Question

5．（1）明礬可以凈水，原因是明礬溶于水發生水解Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體可以吸附雜質（用離子方程式表示），把明礬溶液逐滴加入到Ba（OH）₂溶液至Ba²⁺剛好完全沉淀時，溶液的PH＞7（填“＞”“＜”“=”），離子方程式為Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-═AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O；繼續加入明礬溶液，還有離子反應發生嗎？如有，寫出離子方程式，如沒有則填上“無”Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓
（2）已知常溫時Ksp（AgCl）=1.8×10^-10，向50ml 0.18mol/L的AgNO₃溶液中加入50ml 0.2mol/L的HCl，則c（Ag⁺）=1.8×10^-8mol/L；要使AgNO₃ 和HCl等體積混合剛好產生AgCl沉淀，如果c（AgNO₃）=2.0×10^-4mol/L，那么c（HCl）=3.6×10^-6mol/L
（3）已知25℃時，氫氧化鎂的Ksp=5.6×10^-12，氫氧化鐵的Ksp=1.0×10^-38，要除去MgCl₂溶液中的FeCl₃雜質，可加入氧化鎂調節溶液的PH而達到除去FeCl₃的目的．假設溶液中c（FeCl₃）=0.01mol/L，那么溶液中Fe³⁺恰好沉淀完全時溶液的PH為3．

Answer 1

分析 （1）明礬中鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體具有很強的吸附性；假設Ba（OH）₂的物質的量為1mol，水溶液中Ba²⁺恰好沉淀時，需硫酸根離子1mol，所以明礬與Ba（OH）₂的物質的量之比為1：2，進而書寫反應的離子方程式，并判斷溶液的酸堿性；
（2）依據題干數據計算沉淀后溶液中氯離子濃度，結合Ksp計算溶液中銀離子濃度；要想剛好沉淀生成氯化銀，說明Qc=Ksp；
（3）可知通過加入氧化鎂，來調節溶液的PH值，使氯化鐵轉化為氫氧化鐵，然后過濾除去；依據氫氧化鐵的溶度積常數和Fe³⁺沉淀完全的濃度為c（Fe³⁺）＜10^-5mol•L^-1，計算氫氧根離子濃度得到溶液最小pH．

解答 解：（1）明礬溶于水發生水解，鋁離子水解生成氫氧化鋁和硫酸，反應的離子方程式為Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
假設Ba（OH）₂的物質的量為1mol，水溶液中Ba²⁺恰好沉淀時，需硫酸根離子1mol，所以明礬與Ba（OH）₂的物質的量之比為1：2，離子反應為Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-═AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O，此時溶液呈堿性，PH＞7，繼續加入明礬溶液，鋁離子和偏鋁酸根離子發生雙水解，反應的離子方程式為：Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，故答案為：明礬溶于水發生水解Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體可以吸附雜質；＞；Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-═AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O；Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓；
（2）向50mL0.18mol•L^-1的AgNO₃溶液中加入50ml 0.2mol/L的鹽酸，混合后兩者濃度分別為c（Ag⁺）=$\frac{0.18}{2}$mol/L=0.09mol/L、c（Cl^-）=$\frac{0.2}{2}$mol/L=0.1mol/L，Ag⁺與Cl^-是等物質的量反應的，此時Cl^-過量，過量濃度c（Cl^-）=0.1-0.09=0.01mol/L，所以沉淀生成后溶液中的c（Ag⁺）=$\frac{Ksp}{0.01}$=$\frac{1.8×1{0}^{-10}}{0.01}$=1.8×10^-8mol/L，Qc=c（HCl）•c（AgNO₃）×$\frac{1}{4}$=Ksp，所以c（HCl）=$\frac{4Ksp}{c（AgN{O}_{3}）}$=$\frac{4×1.8×1{0}^{-10}}{2×1{0}^{-4}}$=3.6×10^-6mol/L，故答案為：1.8×10^-8mol/L；3.6×10^-6mol/L；
（3）可知通過加入氧化鎂，來調節溶液的PH值，使氯化鐵轉化為氫氧化鐵，然后過濾除去；常溫時，Fe（OH）₃的K_sp=1×10^-38，要使溶液中的Fe³⁺沉淀完全，殘留在溶液中的c（Fe³⁺）＜10^-5mol•L^-1；
Ksp=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=10^-5×c³（OH^-）=1×10^-38
c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1{0}^{-38}}{1{0}^{-5}}}$mol/L=10^-11mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$=10^-3mol/L，
所以溶液中Fe³⁺恰好沉淀完全時溶液的PH為3；
故答案為：氧化鎂；3．

點評 本題考查了沉淀溶度積常數的計算應用，根據一般離子的濃度小于10^-5mol•L^-1認為沉淀完全來解答，注意溶度積常數的計算表達，題目較簡單．