Question

11．物質在水溶液中存在的電離平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡，都可看作化學平衡．請根據(jù)所學知識回答：
（1）已知在0.1mo1•L^-1的NaHSO₃溶液中有關微粒濃度由大到小的順序為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₄）．則該溶液中c（H⁺）大于c（OH^-） （填“大于”、“小于”或“等于”），簡述理由：在NaHSO₃溶液中存在HSO₃^-的電離（HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-）和水解（HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-），由題給信息c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）知電離比水解程度大，所以c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）常溫下，某水溶液中存在的離子有：Na⁺、A^-、H⁺、OH^-，若該溶液由0.1mo1．L^-1的HA溶液和0.1mol．L^-1的NaOH溶液等體積混合而得，則溶液的pH大于或等于（填“大于”、“小于”或“等于”）7，理由是若HA是強酸，pH=7；若HA是弱酸，pH＞7．
（3）25℃時，F(xiàn)e（OH）₃的K_SP=1.0×10^-38mol⁴•L^-4，Mg（OH）₂的K_SP=1.0×10^-11mol³•L^-3．某混合溶液中Fe³⁺和Mg²⁺的濃度均為1.0×10^-2mo1．L^-1，現(xiàn)要除去溶液中的Fe³⁺，而Mg²⁺不沉淀，應將溶液的pH控制在3≤pH＜9.5范圍之內．（化學上通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10^-5mol．L^-1時，沉淀就達到完全）
現(xiàn)在要除去混在氯化鎂溶液中氯化鐵雜質，可加入下列物質中的BC，充分反應過濾，再用鹽酸酸化即可．
A．氨水    B．碳酸氫鎂    C．氫氧化鎂     D．氧化銅．

Answer 1

分析 （1）亞硫酸氫鈉溶液中存在水的電離、亞硫酸氫根離子的電離和水解平衡；c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），說明HSO₃^-的電離程度大于水解程度；
（2）二者恰好反應生成NaA，根據(jù)酸的強弱判斷溶液酸堿性；
（3）通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10^-5mol．L^-1時，沉淀就達到完全，結合氫氧化鐵溶度積計算氫氧根離子濃度得到氫離子濃度來計算溶液PH，Mg²⁺的濃度為1.0×10^-2mo1．L^-1，鎂離子不沉淀的溶液PH依據(jù)溶度積計算；要除去混在氯化鎂溶液中氯化鐵雜質加入試劑能和酸反應調節(jié)溶液PH，但不能引入新的雜質．

解答 解：（1）亞硫酸氫鈉溶液中存在水的電離、亞硫酸氫根離子的電離和水解平衡，方程式為：H₂O?H⁺+OH^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），說明HSO₃^-的電離程度大于水解程度，溶液呈酸性，則c（H⁺）大于c（OH^-），
故答案為：大于；在NaHSO₃溶液中存在HSO₃^-的電離（HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-）和水解（HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-），由題給信息c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）知電離比水解程度大，所以c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）如果酸是強酸，二者恰好反應生成強酸強堿鹽，溶液呈中性，則PH=7，如果酸是弱酸，二者恰好反應生成強堿弱酸鹽，溶液呈堿性，則pH＞7，
故答案為：大于或等于；若HA是強酸，pH=7，若HA是弱酸，pH＞7．
（3）通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10^-5mol．L^-1時，沉淀就達到完全，結合氫氧化鐵溶度積計算，F(xiàn)e（OH）₃的K_SP=1.0×10^-38mol⁴•L^-4=c（Fe³⁺）c³（OH^-），c³（OH^-）=$\frac{Ksp（Fe（OH）_{3}）}{c（F{e}^{3+}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-38}}{1.0×1{0}^{-5}}$=1.0×10^-33，c（OH^-）=$\root{3}{1.0×1{0}^{-33}}$=10^-11mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$=10^-3mol/L，溶液PH=3，Mg²⁺的濃度為1.0×10^-2mo1．L^-1，鎂離子不沉淀的溶液PH，依據(jù)溶度積計算，Mg（OH）₂的K_SP=c（Mg²⁺）c²（OH^-）=1.0×10^-11mol³•L^-3，c²（OH^-）=$\frac{Ksp（Mg（OH）_{2}）}{c（M{g}^{2+}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-11}}{1.0×1{0}^{-2}}$=1.0×10^-9mol/L，c（OH^-）=1.0×10^-4.5mol？L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4.5}}$=10^-9.5mol/L，現(xiàn)要除去溶液中的Fe³⁺，而Mg²⁺不沉淀，應將溶液的pH控制在3≤pH＜9.5，要除去混在氯化鎂溶液中氯化鐵雜質加入試劑能和酸反應調節(jié)溶液PH，但不能引入新的雜質，A．氨水會引入銨根離子雜質離子，D．氧化銅和酸反應會引入銅離子雜質，B．碳酸氫鎂 C．氫氧化鎂可以調節(jié)溶液PH且不引入新的雜質，故選BC，
故答案為：3≤pH＜9.5；BC．

點評 本題考查了鹽類水解、沉淀溶解平衡的分析計算應用，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，根據(jù)溶液酸堿性確定酸式酸根離子電離和水解程度，注意任何溶液中都存在水的電離平衡，為易錯點，題目難度中等．