Question

10．（1）若向Mg（OH）₂濁液中滴入足量的FeCl₃溶液，振蕩后，白色沉淀會全部轉化為紅褐色沉淀，試從平衡的角度解釋沉淀轉化的原因：氫氧化鎂濁液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）₂?Mg²⁺+2OH^-，由于K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，所以當加入Fe³⁺后，會和OH^-反應生成更難溶的氫氧化鐵沉淀，使得上述平衡正向移動，最有氫氧化鎂全部轉化為紅褐色的氫氧化鐵沉淀
（2）25℃時，Ksp[Fe（ OH）₃]=4.0×10^-38，則pH=3的某Fe（OH）₃濁液中，c（Fe³⁺）=4.0×10^-5mol•L^-1
（3）常溫常壓下，空氣中的CO₂溶于水，達到平衡時，溶液的pH=5.6，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的電離及H₂CO₃的第二級電離，則H₂CO₃的第一級電離的平衡常數K₁=4.2×10^-7mol•L^-1．（已知10^-5.60=2.5×10^-6）
（4）如圖所示的裝置中，若通入直流電5min時，銅電極質量增加2.16g，試回答：
①通電5min時，B中共收集224mL氣體（標況），溶液體積為200mL，則通電前CuSO₄溶液的物質的量濃度為0.025 mol•L^-1． （設電解前后溶液體積無變化）．
②若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后，溶液中OH^-的物質的量濃度為0.1mol•L^-1（設電解前后溶液體積無變化）．

Answer 1

分析 （1）根據沉淀溶解平衡移動的影響因素知識來回答判斷；
（2）根據氫氧化鐵的溶度積及pH=3計算出溶液中鐵離子濃度；
（3）電離平衡常數指弱電解質在一定條件下電離達到平衡時，溶液中電離所生成的各種離子濃度系數次冪的乘積，與溶液中未電離分子的濃度系數次冪的乘積的比值，則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數K=$\frac{c（{H}^{+}）•c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$；
（4）①根據電極反應及電子守恒來計算；
②根據A中的電極反應及與C中轉移的電子守恒來計算．

解答 解：（1，K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，氫氧化鎂濁液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）₂?Mg²⁺+2OH^-，當加入Fe³⁺后，會和OH^-反應生成更難溶的氫氧化鐵沉淀，使得上述平衡正向移動，機會生成紅褐色沉淀物質，
故答案為：氫氧化鎂濁液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）₂?Mg²⁺+2OH^-，由于K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，所以當加入Fe³⁺后，會和OH^-反應生成更難溶的氫氧化鐵沉淀，使得上述平衡正向移動，最有氫氧化鎂全部轉化為紅褐色的氫氧化鐵沉淀；
（2）氫氧化鐵的溶度積Ksp[Fe（ OH）₃]=4.0×10^-38，pH=3的溶液中，氫氧根離子的濃度為1×10^-11mol/L，c（Fe³⁺）=$\frac{4×1{0}^{-38}}{（1×1{0}^{-11}）^{3}}$mol/L=4.0×10^-5mol/L，
故答案為：4.0×10^-5；
（3）飽和CO₂水溶液的pH=5.6，所以c（H⁺）=10^-5.6=2.5×10^-6mol/L，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1，
則H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常數，K=$\frac{c（{H}^{+}）•c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$=$\frac{2.5×1{0}^{-6}×2.5×1{0}^{-6}}{1.5×1{0}^{-5}}$=4.2×10^-7 mol•L^-1，
故答案為：4.2×10^-7 mol•L^-1；
（4）①C中陰極反應為Ag⁺+e^-═Ag，n（Ag）=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，則轉移的電子為0.02mol，
B中陽極反應為4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，則轉移0.02mol電子生成氧氣為0.005mol，其體積為0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，
則在陰極也生成112mL氣體，由2H⁺+2e^-═H₂↑，則氫氣的物質的量為0.005mol，該反應轉移的電子為0.01mol，
則Cu²⁺+2e^-═Cu中轉移0.01mol電子，所以Cu²⁺的物質的量為0.005mol，通電前c（CuSO₄）=$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025 mol•L^-1；
故答案為：0.025 mol•L^-1；
②由A中發生2KCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Cl₂↑～2e^-，由電子守恒可知，轉移0.02mol電子時生成0.02molKOH，忽略溶液體積的變化，則c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol•L^-1，故答案為：0.1mol•L^-1．

點評 本題考查了沉淀的溶解平衡以及溶度積計算、電離平衡常數的計算以及電解原理，明確Cu電極的質量增加是解答本題的突破口，并明確發生的電極反應及電子守恒即可解答，注意計算時電子守恒的應用，題目難度中等．