Question

【題目】沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化在無(wú)機(jī)物制備和提純以及科研等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

Ⅰ．汽車(chē)尾氣中的SO2可用石灰水來(lái)吸收，生成CaSO3濁液。已知常溫下Ka1(H2SO3)=1.8×10-2，Ka2(H2SO3)=6.0×10-9 常溫下測(cè)得某純CaSO3與水形成的濁液pH=9，忽略SO32-的第二步水解，則Ksp(CaSO3)=__________ 。CaSO3易變質(zhì)為CaSO4，水垢中含有較多的CaSO4，可先用Na2CO3溶液處理，使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3的離子方程式為：_________；

Ⅱ．已知25℃時(shí)，NH3H2O電離常數(shù)Kb=1.8×10-5，Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11，向0.4mol/L的氨水中加入等體積濃度為6×10-4mol/L MgCl2 溶液，________沉淀生成（填“無(wú)”或“有”），并簡(jiǎn)述理由______；若某溶液中C(Mg2+)=1.2×10-3mol/L，需向其中加入等體積的NaOH溶液濃度為_____ mol/L時(shí)，可使Mg2+恰好沉淀完全（忽略溶液體積變化）。

Ⅲ．工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它們會(huì)對(duì)人類(lèi)及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的傷害，必須進(jìn)行處理。常用的處理方法有還原沉淀法，該法的工藝流程為：

CrO42-Cr2O72-Cr3+Cr(OH)3

其中第①步存在平衡：2CrO42-（黃色）+2H+Cr2O72-（橙色）+H2O

①若平衡體系的pH=2，則溶液顯____________色。

②能說(shuō)明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是_____________。

A．Cr2O72-和CrO42-的濃度相同 B．2v (Cr2O72-) =v (CrO42-) C．溶液的顏色不變

③第②步中，還原1mol Cr2O72-離子，需要________mol的FeSO4·7H2O。

④第③步生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3+ (aq)+3OH-(aq) 常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp＝10-32，要使c(Cr3+)降至10-5mol/L，溶液的pH應(yīng)調(diào)至__________。

Answer 1

【答案】 4.2×10-9 CaSO4(s)＋CO32－(aq)CaCO3(s)＋SO42－(aq) 有 因?yàn)?/span>C(OH-)=(KbC)1/2，Qc=C(Mg2+)C(OH-)2=1.08×10-9＞Ksp 4.4×10-3 橙 c 6 5

【解析】Ⅰ由Ka2（H2SO3）=6.0×10-9可知SO32-+H2OHSO3-+OH-的水解平衡常數(shù)。常溫下，測(cè)得某純CaSO3與水形成的濁液pH為9，忽略第二步水解可以得到：c（HSO3-）=c（OH-）=1×10-5mol/L，可知 。又c（Ca2+）=c（SO32-）+c（HSO3-）=7×10-5 mol/L，所以Ksp（CaSO3）=c（Ca2+）×c（SO32-）=7×10-5×6×10-5=4.2×10-9。碳酸鈣比硫酸鈣更難溶，可以通過(guò)增大碳酸根濃度的方法將硫酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，反應(yīng)為：CaSO4(s)＋CO (aq)CaCO3(s)＋SO (aq)。

Ⅱ、氨水存在電離平衡：NH3·H2ONH4+ + OH，忽略水電離，認(rèn)為銨根離子濃度等于氫氧根離子濃度，考慮電離的氨水很少，所以NH3·H2O的濃度近似就是0.2mol/L（注意溶液體積是原來(lái)2倍，各自濃度都是一半）。根據(jù)平衡常數(shù)可以計(jì)算c(OH-)=。c(Mg2+)=3×10-4mol/L，所以Qc=3×10-4×=1.08×10-9＞Ksp，所以有沉淀。

Ⅲ：①若平衡體系的pH=2，在酸性環(huán)境下，化學(xué)反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，溶液顯示橙色。

②a．Cr2O72-和CrO42-的濃度相同，沒(méi)有強(qiáng)調(diào)不變，所以不一定平衡，故a錯(cuò)誤；b．式中未說(shuō)明反應(yīng)速率是指正反應(yīng)還是逆反應(yīng)，無(wú)法判斷是不是平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；c．溶液的顏色不變，證明各組分的濃度不隨時(shí)間的變化而變化，故c正確。

③第②步中，還原1molCr2O72-離子，即得到了6mol的電子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的電子守恒，硫酸亞鐵中的亞鐵離子變?yōu)槿齼r(jià)鐵離子失去1個(gè)電子，所以需要6mol的FeSO4·7H2O。

④c(Cr3+)降至10-5mol/L， ，所以pH=5。