- 影响沉淀溶解平衡的因素
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向盛有1 mL 0.1 mol/L MgCl2溶液的试管中滴加2滴(1滴约0.05mL)2mol/L NaOH
溶液,有白色沉淀生成,再滴加2滴0.1mol/LFeCl3溶液,静置。可以观察到的现象是
,产生该现象的原因是 。
正确答案
白色沉淀转变为红褐色沉淀 因为开始生成的白色沉淀Mg(OH)2 存在溶解平衡Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH—(aq),滴入的FeCl3溶液电离的Fe3+与溶解平衡产生的OH—反应生成溶度积更小(或更难溶)的Fe(OH)3,使Mg(OH)2的溶解平衡继续向右移动,直至Mg(OH)2全部转化为Fe(OH)3沉淀。
试题分析:滴加NaOH溶液,发生的离子反应为:;再滴加2滴0.1mol/LFeCl3溶液,由于
<
,因此沉淀会转化为
。
点评:本题考查沉淀的溶解平衡,需特别注意沉淀的转化中遵循“向更难溶的沉淀转化的方向进行,即转化为溶度积更小的沉淀”。
高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂.工业上常采用NaClO氧化法生产,原理为:3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH=2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O,Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH,主要的生产流程如下:
(1)写出反应①的离子方程式______.
(2)流程图中“转化”是在某低温下进行的,说明此温度下Ksp(K2FeO4)______Ksp(Na2FeO4)(填“>”或“<”或“=”).
(3)反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响.
图1为不同的温度下,Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响;
图2为一定温度下,Fe(NO3)3质量浓度最佳时,NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响.
①工业生产中最佳温度为______℃,此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为______.
②若NaClO加入过量,氧化过程中会生成Fe(OH)3,写出该反应的离子方程式:______.
③若Fe(NO3)3加入过量,在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4,此反应的离子方程式:______.
(4)K2FeO4 在水溶液中易水4FeO42-+10H2O⇌4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑.在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法,则洗涤剂最好选用______溶液(填序号).
A.H2O B.CH3COONa、异丙醇 C.NH4Cl、异丙醇 D.Fe(NO3)3、异丙醇.
正确答案
(1)氯气是酸性气体,能和烧碱溶液反应,反应实质为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,故答案为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O;
(2)根据反应Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH可知,反应生成溶解度更小的物质,说明此温度下Ksp(K2FeO4)<Ksp(Na2FeO4),故答案为:<;
(3)①寻找最佳温度要具备的条件:该温度下反应速率快,生成高铁酸钾的产率较大两方面,所以工业生产中最佳温度为26℃,因为在该温度下生成高铁酸钾的产率最大,此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为=1.2,故答案为:26;1.2;
②若NaClO加入过量,氧化过程中会生成Fe(OH)3,原因是NaClO水解呈碱性,Fe(NO3)3水解呈酸性,二者发生互促水解,反应的离子方程式为3ClO-+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO,
故答案为:3ClO-+Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3HClO;
③碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4,反应的离子方程式为2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O,故答案为:2FeO42-+Fe3++8OH-=3FeO43-+4H2O;
(4)为抑制K2FeO4的水解,应在碱性条件下洗涤,可用CH3COONa,为防止K2FeO4的溶解,可用异丙醇洗涤,故答案为:B.
某化工厂生产皓矾(ZnSO4•7H2O),结晶前的饱和溶液(呈酸性)中含有少量Cu2+、Fe3+、Fe2+等杂质.已知0.01mol/L的Fe3+开始沉淀到完全沉淀的pH范围是2.7~3.7;ZnSO4饱和溶液(0.34mol/L)中Zn2+开始沉淀到完全沉淀的pH范围是5.7~8.0;当pH<5.7时,Na2CO3、ZnCO3发生酸解生成CO2.该厂除杂及生产的工艺流程如图所示:
(1)加入的试剂②最好是______(填名称),其主要作用是______.
(2)为了调整溶液的pH,加入试剂③,供选用的试剂有NaOH、Na2CO3、ZnCO3、NH3•H2O、Ca(OH)2等,应当选用______,理由是______.
(3)从溶液中获得皓矾的操作依次是______.
正确答案
(1)需先将Fe2+氧化为Fe3+,然后再将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,在选择氧化剂时,既要能氧化Fe2+又不引入新的杂质,不宜选用Cl2、KMnO4、HNO3等氧化剂,加入的试剂②为双氧水(H2O2的水溶液)最适宜,
故答案为:过氧化氢; 将Fe2+氧化成Fe3+;
(2)只要调整溶液的pH在2.7~5.7的范围内,Fe3+可以完全沉淀而除去,Zn2+不会沉淀,加入的试剂③是ZnCO3,能控制pH在5.7附近,且不引入杂质离子,
故答案为:ZnCO3; 能控制pH在5.7附近,且不引入杂质离子;
(3)从溶液中获得皓矾,应先将溶液进行蒸发浓缩,冷却后进行结晶,然后过滤,由于固体具有吸附能力,固体表面吸附溶液中的离子,最后要进行洗涤.
故答案为:蒸发、冷却、过滤、洗涤.
某兴趣小组为探究沉淀溶解平衡的原理并测定某温度下PbI2溶度积常数,设计如下实验。
Ⅰ 取100mL蒸馏水,加入过量的PbI2固体(黄色),搅拌,静置,过滤到洁净的烧杯中,得到滤液。
(1)搅拌的目的是 。
(2)取少量滤液于试管中,向其中滴加几滴0.1 mol·L-1KI溶液,观察到的现象是 ,溶液中c(Pb2+) (填“增大”、“减小”或“不变”)。
Ⅱ 准确量取10.00mL滤液,与离子交换树脂(RH)发生反应:2RH + Pb2+= R2Pb + 2H+,交换完成后,流出溶液用中和滴定法测得n(H+)=3.000×10-5 mol。
(3)在此实验温度下,PbI2的溶度积常数Ksp= 。
(4)若步骤Ⅰ盛装滤液的烧杯中有少量水,Ksp测定结果将会 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
正确答案
(1)使碘化铅充分溶解(2分)
(2)产生黄色沉淀或黄色浑浊(2分) 减小(1分)
(3)1.35×10-8(2分)
(4)偏小(2分)
试题分析:(1)搅拌可以使碘化铅充分溶解。
(2)滤液为PbI2的饱和溶液,加入0.1 mol·L-1KI溶液,增加了I‾浓度,使PbI2的沉淀溶解平衡向左移动,生成了PbI2沉淀,所以观察到的现象为:产生黄色沉淀或黄色浑浊;Pb2+部分转化为PbI2沉淀,所以Pb2+浓度减小。
(3)根据方程式可知:n(Pb2+)=1/2n(H+)=1/2×3.000×10-5 mol=1.500×10-5 mol,c(Pb2+)=1.500×10-5 mol÷0.01L=1.500×10-3mol•L‾1,则c(I‾)=2c(Pb2+)=3.000×10-3mol•L‾1,所以Ksp=1.500×10-3mol•L‾1×(3.000×10-3mol•L‾1)2=1.35×10-8
(4)若步骤Ⅰ盛装滤液的烧杯中有少量水,溶液变稀,准确量取的10.00mL滤液含有的Pb2+减少,所以Ksp测定结果将会偏小。
在一定温度下,向AgI的饱和溶液中:(填“增大”、“减小”或“不变”)
(1)若加入AgNO3固体,c(I-) 。
(2)若加入更多的AgI固体,则c(Ag+) 。
(3)若加入固体AgBr,c(I-) 。
正确答案
(1)减小 (2)不变 (3)减小
根据碘化银的溶解平衡AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq)可知,如果增大银离子浓度,则平衡向左进行,则碘离子浓度减小;温度不变,溶解度不变,所以再加入碘化银固体,溶液的浓度也是不变的;由于溴化银的溶解度大,所以溶液中银离子浓度,则碘离子浓度减小。
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