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乙二胺四乙酸(EDTA)及其盐是常用于定量检测和分析金属离子的重要试剂.EDTA的阴离子可简写为Y4-,它与一些金属离子反应生成稳定的金属有机化合物离子:M2++Y4-=(MY)2-;M3++Y4-=(MY)-
试根据上述信息,回答下列问题.
(1)(MY)x- 的结构简式如图,该离子中与金属离子相连接的有6个共价键,则该离子结构中共含有
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个五元环.
(2)现称取某铝盐试样0.2500g,将其溶于水后加入0.05000mol?L-1 EDTA溶液25.00mL,在适当条件下充分反应后,调节溶液的pH为5~6,加入指示剂二甲酚橙,再用0.02000mol?L-1的Zn(CH3COO)2溶液25.00mL 滴定至红色[Zn2+遇二甲酚橙所显色,且Zn(CH3COO)2易电离],求该试样中铝元素的质量分数.
(3)按要求回答下列问题:①有一起始含0.01mol?L-1的M2+、0.5mol?L-1 EDTA(Y4-)和0.001mol?L-1的S2-的溶液,判断在该溶液中能否产生金属硫化物(MS)沉淀.
M2+ K[(MY)2-] Ksp(MS) 填“是”或“否”
Pb2+ 2×1018 4×10-26
Cd2+ 2.6×1016 1×10-20
②以M2+为Cd2+为例,写出判断能否产生CdS沉淀的计算过程.
因为EDTA过量许多,若Cd2+充分反应生成(MCd)2-应为0.01mol?L-1;假设(CdY)2-的离解量为x,所以c[(CdY)2-]=(0.01-x)mol?L-1,c(Cd2+)=xmol?L-1,c(Y4-)=(0.49+x)mol?L-1
因x<<0.01,所以K((CdY)2-)=
C((CdY) 2-)
c(Cd2+)×c(Y4-)
=
0.01-x
x×(0.49+x)
0.01
0.49x
=2.6×1016
解得:x≈7.8×10-18
c(Cd2+)?c(S2-)=x?c(S2-)=7.8×10-18×0.001=7.8×10-22<Ksp(CdS),所以不生成沉淀.
因为EDTA过量许多,若Cd2+充分反应生成(MCd)2-应为0.01mol?L-1;假设(CdY)2-的离解量为x,所以c[(CdY)2-]=(0.01-x)mol?L-1,c(Cd2+)=xmol?L-1,c(Y4-)=(0.49+x)mol?L-1
因x<<0.01,所以K((CdY)2-)=
C((CdY) 2-)
c(Cd2+)×c(Y4-)
=
0.01-x
x×(0.49+x)
0.01
0.49x
=2.6×1016
解得:x≈7.8×10-18
c(Cd2+)?c(S2-)=x?c(S2-)=7.8×10-18×0.001=7.8×10-22<Ksp(CdS),所以不生成沉淀.
分析:(1)根据以M原子为共点,在空间范围内找出五元环的数目.
(2)先根据Zn2+的物质的量,利用Zn2++Y4-=(ZnY)2-求出与Zn2+反应的Y4-,再求出与Al3+反应的Y4-,根据Al3++Y4-=(AlY)-求出Al3+的物质的量,最后根据质量百分数的概念求出铝元素的质量分数;
(3)先根据EDTA过量,求出反应生成(MY)2-的物质的量浓度,再根据(MY)2-的平衡,设离解量为x,求出(MY)2-的平衡中各物质的物质的量浓度,根据平衡常数K[(MY)2-]求出x,最后根据c(Cd2+)?c(S2-)与Ksp(CdS)来判断是否形成沉淀.
解答:解:(1)M原子为共点的五元环在空间范围内有5个,故答案为:5;
(2)Zn2++Y4-=(ZnY)2-
0.02000mol?L-1×0.025L  0.0005mol
所以与Al3+反应的Y4-的物质的量0.05000mol?L-1×0.025L-0.0005mol=0.0007500mol,
              Al3++Y4-=(AlY)-
          0.0007500mol   0.0007500mol
Al3+的物质的量n(Al3)=0.0007500mol,Al3+的质量m(Al3)=0.0007500mol×27g?mol-1=0.02025g,所以w(Al)=
0.02025g
0.25g
×100%=8.100%,故答案为:试样中铝元素的质量分数是8.100%.
(3)①因为EDTA过量许多,若M2+充分反应生成(MY)2-应为0.01 mol?L-1;假设(MY)2-的离解量为x,所以c[(MY2-)]=(0.01-x)mol?L-1,c(M2+)=x mol?L-1,c(Y4-)=(0.49+x)mol?L-1
因x<<0.01,所以 K[(MY)2-]=
c[(MY)2-]
c(M2+)c(Y4-)
=
0.01-x
x(0.49+x)
0.01
0.49x

若M2+=Pb2+
   K[(PbY)2-]=
0.01
0.49x
=2×1018,解得x≈1.02×10-20mol?L-1
  c(Pb2+)?c(S2-)=x?c(S2-)=1.02×10-20×0.001=1.02×10-23>Ksp(PbS),该溶液中能产生金属硫化物(PbS)沉淀.
若M2+=Cd2+
   K[(CdY)2-]=
0.01
0.49x
=2.6×1016,解得x≈7.8×10-18mol?L-1
   c(Cd2+)?c(S2-)=x?c(S2-)=7.8×10-18×0.001=7.8×10-22<Ksp(CdS),该溶液中不能产生金属硫化物(CdS)沉淀.
故答案为:
M2+ K(MY2- Ksp(MS) 填“是”或“否”
Pb2+ 2×1018 4×10-26
Cd2+ 2.6×1016 1×10-20
②因为EDTA过量许多,若Cd2+充分反应生成(MCd)2-应为0.01 mol?L-1;假设(CdY)2-的离解量为x,所以c[(CdY)2-]=(0.01-x)mol?L-1,c(Cd2+)=x mol?L-1,c(Y4-)=(0.49+x)mol?L-1
因x<<0.01,所以K((CdY)2-)=
C((CdY) 2-)
c(Cd2+)×c(Y4-)
=
0.01-x
x×(0.49+x)
0.01
0.49x
=2.6×1016
  解得:x≈7.8×10-18
 c(Cd2+)?c(S2-)=x?c(S2-)=7.8×10-18×0.001=7.8×10-22<Ksp(CdS),所以不生成沉淀.
点评:本题主要考查化学平衡常数和溶度积的运用,在计算时关键要找出各离子的物质的量浓度,有一定的难度.
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③将①、②制得的两溶液混合
④加热溶液至沸腾,蒸发浓缩直至大部分粉末状的固体析出.
⑤冷却、采用右图装置减压过滤,先用冰水洗涤再用乙醇洗涤.
⑥将固体凉干,称得制得的淡黄色粉末2.8g.精英家教网
试回答下列问题
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(2)将含有氯化铜杂质的氯化铁溶液分离可用的简单方法是
 
;加显色剂后分别发生反应的离子方程式为
 
 

(3)步骤⑤中用冰水和乙醇洗涤的目的是,
 
 

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(写化学式).
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科目:高中化学 来源:2009年江苏省苏、锡、常、镇四市高考化学模拟试卷(二)(解析版) 题型:填空题

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(3)按要求回答下列问题:①有一起始含0.01mol?L-1的M2+、0.5mol?L-1 EDTA(Y4-)和0.001mol?L-1的S2-的溶液,判断在该溶液中能否产生金属硫化物(MS)沉淀.
M2+K[(MY)2-]Ksp(MS)填“是”或“否”
Pb2+2×10184×10-26
Cd2+2.6×10161×10-20
②以M2+为Cd2+为例,写出判断能否产生CdS沉淀的计算过程.   

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