Question

11．I某溫度下，K_w=10^-12．
（1）若保持溫度不變，向少量水中加入4g的NaOH固體，并加水至1L，才能使溶液中電離產生的H⁺、OH^-的濃度乘積即：c（H⁺）•c（OH^-）=10^-22
（2）若保持溫度不變，某溶液中c（H⁺）為1×10^-7mol/L，則該溶液顯堿性（選填“酸”、“堿”或“中”）
II．（3）實驗室中常用NaOH進行洗氣和提純，當600mL 1mol/LNaOH溶液吸收標準狀況下8.96LCO₂氣體時所得溶液中各離子濃度由大到小的順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
（4）已知常溫下K_w[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38，在FeCl₃溶液中加入NaHCO₃溶液，發生反應的離子方程式為Fe³⁺+3HCO₃^-=Fe（OH）₃↓+3CO₂↑．若所得懸濁液的pH調整為4，則溶液中Fe³⁺的濃度為4.0×10^-8mol/L．
（5）試利用平衡移動原理解釋下列事實：
FeS不溶于水，但能溶于稀鹽酸中FeS（s）?Fe²⁺（aq）+S^2-（aq），加入稀鹽酸后，S^2-+2H⁺=H₂S↑，破壞了FeS的溶解平衡，使上述平衡向FeS溶解的方向移動，故FeS溶解．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）水電離產生的H⁺、OH^-的濃度乘積即：c（H⁺）_水•c（OH^-）_水=10^-22，則c（H⁺）=10^-11mol/L，根據K_w=10^-12計算c（OH），然后計算氫氧化鈉的質量；
（2）若保持溫度不變，已知K_w=10^-12，中性溶液中pH=6，某溶液中c（H⁺）為1×10^-7mol/L＜1×10^-6mol/L，溶液顯堿性；
II．（3）n（NaOH）=1mol/L×0.6L=0.6mol，n（CO₂）=$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，n（NaOH）：n（CO₂）=0.6mol：0.4mol=3：2，
設生成的n（Na₂CO₃）=xmol、n（NaHCO₃）=ymol，
根據Na、C原子守恒得$\left\{\begin{array}{l}{2x+y=0.6}\\{x+y=0.4}\end{array}\right.$，解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.2}\\{y=0.2}\end{array}\right.$，
所以溶液中溶質為等物質的量濃度的Na₂CO₃、NaHCO₃，碳酸根離子水解程度大于碳酸氫根離子，二者水解導致溶液呈堿性；
（4）在FeCl₃溶液中加入NaHCO₃溶液，二者發生雙水解反應生成氫氧化鐵沉淀和二氧化碳；溶液的pH=4，則溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$mol/L=10^-10 mol/L，c（Fe³⁺）=$\frac{{K}_{sp}}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$；
（5）FeS（s）?Fe²⁺（aq）+S^2-（aq），加入稀鹽酸后，S^2-+2H⁺=H₂S↑，促進FeS溶解．

解答 解：I．（1）水電離產生的H⁺、OH^-的濃度乘積即：c（H⁺）_水•c（OH^-）_水=10^-22，則c（H⁺）=10^-11mol/L，已知K_w=10^-12，c（OH）=$\frac{1{0}^{-12}}{1{0}^{-11}}$=0.1mol/L，則氫氧化鈉的物質的量為0.1mol/L×1L=0.1mol，則質量為0.1mol×40g/mol=4g，
故答案為：4；
（2）若保持溫度不變，已知K_w=10^-12，中性溶液中pH=6，某溶液中c（H⁺）為1×10^-7mol/L＜1×10^-6mol/L，溶液顯堿性，故答案為：堿；
II．（3）n（NaOH）=1mol/L×0.6L=0.6mol，n（CO₂）=$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，n（NaOH）：n（CO₂）=0.6mol：0.4mol=3：2，
設生成的n（Na₂CO₃）=xmol、n（NaHCO₃）=ymol，
根據Na、C原子守恒得$\left\{\begin{array}{l}{2x+y=0.6}\\{x+y=0.4}\end{array}\right.$，解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.2}\\{y=0.2}\end{array}\right.$，
所以溶液中溶質為等物質的量濃度的Na₂CO₃、NaHCO₃，碳酸根離子水解程度大于碳酸氫根離子，但其水解程度都較小，二者水解導致溶液呈堿性，鈉離子不水解，所以溶液中離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（4）在FeCl₃溶液中加入NaHCO₃溶液，二者發生雙水解反應生成氫氧化鐵沉淀和二氧化碳，離子方程式為Fe³⁺+3HCO₃^-=Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；溶液的pH=4，則溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$mol/L=10^-10 mol/L，c（Fe³⁺）=$\frac{{K}_{sp}}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-10}）^{3}}$mol/L=4.0×10^-8mol/L；
故答案為：Fe³⁺+3HCO₃^-=Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；4.0×10^-8；
（5）FeS（s）?Fe²⁺（aq）+S^2-（aq），加入稀鹽酸后，S^2-+2H⁺=H₂S↑，破壞了FeS的溶解平衡，使上述平衡向FeS溶解的方向移動，則FeS能溶于稀鹽酸，
故答案為：FeS（s）?Fe²⁺（aq）+S^2-（aq），加入稀鹽酸后，S^2-+2H⁺=H₂S↑，破壞了FeS的溶解平衡，使上述平衡向FeS溶解的方向移動，故FeS溶解．

點評 本題考查較綜合，涉及難溶物的溶解平衡、離子濃度大小比較、鹽類水解等知識點，為高頻考點，側重考查學生分析、判斷及計算能力，注意（3）中溶質及其物質的量之間的關系，為易錯點．