Question

10．（1）若向Mg（OH）₂浊液中滴入足量的FeCl₃溶液，振荡后，白色沉淀会全部转化为红褐色沉淀，试从平衡的角度解释沉淀转化的原因：氢氧化镁浊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]，所以当加入Fe³⁺后，会和OH^-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，最有氢氧化镁全部转化为红褐色的氢氧化铁沉淀
（2）25℃时，Ksp[Fe（ OH）₃]=4.0×10^-38，则pH=3的某Fe（OH）₃浊液中，c（Fe³⁺）=4.0×10^-5mol•L^-1
（3）常温常压下，空气中的CO₂溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.6，c（H₂CO₃）=1.5×10^-5 mol•L^-1．若忽略水的电离及H₂CO₃的第二级电离，则H₂CO₃的第一级电离的平衡常数K₁=4.2×10^-7mol•L^-1．（已知10^-5.60=2.5×10^-6）
（4）如图所示的装置中，若通入直流电5min时，铜电极质量增加2.16g，试回答：
①通电5min时，B中共收集224mL气体（标况），溶液体积为200mL，则通电前CuSO₄溶液的物质的量浓度为0.025 mol•L^-1． （设电解前后溶液体积无变化）．
②若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后，溶液中OH^-的物质的量浓度为0.1mol•L^-1（设电解前后溶液体积无变化）．

Answer 1

分析 （1）根据沉淀溶解平衡移动的影响因素知识来回答判断；
（2）根据氢氧化铁的溶度积及pH=3计算出溶液中铁离子浓度；
（3）电离平衡常数指弱电解质在一定条件下电离达到平衡时，溶液中电离所生成的各种离子浓度系数次幂的乘积，与溶液中未电离分子的浓度系数次幂的乘积的比值，则H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常数K=$\frac{c（{H}^{+}）•c（HC{{O}_{3}}^{-}）}{c（{H}_{2}C{O}_{3}）}$；
（4）①根据电极反应及电子守恒来计算；
②根据A中的电极反应及与C中转移的电子守恒来计算．

解答 解：（1，K_SP[Fe（OH）₃]＜K_SP[Mg（OH）₂]，氢氧化镁浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg（OH）₂?Mg²⁺+2OH^-，当加入Fe³⁺后，会和OH^-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，机会生成红褐色沉淀物质，
故答案为：氢氧化镁浊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]，所以当加入Fe³⁺后，会和OH^-反应生成更难溶的氢氧化铁沉淀，使得上述平衡正向移动，最有氢氧化镁全部转化为红褐色的氢氧化铁沉淀；
（2）氢氧化铁的溶度积Ksp[Fe（ OH）₃]=4.0×10^-38，pH=3的溶液中，氢氧根离子的浓度为1×10^-11mol/L，c（Fe³⁺）=$\frac{4×1{0}^{-38}}{（1×1{0}^{-11}）^{3}}$mol/L=4.0×10^-5mol/L，
故答案为：4.0×10^-5；
（3）饱和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，
则H₂CO₃?HCO₃^-+H⁺的平衡常数，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，
故答案为：4.2×10^-7 mol•L^-1；
（4）①C中阴极反应为Ag⁺+e^-═Ag，n（Ag）=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，则转移的电子为0.02mol，
B中阳极反应为4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，则转移0.02mol电子生成氧气为0.005mol，其体积为0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，
则在阴极也生成112mL气体，由2H⁺+2e^-═H₂↑，则氢气的物质的量为0.005mol，该反应转移的电子为0.01mol，
则Cu²⁺+2e^-═Cu中转移0.01mol电子，所以Cu²⁺的物质的量为0.005mol，通电前c（CuSO₄）=$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025 mol•L^-1；
故答案为：0.025 mol•L^-1；
②由A中发生2KCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2KOH+H₂↑+Cl₂↑～2e^-，由电子守恒可知，转移0.02mol电子时生成0.02molKOH，忽略溶液体积的变化，则c（OH^-）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol•L^-1，故答案为：0.1mol•L^-1．

点评 本题考查了沉淀的溶解平衡以及溶度积计算、电离平衡常数的计算以及电解原理，明确Cu电极的质量增加是解答本题的突破口，并明确发生的电极反应及电子守恒即可解答，注意计算时电子守恒的应用，题目难度中等．