南昌大学大学化学第六章习题答案
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第六章习题答案
6-1.写出下列难溶电解质的溶度积常数表达式:
AgBr,Ag2S,Ca3(PO4)2,MgNH4AsO4
解:K sp(AgBr) = c(Ag+)⋅c(Br-)
K sp(Ag2S) = c2(Ag+)⋅c(S2-)
K sp[Ca3(PO4)2] = c3(Ca2+)⋅c2(PO43-)
K sp(MgNH4AsO4) = c(Mg2+)⋅c(NH4+)⋅c(AsO43-)
6-2.已知AgCl的溶解度是0.00018g⋅(100gH2O)-1 (20℃),求其溶度积。(答:1.7×10-10)解:c(AgCl) ≈b(AgCl) = 0.00018⨯10/143.32 = 1.3⨯10-5 (mol⋅L-1)
K sp(AgCl) =1.3⨯10-5⨯1.3⨯10-5 = 1.7⨯10-10
6-3.已知Zn(OH)2的溶度积为1.2⨯10-17 (25℃),求溶解度。(答:1.4×10-6 mol L-1)
解:设溶解度为x
K sp{ Zn(OH)2} = 4x3
所以s = x = (1.2⨯10-17/4)1/3 =1.4⨯10-6(mol⋅L-1)
6-4. 10 mL 0.10 mol⋅L-1MgCl2和10 mL0.010 mol⋅L-1氨水混合时,是否有Mg(OH)2沉淀产生?( 答:生产沉淀)
解:K sp(Mg(OH)2)=1.8⨯10-11c(Mg2+) = 0.050 mol⋅L-1c(NH3) = 0.0050 mol⋅L-1 c(OH-) = (c b⋅K b)1/2 = (0.0050⨯1.74⨯10-5)1/2 = 2.9⨯10-4(mol⋅L-1)
Q i = c(Mg2+)⋅c2(OH-) = 0.050 ⨯(2.9⨯10-4 )2 =4.4⨯10-9 > K sp=1.8⨯10-11所以,生成沉淀。
6-5.在20 mL0.50 mol⋅L-1 MgCl2溶液中加入等体积的0.10 mol⋅L-1的NH3⋅H2O溶液,问有无Mg(OH)2生成?为了不使Mg(OH)2沉淀析出,至少应加入多少克NH4Cl固体(设加入NH4Cl 固体后,溶液的体积不变)。(答:0.21g)
解:c(Mg2+) =0.50mol⋅L-1/2 = 0.25 mol⋅L-1c(NH3) = 0.10mol.L-1/2 = 0.050 mol⋅L-1
c(OH-) = (c b⋅K b)1/2 = (0.050⨯1.74⨯10-5)1/2 = 9.3⨯10-4(mol⋅L-1)
Q i = c(Mg2+)⋅c2(OH-) = 0.25⨯(9.3⨯10-4 )2 =2.2⨯10-7 > K sp=1.8⨯10-11
所以,生成沉淀。
为不生成沉淀,则
c(OH-)≤[K sp/ c(Mg2+)]1/2
= [1.8⨯10-11/0.25]1/2
= 8.5⨯10-6(mol⋅L-1)
根据K b= c(NH4+-)⨯c(OH-)/ c(NH3⋅H2O)
则c(NH4+)= K b⨯ c(NH3⋅H2O)/ c(OH-)
=1.74⨯10-5⨯0.050/8.49⨯10-6
= 0.10(mol⋅L-1)
m(NH4Cl) = 0.10 mol⋅L-1⨯40⨯10-3L⨯53.5g⋅ mol-1
= 0.21g
6-6.工业废水的排放标准规定Cd2+降到0.10 mg⋅L-1以下即可排放。若用加消石灰中和沉淀法除Cd2+,按理论计算,废水溶液中的pH值至少应为多少? (答:pH 9.89) 解:K sp(Cd(OH)2)=5.25⨯10-15
c(Cd2+) = 0.10⨯10-3g⋅L-1/112.4g⋅ mol-1 = 8.9⨯10-7 mol⋅L-1
c(OH-) = [K sp/c(Cd2+)]1/2
= (5.25⨯10-15/8.9⨯10-7)1/2
=7.7⨯10-5 (mol⋅L-1)
所以pH = 14+lg7.7⨯10-5 = 9.89
6-7.一溶液中含有Fe3+ 和Fe2+ 离子,它们的浓度都是0.05 mol⋅L-1。如果要求Fe(OH)3沉淀完全而Fe2+ 离子不生成Fe(OH)2沉淀,问溶液的pH应控制为何值? (答:3.5 c(OH-) = [K sp(Fe(OH)3)/c(Fe3+)]1/3 = (4⨯10-38/1.0⨯10-6)1/3 = 3⨯10-11 pH = 3.5 不生成Fe(OH)2沉淀时的pH c(OH-) = [K sp(Fe(OH)2)/c(Fe2+)]1/2 = (8.0⨯10-16/0.05)1/2 = 1⨯10-7 pH = 7.1 所以应控制 3.5 < pH < 7.1 6-8.在0.1 mol⋅L-1FeCl2溶液中通入H2S饱和,欲使Fe2+ 不生成FeS沉淀,溶液的pH最高为多少? (答:pH 2.3) 解:为不生成沉淀,则 c(S2-)≤K sp(FeS)/ c(Fe2+) = 6.3⨯10-18/0.1 = 6⨯10-17 mol⋅L-1 c(H+) =[c(H2S) ⨯K a1 K a2/c(S2-)]1/2 =(0.1⨯1.1⨯10-7⨯1.3⨯10-13/ 6.3⨯10-17)1/2 =5⨯10-3 pH = 2.3 6-9.分别计算下列各反应的平衡常数,并讨论反应的方向。 (1) PbS + 2HAc = Pb2+ + H2S + 2Ac- (2) Mg(OH)2 + 2NH4+ = Mg2+ + 2NH3.H2O (3) Cu2+ + H2S = CuS + 2H+ 解:(1) K = c(Pb2+)c(H2S)c2(Ac-)/c2(HAc) = c(Pb2+)c(H2S)c2(Ac-)c2(H+)c(S2-)/c2(HAc)c2(H+)c(S2-) = K sp(PbS) K a2(HAc)/ K a1(H2S)K a2(H2S) =1.3⨯10-28⨯(1.74⨯10-5 )2/(1.1⨯10-7⨯1.3⨯10-13) = 2.8⨯10-18 反应逆向进行 (2) K = c(Mg2+)c2(NH3.H2O )/c2(NH4+) = c(Mg2+)c2(NH3.H2O )c2(OH-)/c2(NH4+)c2(OH-) = K sp{Mg(OH)2}/ K b2(NH3.H2O) =1.8⨯10-11 /(1.74⨯10-5 ) = 5.9⨯10-2 反应逆向进行 (3) K = c2(H+ )/c(Cu2+) c(H2S ) = c2(H+ ) c(S2-)/c(Cu2+) c(H2S )c(S2-) = K a1(H2S)K a2(H2S)/K sp(CuS) = 1.1⨯10-7⨯1.3⨯10-13/6.3⨯10-36 = 2.3⨯1015反应正向进行