基础化学第四章 沉淀平衡练习答案

习题答案

1、何谓沉淀－溶解平衡？同物质的量的BaCl2和H2SO4混合溶液中，含有哪些离子？这些离子浓度之间存在着哪些关系？

答：难溶电解质溶解和沉淀速度相等，固体的量和溶液中分子或离子的量不再改变的状态，称为沉淀-溶解平衡。

Ba2+、Cl-、SO42-、H+、OH-

[Ba2+/c][SO42-/ c]=Ksp，[H+][OH-]= Kw等

θ

θ

θ

2、 活度积、溶度积、离子积之间有何区别与联系？

答：活度积、溶度积指平衡状态下的活度积或浓度积，对给定的难溶电解质其活度积只与温度有关，溶度积不但与温度有关，还和溶液离子强度有关，对于MA型难溶电解质：

KapθKsp。离子积指任意状态下的浓度积，其值是任意的。

MA3、 无副反应时，沉淀的溶度积与溶解度有何关系？溶度积小的物质，它的溶解度是否一定小？举例说明。

答：SmnKspmnmncθ

不同类型难溶电解质的溶解度不能根据溶度积数值大小直接判断。溶度积小的物质，它的溶解度是不一定小，如Ag2CrO4与AgCl。

4、 除了沉淀物质本性以外，影响沉淀溶解度的主要因素有哪些？

答：除了沉淀物质本性以外，影响沉淀溶解度的主要因素还有：同离子效应、盐效应、酸效应、配位效应等。

5、判断下列操作中可能发生的反应和现象并予以解释：

（1）将少量CaCO3固体放入稀HCl中。 （2）将少量Mg（OH）2放入NH4Cl溶液中。

（3）向少量MnSO4溶液中加入数滴饱和H2S水溶液，再逐滴加入2mol·L-1的氨水。 （4）向盛少量PbS固体的试管中，滴入H2O2溶液。 （5）向盛少量AgCl沉淀的试管中，滴入KI溶液。

（6）向盛少量Cu（OH）2沉淀的试管中，滴入2mol·L-1NH3·H2O溶液。 答：（1）CaCO3固体溶解，有无色无味气体产生。

1

CaCO3

Ca2++CO32-

H+

CO2↑+H2O

（2）Mg（OH）2固体溶解，有无色刺激性气体产生。

Mg（OH）2

Mg2++2OH-

NH4+ NH3↑+H2O

（3）向少量MnSO4溶液中加入数滴饱和H2S水溶液，无明显变化；再逐滴加入2mol·L-1

θ的氨水，有肉色沉淀生成。原因是饱和H2S水溶液提供的S2-很少，Qc，MnS＜Ksp,MnS，不生θ成MnS沉淀，加氨水后，使H2S解离度增大，S2-增多，使Qc，MnS＞Ksp,MnS，就会有MnS

沉淀生成。

（4）黑色固体变成白色固体。

（黑）PbS

Pb2++S2- H2O2 SO42- +H2O

Pb2++SO42-→PbSO4↓（白）

（5）白色沉淀变成黄色沉淀。

AgCl（白）+I-（6）浅兰色沉淀消失，生成深兰色溶液。

Cu（OH）2+4NH3

[Cu（NH3）4]（OH）2

AgI（黄）+Cl-

6、 在含有AgCl沉淀的饱和溶液中，加入0.10mol·L-1下列物质时，AgCl的溶解度如何变化？为什么？

（1）AgNO3 （2）NaCl （3）KNO3 （4）NH3·H2O

答：（1）（2）减小（同离子效应）；（3）增大（盐效应）；（4）增大（配位效应）。 7、 已知25℃时Ksp,Mg(OH)25.110θ12。假设溶于水中的Mg（OH）2完全解离，试计算：

（1）Mg（OH）2在纯水中的溶解度； （2）Mg（OH）2饱和溶液的pH值；

（3）Mg（OH）2在0.010mol·L-1MgCl2溶液中的溶解度；

2

（4）Mg（OH）2在0.010mol·L-1NaOH溶液中的溶解度。 解：Mg（OH）2

Mg2++2OH-

（1）设Mg（OH）2在纯水中的溶解度为S0mol·L-1，则：

S03Ksp,Mg(OH)24125.110c3c1.1104molL1

4（2）[OH-]=2S0=2.2×10-4mol·L-1

pH=14+lg2.2×10-4=10.34

（3）设Mg（OH）2在0.010mol·L-1MgCl2溶液中的溶解度为S1mol·L-1，则：

（S1+0.010）（2S1）2=Ksp,Mg(OH)2(c)5.110S1＜＜0.010，S1+0.010≈0.010

θ312

S1Ksp,Mg(OH)25.11012cc1.1105molL1

40.01040.010（4）设Mg（OH）2在0.010mol·L-1NaOH溶液中的溶解度为S2mol·L-1，则：

S2（2S2+0.010）2=Ksp,Mg(OH)2(c)5.110S2＜＜0.010，2S2+0.010≈0.010

θ312

S2Ksp,Mg(OH)22(0.010)c5.1108molL1

8、将10mL0.10mol·L-1BaCl2溶液与10mL0.20mol·L-1Na2SO4溶液混合，求混合溶液中各离子浓度。（忽略SO42-的水解）

解：设混合溶液中Ba2+的浓度为x mol·L-1。

Ba2+ + SO42- == BaSO4 起始浓度/mol·L-1 10×0.10/20 10×0.20/20 即： 0.050 0.10

平衡浓度/mol·L-1 x （0.050+x）（忽略SO42-的水解）

x（0.050+x）=Ksp,BaSO4(c) x＜＜0.050， x +0.050≈0.050

x=Ksp,BaSO4/0.0501.110即混合溶液中[Ba2+]=2.2×10-9mol·L-1；

θ10θθ2/0.052.210-9molL1

3

[SO42-]=0.050+2.2×10-9≈0.050 mol·L-1； [Na+]=10×0.20×2/20=0.20 mol·L-1； [Cl-]=10×0.10×2/20=0.10 mol·L-1； [H+]=[OH-]=1.0×10-7 mol·L-1。

9、某溶液中含有Fe3+和Mg2+，浓度均为0.010mol·L-1，通过计算说明能否用控制溶液酸度的办法将它们分离？如何操作？

解：要使Fe（OH）3沉淀，必须满足：

θ(cFe3/cθ)(cOH-/cθ)3Ksp,Fe(OH)3

设Fe（OH）3开始沉淀的OH-浓度为cOH,1，相应pH值为pH1，则

cOH,13Ksp,Fe(OH)3cFe3,1/cθc32.810396.51013molL1

0.010pH1=14+lg6.5×10-13=1.81

设Fe（OH）3沉淀完毕的OH-浓度为cOH,2，相应pH值为pH2，则

cOH,23Ksp,Fe(OH)3cFe3,2/cθc32.81039121 6.510molL-51.010pH2=14+lg6.5×10-12=2.81

要使Mg（OH）2沉淀，必须满足：

θ(cMg2/cθ)(cOH/cθ)2Ksp,Mg(OH)2

设Mg（OH）2开始沉淀的OH-浓度为cOH,3，相应pH值为pH3，则

cOH,3θKsp,Mg(OH)25.11012c2.3105molL1 θ0.010cMg2/cpH3=14+lg2.3×10-5=9.36

计算结果表明，若使溶液pH值逐渐升高，则Fe（OH）3先沉淀，且Fe（OH）3沉淀完时，Mg（OH）2还没开始沉淀，完全可以用控制溶液酸度的办法将它们分离。操作方法：向混合溶液中，逐滴加入NaOH，控制溶液pH值小于7，让Fe（OH）3沉淀完毕后过滤。 10、在50.0mL浓度为0.0020mol·L-1MnSO4溶液中，加入50.0mL浓度为0.20mol·L-1的氨水，（1）是否能生成Mn(OH)2沉淀？（2）若不要Mn(OH)2沉淀生成，应至少先加入NH4Cl多少克？

4

解：（1）混合后氨水的总浓度为50.0×0.20/100.0=0.10 mol·L-1； Mn2+浓度为50.0×0.0020/100.0=0.0010 mol·L-1。

[OH]Kbc1.81050.101.34103molL1

Qc(cMn2/c)(cOH/cθ)20.0010(1.34103)21.8109Ksp2.11013

有Mn(OH)2沉淀生成。 （2）若不要生成Mn(OH)2沉淀，则

Qc(cMn2/c)(cOH/cθ)2Ksp2.11013

cOHθKMn(OH)2cMn2/cc2.110131.4105molL1

0.0010pH＜14+lg1.4×10-5=9.15

pHpKalgnb na50.00.201039.25lg9.15

nana＞1.3×10-2mol

若不要Mn(OH)2沉淀生成，应至少先加入NH4Cl：1.3×10-2×53.5=0.69g

11、将BaSO4置于Na2CO3溶液中，可否发生沉淀的转化生成BaCO3沉淀？要在100mLNa2CO3溶液中将0.0010molBaSO4完全转化为BaCO3沉淀，Na2CO3溶液的浓度至少多大？

解：BaSO4+ CO32-BaCO3+ SO42-

θ10K[SO2]/c1.110sp,BaSO44平衡常数K0.042 2θ9Ksp,BaCO32.610[CO3]/c当cSO20.042cCO2时，就可发生沉淀的转化生成BaCO3沉淀。

43刚刚完全转化时，[SO42-]=0.0010/0.10=0.010mol·L-1，则：

[CO32-]=0.010/0.042=0.24 mol·L-1

初始Na2CO3溶液的浓度至少0.24+0.010=0.25 mol·L-1

12、某溶液中含有0.10mol·L-1Pb2+和0.10mol·L-1Ni2+，拟在控制溶液pH值的情况下，通过通入H2S气体并维持饱和状态来分离Pb2+和Ni2+，试问：溶液的pH值应控制在什么范围？

5

（H2S饱和溶液浓度0.10mol·L-1，Ksp,PbS9.010解：要使二价金属硫化物MS沉淀，必须满足：

θ29，Ksp,NiS1.110θ21）

θ(cM2/cθ)(cS2-/cθ)Ksp,MS （1）

S2-来源于H2S的解离，故：

cS2θθθθKa1Ka2([H2S]/c)0.10Ka1Ka2 （2） [S]c22([H]/c)[H]2（2）代入（1）并整理得：

[H]θθ0.10Ka1Ka2cM2Kθsp,MS1.01020cM2Kθsp,MS

设PbS沉淀完全时的H+浓度为[H+]1，则

1.010201.0105[H]133molL1 299.010设NiS开始沉淀时的H+浓度为[H+]2，则

1.010200.101 [H]20.95molL211.110由计算可知，只要用HCl维持溶液酸度在[H+]1mol·L-1以上，即可保证Ni2+不沉淀而Pb2+可沉淀完全。

6