浮选溶液化学作业

H2CO3 2NaOH
HCO3，K1H 1010.33
H H2CO3，K2 106.35
H 2H K1H K2 1016.68
则有各组分的绝对浓度的对数值： Lg[CO32 ]=Lg（0CT） Lg CT 1104 Lg 1 K1H [H ] 2H [H ]2 11010.33[H ] 1016.68[H ]2
100
Si(OH) 4
80
Hale Waihona Puke Baidu22
SiO(OH) 3
60
-
ф%
40
20
0 0 2 4 6
pH 值
8
10
12
SiO ( 2 OH)
14
3、通过计算绘制出 Na2CO3 浓度为 CT=1×10-4mol/L 时，各组分的 logC-pH 图 答：Na2CO3 溶液中存在以下平衡：
Na2CO3 2H2O CO32 H HCO3 H
5.66 10 10
(5.66 10 10 ) 2 4 3.1775 10 18 2 10 9 2
pH 8.68 ② 当 pH pH l 时 ： [ HOL( aq ) ]= -(1+K H )+ (1+K H )2 8C T ( K im K H K d K H 2 ) 4( K im K H K d K H 2 )
注 ： 若 p H p K a， 则 l g [ R N H 3 ] = l g C T l g ( 1 + K a ) = l g C T lg[RN H
2 ( aq )
] pH pK a lgCT
采用取点法，并用描点法进行绘图可得如下结果：
-2
RNH+ 3
-3
RNH2(s)
-4
-5
HCO3
-6
logC
-7
H2CO3 CO23
-8
-9
-10 0 2 4 6
pH
8
10
12
14
4、通过计算绘制出 1×10-3mol/L 十二胺的 logC-pH 图 答：十二胺在溶液中存在以下平衡：
酸解电离式：RNH
3
RNH 2( aq ) H ，K a

[ RNH 2( aq ) ][ H ] [ RNH ]
Kw=10-7，根据公式 H =
2 kw kw k H w 代入数据得到 1×10-2mol/L 2 2CBn A 4C Bn A k1 CBn A
10 107 1.69×10-11mol/L，所以 107 H 碳酸钠溶液的 = 2 9.57 2 2 102 4 102 10 10
二、计算题(每小题 10 分，共 70 分)
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 答：因为十二胺为一元弱碱，查表得十二胺的平衡常数 Ka=1×10-10.63，Kw=10-7，
kw 根据公式 OH =- 2k + a
1 2
[ HSiO3 ] k1H 0 [ H ] 1012.56 0 [ H ] / [ A] [ H 2 SiO3 ] 2H 0 [ H ]2 10 21.99 0 [ H ]2 / [ A]
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：
2 kw C k B W 得 到 1 × 10-3mol/L 十 二 胺 溶 液 的 2 4ka ka
2
107 107 10 3 107 OH ==4.04×10-4mol/L，所以其 pH 值 10.63 2 1010.63 10.63 2 10 4 10
2 Lg[HCO3 ] Lg（1CT） Lg（K1H0CT [H ]） Lg（ 1010.33[H ] [CO3 ]）
Lg[H2CO3]=Lg（2CT） Lg（2H0CT [H ]） Lg（ 1016.68[H ] [CO32 ]）
采用取点法并用描点法进行绘图，其结果如下：
[OL ] K H[ HOL( aq ) ]；lg[OL ] 4.95 lg[HOL( aq ) ]+ pH
2 2 2 [( OL ) 2 2 ] K d K H [ HOL( aq ) ] ；lg[(OL ) 2 ] 5.9 2lg[ HOL( aq ) ]+2 pH 2 [ H (OL ) 2 ] K im K H[ HOL( aq ) ] ；lg[ H ( OL ) 2 ] 0.25 2lg[ HOL( aq ) ]+ pH
酸 皂 二 聚 平 衡 ： HOL( aq ) OL
① 求 出 HOL( L ) 和 HOL( aq )的 临 界 pH 值 ： 当 C T 5 10 4 mol / L时 ， 代 入 [ H ]2 得： [H ]

2.8 3 10 13 [ H ] 2 10 21.10 0 CT S CT S
东北大学研究生考试试卷
课程名称
矿物浮选化学
考试日期
考试时间：
分钟
一、简答题(每小题 10 分，共 30 分)
1、矿物浮选化学的主要研究内容是什么？ 答：矿物浮选化学的主要研究内容包括： ①浮选表面化学 ②浮选溶液化学 ③浮选电化学 ④浮选胶体化学 ⑤浮选药剂结构与性能 2、什么是质子等衡式 PBE？写出 H2CO3 和 H2O 的 PBE。 答： 用物质的量浓度表示质子 （氢离子） 数相等的方程式为质子等衡式， 如 H2CO3 和 H2O 的质子等衡式 PBE，如下所示： 在 H2CO3 的水溶液中，建立质子平衡式，按上述步骤则有： H2CO3-H+HCO3H2CO3-2H+CO32H2O-H+OHH2O+H +H3O+ 依据得失质子相等的关系，可知： c（H+）= c（HCO3-）+2 c（CO32-）+ c（OH-） 3、从十二胺(RNH2)解离平衡的角度分析其在矿物表面发生静电吸附的 pH 条件 是什么？ 答：十二胺酸解离式 RNH3+=RNH2(aq)+H+， ka=[H+][RNH2]/[NH3+]=10-10.63 十二胺碱解离式 RNH2(aq)+H2O=RNH3++OH- kb=[OH-][RNH3+]/[RNH2] =4.3×10-4
[ HOL( L ) ] 0 ③当 pH ≤ pH l时 log[HOL( aq ) ]=logS= -7.6 log[OL ]=logK a +logS+pH=-12.55+pH
log[( OL ) 2 2 ]=logK d +2(log K a +logS+pH)=-21.1+2pH
log[ H (OL ) 2 ]=log K im +log K a +2logS+pH=-15.45+pH
其 pH 值为：10.8 2、计算 Na2SiO3 各组分的分布系数，绘制-pH 图 答：按照水玻璃的模数 m 不同，其组分亦有差异，Na2SiO3 在溶液中存在以下平 衡 SiO2(s)(amorph)+2H2O→Si（OH）4 ，KSO=10-2.7 SiO2（OH）22-+H+ →SiO（OH）3-，K1H=1012.56 SiO（OH）3-+ H+→Si（OH）4，K2H=109.43
HO L( aq ) ; H OL； K a
( OL ) 2 2 ；Kd
[ H ][ OL ] 10 4.95 [ HO L( aq ) ]
[( OL ) 2 2 ] 10 4.0 [2 OL ] H ( OL ) 2 ； K im 10 4.7
3.93 5 根据公式 knH H H CH n A 0 代入数据得 10 H H 10 0 , 所 2 2
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 k1H 109.57 ，
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 Ka=1×10-5，
Kw=10-7 ， 根 据 公 式 H =
ka k w 得 到 1 × 10-4mol/L 乙 黄 药 溶 液 的 k a CBA
10 5 107 -8 H = 105 104 =3×10 mol/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 knH =1×103.93，Kw=10-7，
7 2
2H k1H k1H 1012.56 109.43 10 21.99
[ A]/ [ SiO2( S )( amorp ) ]/ [ SiO2 (OH )2 2 ] [ SiO (OH )3 ] Si (OH ) 4
[ SiO32 ] 1 1 0 H H 2 12.56 [ SiO2( S )( amorp ) ] 1 k1 [ H ] 2 [ H ] 1 10 [ H ] 1021.99 [ H ]2
3
1010.63
碱解离式：RNH 2( aq ) H 2O 还存在以下平衡： RNH 2( s )
RNH 3 OH ，K b
[ RNH 3 ][OH ] 4.3 104 [ RNH 2( aq ) ]
RNH 2( aq )，S [ RNH 2( aq ) ] 2.0 105 mol / L [ RNH 2( aq ) ] CT [ RNH 2( aq ) ]
又，ka×kb=kw 故 pH-pka=log[RNH2]/[RNH3+] 确定十二胺浮选剂是否对矿物表面发生静电吸附，必须具备的条件： ①矿物表面荷负电，即 pH>PZC(IEP) ②十二胺药剂本身需大部分离解成阳离子，即[RNH3+]>[RNH2],故 pH<pka，故 十二胺浮选剂对矿物以静电力有效作用的 pH 范围为：pKa>pH>PZC。
设加入十二胺的初始浓度为CT，生成沉淀之前： [RNH 2( aq ) ]+[RNH 3 ]=CT ,且存在pH pK a lg( 则形成沉淀的临界pH s pK a lg( S ) CT S )
设CT 1.0 104 mol / L, 得到的pH s 8.94 当pH pH s时，[RNH 2( s ) ]=0 lg[RNH 3 ]-lg[RNH 2( aq ) ]=pK a pH lg[RNH 3 ]-lg(CT -[RNH 3 ])=pK a pH 当pH pH s时，[RNH 2( aq ) ]=S=2.0 105；lg[RNH 3 ]=lgS-pH pK a lg[RNH 2( s ) ]=lg(CT -[RNH 3 ]-S) [RNH 3 ] 当pH pK a时，则有lg( )=0 [RNH 2( aq ) ]
-4
RNH2(aq)
-5
LogC
-6
-7
-8
-9 0 2 4 6
8.94 pH 8
10
12
14
5、通过计算绘制出 5×10-4mol/L 油酸钠的 logC-pH 图 答：油酸钠在溶液中存在以下平衡式： 油酸钠的溶解度 S=10-7.6 mol/L;
溶 解 平 衡 ： HO L( L ) 解 离 平 衡 ： HOL( aq ) 三 聚 平 衡 : 2 OL
东
北 大
学
研 究 生 考 试 试 卷
评 分
考试科目： 课程编号： 阅 卷 人： 考试日期： 姓 学 名： 号：
注
意
事 项
1．考 前 研 究 生 将 上 述 项 目 填 写 清 楚 2．字 迹 要 清 楚，保 持 卷 面 清 洁 3．交 卷 时 请 将 本 试 卷 和 题 签 一 起 上 交
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