Question

5．（1）明矾可以净水，原因是明矾溶于水发生水解Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体可以吸附杂质（用离子方程式表示），把明矾溶液逐滴加入到Ba（OH）₂溶液至Ba²⁺刚好完全沉淀时，溶液的PH＞7（填“＞”“＜”“=”），离子方程式为Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-═AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O；继续加入明矾溶液，还有离子反应发生吗？如有，写出离子方程式，如没有则填上“无”Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓
（2）已知常温时Ksp（AgCl）=1.8×10^-10，向50ml 0.18mol/L的AgNO₃溶液中加入50ml 0.2mol/L的HCl，则c（Ag⁺）=1.8×10^-8mol/L；要使AgNO₃ 和HCl等体积混合刚好产生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℃时，氢氧化镁的Ksp=5.6×10^-12，氢氧化铁的Ksp=1.0×10^-38，要除去MgCl₂溶液中的FeCl₃杂质，可加入氧化镁调节溶液的PH而达到除去FeCl₃的目的．假设溶液中c（FeCl₃）=0.01mol/L，那么溶液中Fe³⁺恰好沉淀完全时溶液的PH为3．

Answer 1

分析 （1）明矾中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有很强的吸附性；假设Ba（OH）₂的物质的量为1mol，水溶液中Ba²⁺恰好沉淀时，需硫酸根离子1mol，所以明矾与Ba（OH）₂的物质的量之比为1：2，进而书写反应的离子方程式，并判断溶液的酸碱性；
（2）依据题干数据计算沉淀后溶液中氯离子浓度，结合Ksp计算溶液中银离子浓度；要想刚好沉淀生成氯化银，说明Qc=Ksp；
（3）可知通过加入氧化镁，来调节溶液的PH值，使氯化铁转化为氢氧化铁，然后过滤除去；依据氢氧化铁的溶度积常数和Fe³⁺沉淀完全的浓度为c（Fe³⁺）＜10^-5mol•L^-1，计算氢氧根离子浓度得到溶液最小pH．

解答 解：（1）明矾溶于水发生水解，铝离子水解生成氢氧化铝和硫酸，反应的离子方程式为Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
假设Ba（OH）₂的物质的量为1mol，水溶液中Ba²⁺恰好沉淀时，需硫酸根离子1mol，所以明矾与Ba（OH）₂的物质的量之比为1：2，离子反应为Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-═AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O，此时溶液呈碱性，PH＞7，继续加入明矾溶液，铝离子和偏铝酸根离子发生双水解，反应的离子方程式为：Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，故答案为：明矾溶于水发生水解Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体可以吸附杂质；＞；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的盐酸，混合后两者浓度分别为c（Ag⁺）=$\frac{0.18}{2}$mol/L=0.09mol/L、c（Cl^-）=$\frac{0.2}{2}$mol/L=0.1mol/L，Ag⁺与Cl^-是等物质的量反应的，此时Cl^-过量，过量浓度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，故答案为：1.8×10^-8mol/L；3.6×10^-6mol/L；
（3）可知通过加入氧化镁，来调节溶液的PH值，使氯化铁转化为氢氧化铁，然后过滤除去；常温时，Fe（OH）₃的K_sp=1×10^-38，要使溶液中的Fe³⁺沉淀完全，残留在溶液中的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⁺恰好沉淀完全时溶液的PH为3；
故答案为：氧化镁；3．

点评 本题考查了沉淀溶度积常数的计算应用，根据一般离子的浓度小于10^-5mol•L^-1认为沉淀完全来解答，注意溶度积常数的计算表达，题目较简单．