Question

【題目】沉淀的生成、溶解和轉化在無機物制備和提純以及科研等領域有廣泛應用。

Ⅰ．汽車尾氣中的SO2可用石灰水來吸收，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易變質為CaSO4，水垢中含有較多的CaSO4，可先用Na2CO3溶液處理，使之轉化為疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。CaSO4轉化為CaCO3的離子方程式為：_________；

Ⅱ．已知25℃時，NH3H2O電離常數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”或“有”），并簡述理由______；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，可使Mg2+恰好沉淀完全（忽略溶液體積變化）。

Ⅲ．工業廢水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它們會對人類及生態系統產生很大的傷害，必須進行處理。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能說明第①步反應達平衡狀態的是_____________。

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應調至__________。

Answer 1

【答案】 4.2×10-9 CaSO4(s)＋CO32－(aq)CaCO3(s)＋SO42－(aq) 有 因為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。常溫下，測得某純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，可以通過增大碳酸根濃度的方法將硫酸鈣轉化為碳酸鈣，反應為：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2倍，各自濃度都是一半）。根據平衡常數可以計算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，在酸性環境下，化學反應平衡正向移動，溶液顯示橙色。

②a．Cr2O72-和CrO42-的濃度相同，沒有強調不變，所以不一定平衡，故a錯誤；b．式中未說明反應速率是指正反應還是逆反應，無法判斷是不是平衡狀態，故b錯誤；c．溶液的顏色不變，證明各組分的濃度不隨時間的變化而變化，故c正確。

③第②步中，還原1molCr2O72-離子，即得到了6mol的電子，根據氧化還原反應中的電子守恒，硫酸亞鐵中的亞鐵離子變為三價鐵離子失去1個電子，所以需要6mol的FeSO4·7H2O。

④c(Cr3+)降至10-5mol/L， ，所以pH=5。