Question

【題目】已知水在25 ℃和95 ℃時，其電離平衡曲線如圖所示。

（1）25 ℃時，將10 mL pH=a的鹽酸與100 mL pH=b的Ba(OH)2溶液混合后恰好中和，則a＋b＝________。

（2）95 ℃時，將0.02 mol·L-1的Ba(OH)2溶液與等物質的量濃度的NaHSO4溶液等體積混合（假設溶液的體積變化忽略不計），所得混合液的pH=________。

（3）25 ℃時Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，若向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的鹽酸（假設溶液的體積變化忽略不計），混合后溶液中Ag＋的濃度為________ mol·L-1，pH為________。

（4）25 ℃時Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－39，pH＝7.1時Mn(OH)2開始沉淀。室溫下欲除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋（使其濃度均小于1×10－6 mol·L-1），需調節溶液的pH范圍為____________。

Answer 1

【答案】13 10 1.8×10－7 2 5.0＜pH＜7.1

【解析】

(1)酸堿恰好中和，則鹽酸中n(H+)等于氫氧化鋇中n(OH-)；

(2)根據圖象判斷該溫度下水的離子積，然后計算出混合液中氫氧根離子濃度，再結合該溫度下水的離子積計算出所帶溶液中氫離子濃度及溶液的pH；

(3)首先計算n(AgNO3)和n(HCl)，判斷反應的過量情況，再計算剩余溶液中c(Cl-)或c(Ag+)=；溶液中氫離子不參加反應，先計算混合溶液中c(H+)，再計算pH；

(4)pH=7.1時Mn(OH)2開始沉淀，室溫下，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+，結合Al(OH)3完全變成沉淀時的pH、Fe(OH)3完全變成沉淀時的pH分析判斷。

(1)氯化氫和氫氧化鋇都是強電解質，酸堿恰好中和，則鹽酸中n(H+)等于氫氧化鋇中n(OH-)，所以10-a mol/L×0.01L=1014-b mol/L×0.1L，則a+b=13，故答案為a+b=13；

(2)在曲線B中，水的離子積為：10-6×10-6=10-12，0.02mol/L的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.04mol/L，NaHSO4溶液的濃度為0.02mol/L，c(H+)=0.02mol/L，當二者等體積混合后，溶液中的c(OH-)==0.01mol/L，則c(H+)= mol/L =10-10mol/L，該溶液的pH=10，故答案為10；

(3)n(AgNO3)=0.018mol/L×0.05L=0.0009mol，n(HCl)=0.020mol/L×0.05L=0.001mol＞n(AgNO3)，所以HCl有剩余，剩余溶液中c(Cl-)=mol/L=10-3mol/L，c(Ag+)==mol/L=1.8×10-7mol/L；溶液中氫離子不參加反應，則混合溶液中c(H+)==0.01mol/L，則溶液的pH=2，故答案為1.8×10-7；2；

(4)pH=7.1時Mn(OH)2開始沉淀，室溫下，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+，氫氧化鋁完全變成沉淀時的pH：Ksp[Al(OH)3]=1×10-33=c(Al3+)×c3(OH-)，c(Al3+)=1×10-6molL-1，解得：c(OH-)=1×10-9molL-1，c(H+)=1×10-5molL-1，此時pH=5，同理Fe(OH)3完全變成沉淀時，pH約為3.5，因此除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+的pH范圍是：5.0＜pH＜7.1，故答案為5.0＜pH＜7.1。