东北大学 浮选溶液化学 考试题

作业（一）：计算1×10-3mol/L 十二胺、 1×10-4mol/L 乙黄药、 1×10-5mol/L 酒石酸、 1×10-2mol/L 碳酸钠溶液的pH 值。

作业（二）：计算Na 2SiO 3各组分的分布系数，绘φ-pH 图 作业（三）：1、 通过计算绘制出Na 2CO 3浓度为C T =1×10-4mol/L 时，各组分的logC-pH 图。

2、通过计算绘制出1×10-3mol/L 十二胺的logC-pH 图。

3、通过计算绘制出5×10-4mol/L 油酸钠的logC-pH 图 作业（四）：计算1×10-4mol/LMg 2+、Cu 2+、Fe 3+和Pb 2+各水解组分的浓度与pH 值的关系。

1. 计算1×10-3mol/L 十二胺、1×10-4mol/L 乙黄药、1×10-5mol/L 酒石酸、1×10-2mol/L 碳酸钠溶液的pH 值。

解：因为十二胺为一元弱碱，查表得十二胺的平衡常数K a =1×10-10.63，K w =10-7，根据公式OH -⎡⎤⎣⎦=-2w ak k1×10-3mol/L 十二胺溶液的OH -⎡⎤⎣⎦=-710.6310210--⨯=4.04×10-4mol/L ，所以其pH 值为：10.68因为乙基黄药为一元强碱弱酸盐，查表的乙基黄药的平衡常数K a =1×10-5，K w =10-7，根据公式H +⎡⎤⎣⎦=得到1×10-4mol/L 乙黄药溶液的H +⎡⎤⎣⎦×10-8mol/L ，所以其pH 值：7.5因为酒石酸为多元弱酸，查表得酒石酸的平衡常数H n k =1×103.93，K w =10-7，根据公式20n H n H A k H H C ++⎡⎤⎡⎤+-=⎣⎦⎣⎦代入数据得23.93510100H H ++-⎡⎤⎡⎤+-=⎣⎦⎣⎦,所以1×10-5mol/L 酒石酸溶液的pH 值：5.03因为碳酸钠为多元强碱弱酸盐，查表得到碳酸钠的平衡常数9.57110H k =，K w =10-7，根据公式H +⎡⎤⎣⎦=2n w B Ak C +1×10-2mol/L碳酸钠溶液的H +⎡⎤⎣⎦=7210210--+=⨯ 1.69×10-11mol/L ，所以其pH 值为：10.82. 计算Na 2SiO 3各组分的分布系数，绘制φ-pH 图。

解:按照水玻璃的模数m 不同，其组分亦有差异，Na 2SiO 3在溶液中存在以下平衡SiO 2(s)(amorph)+2H 2O Si （OH ）4 K SO =10-2.7 SiO 2（OH ）22-+H + SiO （OH ）3- K 1H =1012.56 SiO （OH ）3-+ H + Si （OH ）4 K 2H =109.4312.569.4321.99211//22()()2234230212.5621.9922()()1212.5631100/101010[][][()][()]()[]11[]1[][]110[]10[][][]10[]H H H S amorp H H S amorp H k k A SiO SiO OH SiO OH Si OH SiO SiO k H H H H HSiO k H A βφβφφφ---++++-+=∙=⨯===++===++++===221.992232200/[][][]10[][]H H H SiO H H A φβφφ+++===采用取点法，求出上面的各个φ值，然后采用描点法进行绘图，结果如下：246810121420406080100ф%pH 值Si(OH)4SiO(OH)3-S i O2(O H )22-3. 通过计算绘制出Na 2CO 3浓度为CT=1×10-4mol/L 时，各组分的logC-pH 图。

解：Na 2CO 3溶液中存在以下平衡：23223210.33331 6.35323216.68212423210.3316.682123221*********[][]110[]10[][]H H H H H T T H H Na CO H O H CO NaOH CO H HCO K HCO H H CO K K K C CO C K H H H H HCO C βφβφ-+--+--++++-+++=+==∙=⨯==++++= 01，，则有各组分的绝对浓度的对数值：Lg[]=Lg （）Lg Lg Lg Lg （10.3321316.6822323[]10[][]10[]H T T H T T K C H H CO H CO C C H H CO φφβφ++-++-====020）Lg （）Lg （[]）Lg[]=Lg （）Lg （）Lg （[]）采用取点法并用描点法进行绘图，其结果如下： 02468101214-10-9-8-7-6-5-4H 2CO3CO 2-3l o g CpHHCO -34. 通过计算绘制出1×10-3mol/L 十二胺的logC-pH 图。

解：十二胺在溶液中存在以下平衡：2()10.6332()3432()232()52()2()2()2([][]10[][][]4.310[][] 2.010/aq aq a aq b aq s aq aq T aq RNH H RNH RNH H K RNH RNH OH RNH H O RNH OH K RNH RNH RNH S RNH mol L C RNH +++-++-+---+==++==⨯==⨯ 酸解电离式：，碱解离式：，还存在以下平衡：，设加入十二胺的初始浓度为，生成沉淀之前：[2())32()42()32()332([]lg()[]lg()1.010/,8.94aq T a T aq s a T T s s s aq a T a s RNH RNH C pH pK C RNH SpH pK C SC mol L pH pH pH RNH RNH RNH pK pH RNH C RNH pK pHpH pH RNH +-+++-=-=+-=⨯=<-->]+[]=,且存在则形成沉淀的临界设得到的当时，[]=0lg[]-lg[]=lg[]-lg(-[])=当时，[5)32()332()10aq a s T a aq RNH pH pK RNH C RNH RNH pH pK RNH -+++⨯+=]=S=2.0；lg[]=lgS-lg[]=lg(-[]-S)[]当时，则有lg()=0[]32()a T a T aq a TpH pK RNH C K C RNH pH pK C +<<-=-+注：若，则lg[]=lg lg(1+)=lg lg[]lg采用取点法，并用描点法进行绘图可得如下结果：-9-8-7-6-5-4-3-2L o g C5. 通过计算绘制出5×10-4mol/L 油酸钠的logC-pH 图。

解：油酸钠在溶液中存在以下平衡式： 油酸钠的溶解度S=10-7.6mol/L;()() 4.95()()22 4.022 4.7()2()()42;[][]10[][()]:2()10[2]()102.8510/[]L aq aq aq d aq im L aq T HOL HOL H OL HOL H OL HOL OL OL OL K OL HOL OL H OL K HOL HOL pH C mol L H +-+----------++====+==⨯- a 溶解平衡：解离平衡：；K 三聚平衡；酸皂二聚平衡：；①求出和的临界值：当时，代入1321.109()310[]210[]21028.68T T l aq im d H C S C S H pH pH pH HOL -+-+-⨯⨯-=--==⨯=>H H 得：②当时：[]=()()2222()2()2()2()()()[][] 4.95[()][()] 5.92[()][()]0.252[]0log =logS=aq aq d aq aq im aq aq L l aq OL HOL OL HOL pHOL K HOL OL HOL pH H OL K HOL H OL HOL pHHOL pH pH HOL ------==-+==-+=-+=H 2H 2H K []；lg lg[]+K []；lg lg[]+2K []；lg lg[]+③当≤时[]22d 22()T ()22-7.6log[]=log +logS+pH=-12.55+pHlog[()]=logK +2(log +logS+pH)=-21.1+2pHlog[()]=log +log +2logS+pH=-15.45+pHlog[]=log{C --[]-[()]-[()]}im L aq OL OL H OL K HOL HOL OL OL H OL ------a a a K K K []采用取点法，并用描点法进行绘图，其结果如下：l o g C6. 计算1值的关系。

解：22211.1511.1527.15424()[][]1010[]10[] 2.6610[]1010.42510.425sp spMg OH K Mg OH K OH OH Mg +-------+-==∴===∴=⨯∴==s s s 第一步：计算形成沉淀时的临界pH 值：，pH ；第二步：当pH ≤pH 时：2 2.58122()2 1.02()22222 2.58 1.021221[]10[][][()]2()10[][]lg[]lg lg(1[][])4lg(110[]10[])lg[]lg lg[]lg[]aq aq T MgOH Mg OH MgOH OH Mg Mg OH Mg OH Mg OH Mg OH Mg C OH OH OH OH MgOH Mg OH βββββ++-+-++-+-+----++-+==+===-++=--++=++= ，，2222()222211.172()22()111.42lg[]lg[()]lg lg[]2lg[]27lg[]2lg[]10.425()2[][]1010.425[]()[][]aq s so s s Mg Mg OH Mg OH Mg OH Mg OH Mg OH K Mg OH Mg Mg OH MgOH OH K MgOH OH β++-+-+-+--++-+--+=++=-++=+===+= s s pH+第三步：当pH>pH 时：，取pH 时的，1211222()222()2()lg[]lg 2lg[]11.172lg[]lg[]lg lg[]lg lg[]8.59lg[]lg[()]lg lg[][]lg lg 1.011.1710.17[()][()][so so s so aq so s T aq K Mg K OH OH MgOH K OH K OH OH Mg OH Mg OH K Mg OH C Mg OH MgOH ββββ+--+---+-+=⨯∴=-=--=-=⨯-=--=+=+=-=-=--2][]Mg +-采用取点法,并且用描点法进行绘图,结果如下:L o g C②1×10-42215.327.6624[][[]10[]10[]106.34sp spK OH K OH OH Mg +-----+-=∴===∴=∴=s Cu ，pH ；2 6.3122()212.82()222214.5333232224446.34[]10[][][()]2()10[][][()]3()10[][][()4()aq aq OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH ββββ++-+-++-+--+--+-+--=+==+==+==+= s 第二步：当pH ≤pH 时：Cu Cu Cu ，Cu Cu Cu Cu ，Cu Cu Cu Cu ，Cu Cu Cu Cu ，16.42424146.312.8214.5316.4422122()2]10[][]lg[]lg lg(1[][])4lg(110[]10[]10[]10[])lg[]lg lg[]lg[] 6.3[]lg[]lg[()]lg lg[]T aq OH C OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH ββββ-+-+------++--++==-+++=--++++=++=+=+Cu Cu …Cu Cu lg +Cu Cu Cu 2223322244222()2lg[]12.8lg[]2lg[]lg[()]lg lg[]3lg[]14.5lg[]3lg[]lg[()]lg lg[]4lg[]16.4lg[]4lg[]6.34()2[][s so OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH K O ββ-+--+-+--+-+-+-++=++=++=++=++=++=+= s Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu 第三步：当pH>pH 时：Cu Cu ，Cu 219.3422()1121122()2]106.34[]()[][]lg[]lg 2lg[]19.342lg[]lg[]lg lg[]lg lg[]8.59lg[]lg[()]lg lg[][s s so so s so aq H OH OH OH K OH OH K K OH OH OH K OH K OH OH OH OH βββ--++-+-+--+---+==+==⨯∴=-=--=-=⨯-=--=+ s 取pH 时的Cu Cu Cu ，Cu Cu Cu Cu Cu 22233322444222()2()34]lg lg 12.819.34 6.54lg[()]lg lg[][] 4.84lg[]lg[()]lg lg[][] 2.942lg[][()][()][][][()][()]so s T aq K OH OH OH OH OH OH OH C OH OH OH OH βββ--+---+--++--=+=-=-=+=-+=+=-+=-----Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu Cu 采用取点法，并用描点法进行绘图，其结果如下：L o g CpHCu 2+溶液中各组分的LogC-pH 关系图③1×10-4mol/LFe3+各水解组分的浓度与pH 值的关系33338.838.8334.811.63423211.813322()[][]1010[]10[]10[]102.4 2.4[]10[][][(2()sp spOH K OH K OH OH OH OH OH OH O OH OH ββ+-------+-++-+-++-+==∴===∴=∴==+==+= s s s 第一步：计算形成Fe 沉淀时的临界pH 值：Fe ，Fe pH ；第二步：当pH ≤pH 时：Fe Fe Fe ，Fe Fe Fe Fe ，22.32323()332.053()333334.344434341411.822.3)]10[][][()]3()10[][][()]4()10[][]lg[]lg lg(1[][])4lg(110[]10[aq aq T H OH OH OH OH OH OH OH OH OH C OH OH OH O ββββ++-+-+--+--+-+---=+==+===-+++=--++ Fe Fe Fe Fe ，Fe Fe Fe Fe ，Fe Fe 232.05334.3423313322333()3]10[]10[])lg[]lg lg[]lg[]11.81[]lg[]lg[()]lg lg[]2lg[]122.3lg[]2lg[]lg[()]lg lg[]3lg[]32.05lg[]aq H OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH βββ---++--+++-+-+-+++=++=+=++=++=++=++Fe Fe lg +Fe Fe Fe Fe Fe Fe Fe 334433339.243()3lg[]lg[()]lg lg[]4lg[]34.3lg[]4lg[]2.4()3[][]10s so OH OH OH OH OH OH K OH β--+-+-+-+--=++=++=+== s Fe Fe Fe 第三步：当pH>pH 时：Fe Fe ，Fe32223()113()222243()43332.4[]()2[][]())[)][][()]()()[]lg[[]lg 3lg[]39.243lg s s so s s so s s soso OH OH OH K OH OH K OH OH OH K OH OH K OH OH OH OH K K OH K OH βββ++-+-+-+-----+-=+==⨯+==⨯+==⨯∴=-=-- s 取pH 时的Fe Fe Fe ，Fe Fe Fe(，Fe(Fe Fe Fe ，Fe 21132222333()33[]lg[]lg lg[]lg lg[]27.432lg[]lg[()]lg lg[][]lg lg[]16.93lg[]lg[()]lg lg[][]lg lg 32.0539.247.19lg[()s so s so aq so OH OH K OH K OH OH OH K OH K OH OH OH OH K OH ββββ-+---++---+-=-=⨯-=--=+=⨯-=--=+=+=-=-Fe Fe Fe Fe Fe Fe 3444233()3()24]lg lg[][] 4.94lg[][()][()][][)][][()]s T aq OH OH OH C OH OH OH OH β-+--+++-=+=-+=-----Fe Fe Fe Fe Fe(Fe Fe采用取点法,L o g CFe 3+溶液中各组分的LogC-pH 关系图④1×10-4mol/L Pb 2+各水解组分的浓度与pH 值的关系22215.215.2211. 5.6242 6.312()[][]1010[]10[]10[]108.48.4[]10[][]sp spOH K OH K OH OH Mg OH OH OH OH β+-------+-++-+-+==∴===∴=∴==+== s s s 第一步：计算形成Pb 沉淀时的临界pH 值：Pb ，pH ；第二步：当pH ≤pH 时：Pb Pb Pb ，Pb2()210.92()222213.93332323136.310.9213.93[()]2()10[][][()]3()10[][]lg[]lg lg(1[][])4lg(110[]10[]10[])lg[aq aq T OH OH OH OH OH OH OH OH C OH OH OH OH OH OH ββββ+-+--+--+-+-----++==+===-+++=--+++ Pb Pb Pb ，Pb Pb Pb Pb ，Pb Pb Pb 221222()2223322()]lg lg[]lg[] 6.3[]lg[]lg[()]lg lg[]2lg[]10.9lg[]2lg[]lg[()]lg lg[]3lg[]13.9lg[]3lg[]8.4()2aq s OH OH OH OH OH OH OH OH OH OH βββ+--++-+--+-+-+-=++=+=++=++=++=++=+ s Pb lg +Pb Pb Pb Pb Pb Pb Pb 第三步：当pH>pH 时：Pb Pb 2216.022()112()323211[][]108.4[]()[][]()()[][]lg[]lg 2lg[]16.012lg[]lg[]lg lg[]lg so s s sos s soso s K OH OH OH OH K OH OH K OH OH OH K OH OH K K OH OH OH K OH βββ+--++-+---+-+--+-===+==⨯+==⨯∴=-=--=-= s ，Pb 取pH 时的Pb Pb Pb ，Pb Pb Pb ，Pb Pb Pb 222()22233322()2()3lg[]9.71lg[]lg[()]lg lg[][]lg lg 10.916.1 5.11lg[()]lg lg[][] 2.11lg[][()][()][][][()]so aq so s T aq K OH OH OH Pb OH K OH OH OH OH C OH OH OH βββ--+--+--++-⨯-=--=+=+=-=-=+=-+=----Pb Pb Pb Pb Pb Pb Pb Pb采用取点法,并且用描点法进行绘图,结果如下:L o g C。