5，1：2＜n（CO₂）：n（NaOH）＜1：1，故發(fā)生反應CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、CO₂+NaOH=NaHCO₃，反應后為Na₂CO₃、NaHCO₃混合溶液，根據鈉離子守恒、碳元素守恒計算溶液中Na₂CO₃、NaHCO₃的物質的量，HCO₃^-水解程度大于其電離程度，CO₃^2-的水解程度大于HCO₃^-的水解程度，結合溶液的電中性原則、物料守恒以及質子守恒解答該題．

解答 解：（1）明礬凈水是利用鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，生成的氫氧化鋁膠體具有吸附作用，可以凈水，
故答案為：明礬溶于水發(fā)生Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，生成Al（OH）₃膠體能吸附水中的懸浮物質；
（2）將FeCl₃溶液蒸干時，鐵離子水解生成Fe（OH）₃和HCl，升高溫度促進HCl揮發(fā)，所以蒸干溶液時得到堿，灼燒氫氧化鐵時，氫氧化鐵會分解，反應方程式為2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+3H₂O，所以最終得到的是紅棕色固體Fe₂O₃，
故答案為：Fe₂O₃；
（3）用NaHCO₃與Al₂（SO₄）₃兩種溶液分別水解呈堿性和酸性，可發(fā)生互促水解，生成二氧化碳氣體和氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為3HCO₃^-+Al³⁺═Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案為：3HCO₃^-+Al³⁺═Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（4）由于Ksp（FeS）＞Ksp（CuS），所以在相同條件下CuS的溶解度更小，沉淀會向著生成CuS的方向進行，故離子方程式為：FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq），
故答案為：FeS（s）+Cu²⁺（aq）=CuS（s）+Fe²⁺（aq）；
（5）n（CO₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，n（NaOH）=0.15L×1mol/L=0.15mol，n（CO₂）：n（NaOH）=0.1mol：0.15mol=1：1.5，1：2＜n（CO₂）：n（NaOH）＜1：1，故發(fā)生反應CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O、CO₂+NaOH=NaHCO₃，反應后為Na₂CO₃、NaHCO₃混合溶液，設Na₂CO₃、NaHCO₃的物質的量分別為xmol、ymol，
則：x+y=0.1mol、2x+y=0.15，解得：x=0.05、y=0.05，
A．HCO₃^-水解程度大于其電離程度，CO₃^2-的水解程度大于HCO₃^-的水解程度，故c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-），故A正確；
B．由于溶液呈堿性，則c（H⁺）＜c（OH^-），根據電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）可得：c（Na⁺）＞2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-），故B錯誤；
D．根據電荷守恒可得：c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-），根據物料守恒可得：2c（Na⁺）=3c（HCO₃^-）+3c（CO₃^2-）+3c（H₂CO₃），二者結合可得：c（CO₃^2-）+2c（OH^-）=c（HCO₃^-）+2c（H⁺）+3c（H₂CO₃），故D錯誤；
故答案為：A．

點評 本題考查了鹽的水解原理及其綜合應用，題目難度中等，涉及難溶物溶解平衡、離子濃度大小比較、鹽的水解原理等知識，明確鹽的水解原理為解答關鍵，試題培養(yǎng)了學生的靈活應用能力．