第六章沉淀—溶解平衡 1.根据Mg(OH)2的浓度积计算 (1)Mg(OH2在水中的溶解度; (2)Mg(OH)2饱和溶液中c(Mg),c(OH)和pH (3)Mg(OH)2在0010 molL NaOH溶液中的溶解度(moL); (4)Mg(OH)2在010 mol-L-MgC2溶液中的溶解度(moL) 解:查得 KMg(OH2511012 (1) Mg(OH)2(s) Mg (aq)+ 20H(aq) 平衡时 2S KSp(Mg(OH))=[c(Mg)lld(OH)/CO1 5.1×102={S1}{2S1}2 S1=1.1×10+mo/L (2)Mg(OH)2饱和溶液即为Mg(OH)2与Mg2(aq),OH(aq)的固-液平衡系统, c(Mg2)=S1=11×104molL,c(OH)=2S=22×10mlL pH=14+lg{c(OH)}=10.34 (3) Mg(OH)2()e Mg(aq) 20H(aq) 平衡时CB/co {S2} 0.010+2{S2} S2}(0.010+2{S2})2=51×1012 S2=5.1×103molL (4) Mg(oH)2(s)e Mg(aq) 20H(aq) 平衡时CB/e 0.010+2{S3} (0010+{S3})(2{S3})2=5.1×102 S=1.1×105moL 2.(1)在100mL0015 mol-L- MnSO4溶液中,加入50m0.15 molL NH3(aq),是否生成 Mn(OH)2沉淀? (2)若在上述100mL0.015 molL MnSO4溶液中先加入0495G(NH4)2SO4晶体,然后再加 入50m10.15mLNH3(aq),是否有Mn(OH)2沉淀生成? 解;查 MOH)=21X1013K6(NH)=1.8X103
第六章 沉淀—溶解平衡 1. 根据 Mg（OH）2 的浓度积计算： （1） Mg（OH）2 在水中的溶解度； （2） Mg（OH）2 饱和溶液中 c（Mg 2+），c（OH ）和 pH； （3） Mg（OH）2 在 0.010 mol∙L 1NaOH 溶液中的溶解度（mol∙L 1）； （4） Mg（OH）2 在 0.010 mol∙L 1MgCl2溶液中的溶解度（mol∙L 1）。 解：查得 Ksp (Mg(OH) 2 )= 5.1 10 12 （1） Mg（OH）2（s）⇌ Mg 2+（aq） + 2OH （aq） 平衡时 S1 2S1 Ksp (Mg(OH)2)= c c [ (Mg ] 2+ ) (OH ) 2 [c c ] 5.1×10 12={S1}{2S1} 2 S1=1.1×10 4 mol∙L 1 （2） Mg（OH）2 饱和溶液即为 Mg（OH）2 与 Mg 2+（aq），OH （aq）的固液平衡系统， 因此 c（Mg 2+）= S1=1.1×10 4 mol∙L 1， c（OH ）=2 S1=2.2×10 4 mol∙L 1 pH=14+lg{ c（OH ）}=10.34 （3） Mg（OH）2（s）⇌ Mg 2+（aq） + 2OH （aq） 平衡时cB c {S2} 0.010+2{S2} {S2}（0.010+2{S2}）2=5.1×10 12 S2=5.1×10 8 mol∙L 1 （4） Mg（OH）2（s）⇌ Mg 2+（aq） + 2OH （aq） 平衡时cB c 0.010+2{S3} 2 {S3} （0.010+{S3}）（2 {S3}）2=5.1×10 12 S3=1.1×10 5 mol∙L 1 2. （1）在 10.0mL0.015 mol∙L 1MnSO4 溶液中，加入 5.0ml0.15 mol∙L 1NH3（aq） ，是否生成 Mn（OH）2 沉淀？ （2）若在上述 10.0mL0.015 mol∙L 1MnSO4 溶液中先加入 0.495G（NH4）2SO4 晶体，然后再加 入 5.0ml0.15 mol∙L 1NH3（aq） ，是否有 Mn（OH）2 沉淀生成？ 解；查 Ksp =2.1 10 13 (Mn(OH)2 ) ， Kb =1.8 10 5 (NH 3 )
两种溶液混合时,各物种得最初浓度 (Mn2+0015m01·L×100ml0010m01·L (10.0+5.0)ml 0.15mo1.L-1×5.0ml Co(NH3 H2O) =0.050mo1.L (10.0+50ml (1)溶液中的OH主要来自NH3H2O的离解反应 (2) NH3 H20(aq) eNH(aq) +OH(aq) 平衡时CB/e050 1.8×10 Mn(OH)2(s)e Mn(aq)+2OH (ag) J={c(Mn2)}c(OH)}2=0.010×(9.5×10)2 =90×10 J>>Ksp(Mn(OH)2) 所以能生成Mn(OH)2沉淀 (3) Mr((NH4)2SO4)=132.1 4) c0(NH4)132.1gm/x2 0.50mo.L- (10.0+50)×10 按多重平衡来判断有无Mn(OH)2沉淀生成 Mn(aq)+2 NH3 H20(aq) eMn(OH)2(s)+2 NH4 (aq) [c(HAyr KB(NH3H20) Ko=[c(Mn)/col[c(NH3 H20y]= KSP(Mn(OH)2) 8×10 =1.5×10 c(NHl J=C(Mnt/c@llc(NH3H20y =1.0×10 0010×(0050)2 J>K 所以无Mn(OH)2沉淀生成
两种溶液混合时 ，各物种得最初浓度 c0（Mn 2+）= 1 1 0 .010 (10 .0 5 .0 ) 0.015 10 .0 - - = × + × ¥ mol L ml mol L ml c0（NH3∙H2O）= 1 1 0 .050 (10 .0 5 .0 ) 0.15 5 .0 - - = × + × ¥ mol L ml mol L ml （1） 溶液中的 OH 1 主要来自 NH3∙H2O 的离解反应： （2） NH3∙H2O（aq）⇌NH4+（aq）＋OH （aq） 平衡时cB c 0.050－x x x 1.8×10 5= x x 0 .050 - 2 . x=9.5×10 4 Mn（OH）2（s）⇌ Mn 2+（aq）+2OH （aq） J={ c（Mn 2+）}{ c（OH ）} 2=0.010×（9.5×10 4）2 =9.0×10 9 J>>Ksp (Mn(OH)2) ， 所以能生成 Mn（OH）2 沉淀 （3） Mr（（NH4）2SO4）=132.1 （4） c0（NH4+）= 1 3 1 0 .50 (10 .0 5 .0 ) 10 2 132 .1 0.495 - - - = × + ¥ ¥ × mol L g mol g 按多重平衡来判断有无 Mn（OH）2 沉淀生成： Mn 2+（aq）＋2 NH3∙H2O（aq）⇌Mn（OH）2（s）＋2 NH4+（aq） K = c c [ ] [c c ] (NH3H20) (NH4 + ) (Mn 2+ ) [c c ] = Kb Ksp 2 [ (NH3H20) (Mn(OH)2) ] = 3 13 5 2 1 .5 10 2 .1 10 . (1 .8 10 ) = ¥ ¥ ¥ - - J= c c [ ]2 [c c ] (NH 3H 20) (NH4 + ) (Mn 2+ ) [c c ]2 = 4 2 2 1 .0 10 0 .010 (0 .050 ) (0 .50 ) = ¥ ¥ J> K 所以无 Mn（OH）2 沉淀生成
请仿照(1)的解法来求解。 3.(1)在0.10 mol.- FeCl2溶液中,不断通入HS(g),若不生成Fe沉淀,溶液的pH最高 不应超过多少? (2)在PH=1.00的某溶液中含有FeCh2与CuCl2,两者的浓度均为0.10moL,不断通入 H2S(g)时,能有那些沉淀生成?各种离子浓度分别是多少? 解: (1) Fes(s)+2H(aq)= Fe(aq) +Hs(g) 该反应的平衡常数即KFeS) 查得Ksa(FeS)=6×102 [c(Fe"cjc(H2s)eI [c(h)el 0.10×0.10 6×10 [c(H+)/c] c(H+)=4.1×10-3 mol.L' PH=2.39 使FeS(s)溶解的最小c(H)即不生成沉淀FeS(s)的最小c(H),相应的PH为不生成沉 淀的最高PH (2)在Cu2,Fe2的混合溶液中,通入H2S(g),有可能生成两种硫化物沉淀,但由于 spa( Cus)<<Kspa (feS) 如果有沉淀生成,则CuS(s)先沉淀出来。 Cuf(aq) +Hs(g) Cus(s)+2H (ag) 开始时CB/e 0.10 0.10 平衡时CB/c 0.10 0.10+0.10×2-2x [c(Hyer c(Cu2+)Ic(HS)e](0 AACs)61061.7×105 J<K,有CuS沉淀生成。 0.10x6×10
请仿照（1）的解法来求解。 3. （1）在 0.10 mol∙L 1FeCl2 溶液中，不断通入 H2S（g） ，若不生成 FeS 沉淀，溶液的 pH 最高 不应超过多少？ （2）在 PH=1.00 的某溶液中含有 FeCl2 与 CuCl2，两者的浓度均为 0.10 mol∙L 1，不断通入 H2S（g）时，能有那些沉淀生成？各种离子浓度分别是多少？ 解： （1） FeS（s）＋2H +（aq）⇌ Fe 2+（aq）＋H2S（g） 该反应的平衡常数即 Kspa(FeS)，查得 Kspa(FeS) = Kspa(FeS) = [c(Fe 2+ )/c ][c(H2S)/c ] [c(H + )/c ] 6×10 2 = 2 [ ( )/ ] 0.10 0 .10 q c H c + ¥ c（H +）=4.1×10 3 mol∙L 1 PH=2.39 使 FeS（s）溶解的最小 c（H +）即不生成沉淀 FeS（s）的最小 c（H +） ，相应的 PH 为不生成沉 淀的最高 PH。 （2）在 Cu 2+，Fe 2+的混合溶液中，通入 H2S（g） ，有可能生成两种硫化物沉淀，但由于 Kspa (CuS) < <K (FeS) spa ， 如果有沉淀生成，则 CuS（s）先沉淀出来。 Cu 2+（aq）＋H2S（g）⇌CuS（s）＋2H +（aq） 开始时cB c 0.10 0.10 0.10 平衡时 cB c x 0.10 0.10+0.10×2－2x = [c(H + )/c ] J [c(Cu2+)/c ] 2 [c(H2S)/c ] Kspa (CuS) < K J K = 1 , 有CuS沉淀生成。 x=5.4×10 16
c(Cu2)=54×106molL c(H)=0.30 mol-L- 由于CuS(s)的生成,使溶液中c(H)增大为0.30moL',己大于不生成FeS(s)的最小c(H), 所以不能生成FeS(s) 4.某溶液中含有Pb2和Zn2,两者的浓度均为010mL:在室温下通入HS(g)使之成 为HS饱和溶液,并加入HCl控制S2浓度。为了使PbS沉淀出来,而ZnS仍留在溶液中,则溶液 中H的浓度最低应是多少?此时溶液中的Pb2是否被沉淀完全? 解:查表得 Ka4(ZnS)=2x102,ks9(PbS)=3×107 ZnS (s)+2H'-(ag) Zn+(aq)+H2S(ag) 若不生成ZnS沉淀,则上述反应不向左进行 J(Zns,s kspa(ZnS) c(H)≥A c(Zn2)}{c(H2S)} molL (ZnS) 0.10×0.10 2×10-2m0lL-=07 Imol. L Pbs(aq)+2H (aq)= Pb(aq) +H2S(aq) 开始时CB/ 0.10 0.10 平衡时CB/C 0.91-2x 0.10x 3×10-7 (0.91-2x)2 x=2.5×10-6 c(Pb2)=2.5×10-6 molL<10×105 mol.- 所以,Pb2已被沉淀完全。 5.在某混合溶液中Fe3和Zn2浓度均0010moL为加碱调节Ph,使Fe(OH)3沉淀出来, 而Zn2保留在溶液中。通过计算确定分离Fe和Zn2的pH范围 解:为使Fe以Fe(OH)3形式完全沉淀出来,即达到c(Fe3)≤1.0×105moL,此时相 应的pH计算如下:
c(Cu 2+ )=5.4×10 16 mol∙L 1 c(H + )=0.30 mol∙L 1 由于 CuS （s） 的生成， 使溶液中 c(H + )增大为 0.30 mol∙L 1， 已大于不生成 FeS （s） 的最小 c （H +）， 所以不能生成 FeS（s）. 4. 某溶液中含有 Pb 2+和 Zn 2+，两者的浓度均为 0.10 mol∙L 1；在室温下通入 H2S（g）使之成 为 H2S 饱和溶液，并加入 HCl 控制 S2浓度。为了使 PbS 沉淀出来，而 ZnS 仍留在溶液中，则溶液 中 H +的浓度最低应是多少？此时溶液中的 Pb 2+是否被沉淀完全？ 解：查表得 Kspa (ZnS) Kspa , (PbS) ZnS（s）+2H+ →（aq）Zn 2+（aq）+H2S（aq） 若不生成 ZnS 沉淀，则上述反应不向左进行， J (ZnS) Kspa (ZnS) Kspa (ZnS) c(H + ) mol L 1 {c(Zn 2+ )}{c(H 2S)} = 1 1 2 0 .71 2 10 0.10 0 .10 - - - × = × ¥ ¥ mol L mol L PbS（aq）+2H+（aq） = Pb 2+（aq）+H2S（aq） 开始时cB c 0.71 0.10 0.10 平衡时cB c 0.912x x 0.10 x=2.5×10 －6 c（Pb 2+）=2.5×10 －6 mol∙L 1<1.0×10 5 mol∙L 1 所以，Pb 2+已被沉淀完全。 5. 在某混合溶液中 Fe 3+和 Zn 2+浓度均 0.010 mol∙L 1 为加碱调节 Ph，使 Fe（OH）3 沉淀出来， 而 Zn 2+保留在溶液中。通过计算确定分离 Fe 3+和 Zn 2+的 pH 范围。 解：为使 Fe 3+以 Fe（OH）3形式完全沉淀出来，即达到 c（Fe 3+）≤1.0×10 5 mol∙L 1，此时相 应的 pH 计算如下： 7 2 3 10 ( 0. 91 2 ) 0. 10 - = ¥ - x x
COH)= ksp(Fe(OH)3) L mol L c(Fe )/ce 2.8×10=9 1.0×10 H=282,这是Fe沉淀完全时的最低PH 若使Zn2不沉淀,溶液的pH不能高于Zn2开始沉淀时的pH。即 cOH Ke(Zn( oH)2) mol L-l c(Zn )/ce 68×10-17 L-=8.2×10-8mol·L 0.010 pH=6.92 所以分离Fe和Zn2的pH范围为2.82~692之间,实际操作时应当有余地,控制在4~6间 为宜。 6.某溶液中含有0.10 molL Li和0.10 molL Mo2,滴加Na溶液(忽略体积的变化),那 种离子先被沉淀出来?第二种沉淀析出时,第一种沉淀的离子是否沉淀完全?两种离子有无可能分离 开? 解:查表得sp)=18×103KMgF2)=74×10, 首先确定何种离子最先被沉淀出来。Lt被沉淀为LF所需F浓度 (F) 010m,1=1.8×10-3ml Mg被沉淀为MgF所需浓度 C2(F) 4×10 0.10mo.L-=2.7×10mol·L c2(F)<c1(F,Mg先被沉淀出来。当LiF(s)析出时,c(F)=1.8×102molL, 8×102=mnE=23×10mol 74×10 Mg2己沉淀完全,两种离子有可能分离开
= K = mol L 1 c(OH ) 3 sp(Fe(OH)3 ) c(Fe 3+ ) /c pH=2.82，这是 Fe 3+沉淀完全时的最低 PH。 若使 Zn 2+不沉淀，溶液的 pH 不能高于 Zn 2+开始沉淀时的 pH。即 K = mol L 1 c(OH ) sp (Zn(OH)2 ) c(Zn 2+ )/c = 1 8 1 17 8 .2 10 0 .010 6.8 10 - - - - × = ¥ × ¥ mol L mol L pH=6.92 所以分离 Fe 3+和 Zn 2+的 pH 范围为 2.82～6.92 之间，实际操作时应当有余地，控制在 4～6 间 为宜。 6. .某溶液中含有 0.10 mol∙L 1Li +和 0.10 mol∙L 1Mg 2+，滴加 NaF 溶液（忽略体积的变化）,那 种离子先被沉淀出来?第二种沉淀析出时,第一种沉淀的离子是否沉淀完全?两种离子有无可能分离 开？ 解：查表得 Ksp (LiF) Ksp (MgF2) 首先确定何种离子最先被沉淀出来。Li +被沉淀为 LiF 所需 F浓度： 1 2 1 3 1 1 .8 10 0 .10 1 .8 10 ( ) - - - - - × = ¥ × ¥ c F = mol L mol L Mg 2+被沉淀为 MgF 所需浓度: 1 5 1 11 2 2 .7 10 0 .10 7 .4 10 ( ) - - - - - × = ¥ × ¥ c F = mol L mol L c2(F )<c1(F ),Mg 2+先被沉淀出来。当 LiF(s)析出时，c(F )=1.8×10 2 mol∙L 1 , 1 7 1 2 2 11 2 2 .3 10 (1 .8 10 ) 7 .4 10 ( ) - - - - - + × = ¥ × ¥ ¥ c Mg = mol L mol L Mg 2+已沉淀完全，两种离子有可能分离开