回答下列問題:
若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02 ml·L-1,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 ml·L-1,此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?___________________________________________________________________(列式計算)。
[已知:FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24]
答案 否。Fe3+恰好沉淀完全時, c(POeq \\al(3-,4))=eq \f(1.3×10-22,1.0×10-5) ml·L-1=1.3×10-17ml·L-1,c3(Mg2+)·
c2(POeq \\al(3-,4))=0.013×(1.3×10-17)2=1.69×10-40 0
iii.Ksp(PbSO4) =1.08 ×10-8 ,Ksp(PbCl2) =1.6×10-5
(1)20 ℃時 ,PbCl2 (s) 在不同濃度鹽酸中的最大溶解量(g·L-1)如圖所示。下列敘述正確的是____________(填字母)。
A.鹽酸濃度越小,Ksp(PbCl2)越小
B.x、y 兩點(diǎn)對應(yīng)的溶液中c( Pb2+ )不相等
C 當(dāng)鹽酸濃度為1 ml·L-1 時,溶液中c( Pb2+)一定最小
D.當(dāng)鹽酸濃度小于1 ml·L-1時 ,隨 HCl 濃度增大,PbCl2 溶解量減少是因為 Cl-濃度增大使 PbCl2溶解平衡逆向移動
(2)調(diào) pH 的目的是________________________________,PbCl2 “轉(zhuǎn)化”后得到 PbSO4, 當(dāng)c(Cl-)= 0.1 ml·L-1時 ,c(SOeq \\al(2-,4)) =______________________ml·L-1。
答案 (1)BD (2)使 Fe3+ 沉淀而除去 6.75×10-6
解析 (1)PbCl2是微溶化合物,溶于水存在平衡:PbCl2(s)Pb2+(aq)+2Cl-(aq),由圖像可知在鹽酸的濃度為1 ml·L-1時溶解量最??;結(jié)合題目所給信息可知,鹽酸的濃度小于1 ml·L-1時,主要是電離出的氯離子抑制氯化鉛的溶解,大于1 ml·L-1時,可發(fā)生反應(yīng):PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCleq \\al(2-,4)(aq),促進(jìn)溶解。Ksp(PbCl2)只受溫度的影響,溫度不變,則Ksp(PbCl2)不變,故A錯誤;根據(jù)分析可知x、y兩點(diǎn)對應(yīng)的溶液中的溶質(zhì)不同,所以c(Pb2+)不相等,故B正確;根據(jù)分析可知當(dāng)鹽酸濃度大于1 ml·L-1時,主要發(fā)生反應(yīng):PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCleq \\al(2-,4)(aq),所以此時c(Pb2+)不一定最小,故C錯誤;根據(jù)分析可知鹽酸濃度小于1 ml·L-1時,主要存在平衡PbCl2(s)Pb2+(aq)+2Cl-(aq),氯離子的增多使平衡逆向移動,故D正確。
(2)調(diào)節(jié)pH的主要目的是使Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀,從而除去;沉淀轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式為PbCl2(s)+SOeq \\al(2-,4)(aq)PbSO4(s)+2Cl-(aq),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=eq \f(c2?Cl-?,c?SO\\al(2-,4)?)=eq \f(c2?Cl-?·c?Pb2+?,c?SO\\al(2-,4)?·c?Pb2+?)=eq \f(Ksp?PbCl2?,Ksp?PbSO4?)=eq \f(1.6×10-5,1.08×10-8),所以當(dāng)c(Cl-)=0.1 ml·L-1時,c(SOeq \\al(2-,4))=eq \f(?0.1?2,\f(1.6×10-5,1.08×10-8)) ml·L-1=6.75×10-6ml·L-1。
7.某工廠以重晶石(主要含BaSO4)為原料,生產(chǎn)“電子陶瓷工業(yè)支柱”——鈦酸鋇(BaTiO3)的工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)用Na2CO3溶液浸泡重晶石(假設(shè)雜質(zhì)不與Na2CO3反應(yīng)),能將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3,此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____________(填寫計算結(jié)果);若不考慮COeq \\al(2-,3)的水解,要使2.33 g BaSO4恰好完全轉(zhuǎn)化為BaCO3,則至少需要濃度為1.0 ml·L-1Na2CO3溶液______mL。[已知:Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,Ksp(BaCO3)=5.0×10-9]
(2)流程中“混合”溶液的鈦元素在不同pH時主要以TiO(OH)+、TiOC2O4、TiO(C2O4)eq \\al(2-,2)三種形式存在(變化曲線如圖所示)。實(shí)際制備工藝中,先用氨水調(diào)節(jié)混合溶液的pH于2.8左右,再進(jìn)行“沉淀”,其反應(yīng)的離子方程式為__________________________;圖中曲線c對應(yīng)鈦的形式為__________(填粒子符號)。
答案 (1)0.02 510 (2)TiO(C2O4)eq \\al(2-,2)+Ba2++4H2O===BaTiO(C2O4)2·4H2O↓ TiO(OH)+
解析 (1)在溶液中BaSO4存在沉淀溶解平衡,當(dāng)向溶液中加入飽和Na2CO3溶液時,發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化生成BaCO3:BaSO4(s)+COeq \\al(2-,3)(aq)BaCO3(s)+SOeq \\al(2-,4)(aq),待達(dá)到平衡后,移走上層清液,重復(fù)多次操作,最終BaSO4生成BaCO3;反應(yīng)的平衡常數(shù)K=eq \f(c(SO\\al(2-,4)),c(CO\\al(2-,3)))=eq \f(c(SO\\al(2-,4) )·c(Ba2+),c(CO\\al(2-,3) )·c(Ba2+))=eq \f(Ksp(BaSO4),Ksp(BaCO3))=eq \f(1.0×10-10,5.0×10-9)=0.02;2.33 g BaSO4物質(zhì)的量為0.01 ml,根據(jù)BaSO4(s)+COeq \\al(2-,3)(aq) BaCO3(s)+SOeq \\al(2-,4)(aq),完全轉(zhuǎn)化需要0.01 ml COeq \\al(2-,3),同時溶液中產(chǎn)生0.01 ml SOeq \\al(2-,4),根據(jù)K值溶液中含有n(COeq \\al(2-,3))=eq \f(0.01 ml,0.02)=0.5 ml,需要加入Na2CO3為0.01 ml+0.5 ml=
0.51 ml,需要Na2CO3溶液的體積為eq \f(0.51 ml,1.0 ml·L-1)=0.51 L=510 mL。(2)“混合溶液”過程中,鈦元素在不同pH下主要以TiOC2O4、TiO(C2O4)eq \\al(2-,2)和TiO(OH)+三種形式存在,調(diào)節(jié)混合液pH在2.8左右再進(jìn)行沉淀,據(jù)“沉淀”時生成草酸氧鈦鋇晶體中含有TiO(C2O4)eq \\al(2-,2)(即b微粒),“沉淀”時的離子方程式為TiO(C2O4)eq \\al(2-,2)+Ba2++4H2O===BaTiO(C2O4)2·4H2O↓;隨著氨水的不斷加入,溶液的pH不斷增大,可以判斷c對應(yīng)鈦的形式為TiO(OH)+。氫氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
開始沉淀的pH
1.5
6.5
7.7
沉淀完全的pH
3.7
9.7
9.2

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