基础化学第四章
习题答案
1、何谓沉淀－溶解平衡？同物质的量的BaCl 2和H 2SO 4混合溶液中，含有哪些离子？这些离子浓度之间存在着哪些关系？
答：难溶电解质溶解和沉淀速度相等，固体的量和溶液中分子或离子的量不再改变的状态，称为沉淀-溶解平衡。
Ba 2+、Cl -、SO 42-、H +、OH -
[Ba 2+/c θ][SO 42-/ c θ]=K sp θ
，[H +][OH -]= K w 等 2、 活度积、溶度积、离子积之间有何区别与联系？
答：活度积、溶度积指平衡状态下的活度积或浓度积，对给定的难溶电解质其活度积只与温度有关，溶度积不但与温度有关，还和溶液离子强度有关，对于MA 型难溶电解质：
θsp A M ap K K =γ?γ-
+θ。离子积指任意状态下的浓度积，其值是任意的。 3、 无副反应时，沉淀的溶度积与溶解度有何关系？溶度积小的物质，它的溶解度是否一定小？举例说明。 答：θsp c n
m K S n m n m +θ= 不同类型难溶电解质的溶解度不能根据溶度积数值大小直接判断。溶度积小的物质，它的溶解度是不一定小，如Ag 2CrO 4与AgCl 。
4、 除了沉淀物质本性以外，影响沉淀溶解度的主要因素有哪些？
答：除了沉淀物质本性以外，影响沉淀溶解度的主要因素还有：同离子效应、盐效应、酸效应、配位效应等。
5、判断下列操作中可能发生的反应和现象并予以解释：
（1）将少量CaCO 3固体放入稀HCl 中。
（2）将少量Mg （OH ）2放入NH 4Cl 溶液中。
（3）向少量MnSO 4溶液中加入数滴饱和H 2S 水溶液，再逐滴加入2mol ·L -1的氨水。
（4）向盛少量PbS 固体的试管中，滴入H 2O 2溶液。
（5）向盛少量AgCl 沉淀的试管中，滴入KI 溶液。
（6）向盛少量Cu （OH ）2沉淀的试管中，滴入2mol ·L -1NH 3·H 2O 溶液。 答：（1）CaCO 3固体溶解，有无色无味气体产生。
CaCO 3
Ca 2++CO 32-
CO 2↑+H 2O
（2）Mg （OH ）2固体溶解，有无色刺激性气体产生。
Mg （OH ）2
Mg 2++2OH -
NH 3↑+H 2O
（3）向少量MnSO 4溶液中加入数滴饱和H 2S 水溶液，无明显变化；再逐滴加入2mol ·L -1的氨水，有肉色沉淀生成。原因是饱和H 2S 水溶液提供的S 2-很少，Q c ，MnS ＜θMnS sp,K ，不生成MnS 沉淀，加氨水后，使H 2S 解离度增大，S 2-增多，使Q c ，MnS ＞θMnS sp,K ，就会有MnS 沉淀生成。
（4）黑色固体变成白色固体。
（黑）PbS
Pb 2++S 2-
SO 42- +H 2O
Pb 2++SO 42-→PbSO 4↓（白）
（5）白色沉淀变成黄色沉淀。
AgCl （白）+I -
AgI （黄）+Cl -
（6）浅兰色沉淀消失，生成深兰色溶液。
Cu （OH ）2+4NH 3 [Cu （NH 3）4]（OH ）2 6、 在含有AgCl 沉淀的饱和溶液中，加入0.10mol ·L -1下列物质时，AgCl 的溶解度如何变化？为什么？
（1）AgNO 3 （2）NaCl （3）KNO 3 （4）NH 3·H 2O
答：（1）（2）减小（同离子效应）；（3）增大（盐效应）；（4）增大（配位效应）。
7、 已知25℃时12θMg(OH)sp,105.12-?=K 。假设溶于水中的Mg （OH ）2完全解离，试计算：
（1）Mg （OH ）2在纯水中的溶解度；
（2）Mg （OH ）2饱和溶液的pH 值；
（3）Mg （OH ）2在0.010mol ·L -1MgCl 2溶液中的溶解度；
H
+
NH 4
H 2O
（4）Mg （OH ）2在0.010mol ·L -1NaOH 溶液中的溶解度。
解：Mg （OH ）2Mg 2++2OH -
（1）设Mg （OH ）2在纯水中的溶解度为S 0mol ·L -1，则：
143123Mg(OH)sp,0L mol 101.14105.142
--θ-θ
θ??=?==c c K S （2）[OH -]=2S 0=2.2×10-4mol ·L -1
pH=14+lg2.2×10-4=10.34
（3）设Mg （OH ）2在0.010mol ·L -1MgCl 2溶液中的溶解度为S 1mol ·L -1，则：
（S 1+0.010）（2S 1）2=123θMg(OH)sp,10
5.1)(2-θ?=c K
S 1＜＜0.010，S 1+0.010≈0.010 1512Mg(OH)sp,1L mol 101.10.0104105.10.01042--θ-θ
θ??=??=?=c c K S （4）设Mg （OH ）2在0.010mol ·L -1NaOH 溶液中的溶解度为S 2mol ·L -1，则：
S 2（2S 2+0.010）2=123θMg(OH)sp,10
5.1)(2-θ?=c K
S 2＜＜0.010，2S 2+0.010≈0.010 182Mg(OH)sp,2L mol 105.1(0.010)2
--θθ??==c K S
8、将10mL0.10mol·L -1BaCl 2溶液与10mL0.20mol·L -1Na 2SO 4溶液混合，求混合溶液中各离子浓度。（忽略SO 42-的水解）
解：设混合溶液中Ba 2+的浓度为x mol·L -1。
Ba 2+ + SO 42- == BaSO 4
起始浓度/mol·L -1 10×0.10/20 10×0.20/20
即： 0.050 0.10
平衡浓度/mol·L -1 x （0.050+x ）（忽略SO 42-的水解）
x （0.050+x ）=2θθBaSO sp,)(4c K
x ＜＜0.050， x +0.050≈0.050
x =1-910θBaSO sp,L mol 102.2/0.0510
1.1/0.0504--??=?=K
即混合溶液中[Ba 2+]=2.2×10-9mol·L -1；
[SO 42-]=0.050+2.2×10-9≈0.050 mol·L -1；
[Na +]=10×0.20×2/20=0.20 mol·L -1；
[Cl -]=10×0.10×2/20=0.10 mol·L -1；
[H +]=[OH -]=1.0×10-7 mol·L -1。
9、某溶液中含有Fe 3+和Mg 2+，浓度均为0.010mol ·L -1，通过计算说明能否用控制溶液酸度的办法将它们分离？如何操作？
解：要使Fe （OH ）3沉淀，必须满足：
θFe(OH)sp,3θOH θFe 3-3)/)(/(K c c c c =+
设Fe （OH ）3开始沉淀的OH -浓度为,1OH -c ，相应pH 值为pH 1，则
1133393θ1,Fe Fe(OH)sp,,1OH L mol 106.50.010102.8/33---θ
??=?==+-c c c K c pH 1=14+lg6.5×10-13=1.81
设Fe （OH ）3沉淀完毕的OH -浓度为,2OH -c ，相应pH 值为pH 2，则
11235-393θ2,Fe Fe(OH)sp,,2OH L mol 106.5101.0102.8/33---θ
??=??==+-c c c K c pH 2=14+lg6.5×10-12=2.81
要使Mg （OH ）2沉淀，必须满足：
θMg(OH)sp,2θOH θMg 22)/)(/(K c c c c =-+
设Mg （OH ）2开始沉淀的OH -浓度为,3OH -c ，相应pH 值为pH 3，则
1512θMg θMg(OH)sp,,3OH L mol 102.30.010105.1/22---θ
??=?==+-c c c K c pH 3=14+lg2.3×10-5=9.36
计算结果表明，若使溶液pH 值逐渐升高，则Fe （OH ）3先沉淀，且Fe （OH ）3沉淀完时，Mg （OH ）2还没开始沉淀，完全可以用控制溶液酸度的办法将它们分离。操作方法：向混合溶液中，逐滴加入NaOH ，控制溶液pH 值小于7，让Fe （OH ）3沉淀完毕后过滤。
10、在50.0mL 浓度为0.0020mol ·L -1MnSO 4溶液中，加入50.0mL 浓度为0.20mol ·L -1的氨水，（1）是否能生成Mn(OH)2沉淀？（2）若不要Mn(OH)2沉淀生成，应至少先加入NH 4Cl 多少克？
解：（1）混合后氨水的总浓度为50.0×0.20/100.0=0.10 mol·L -1；
Mn 2+浓度为50.0×0.0020/100.0=0.0010 mol·L -1。
135b L mol 101.340.10101.8][OH ----??=??==c K
13sp 9232θOH Mn c 102.1108.1)10(1.340.0010)/)(/(2---θ?=?=??==-+K c c c c Q 有Mn(OH)2沉淀生成。
（2）若不要生成Mn(OH)2沉淀，则
13sp 2θOH Mn c 102.1)/)(/(2-θ?==-+K c c c c Q
1513Mn θMn(OH)OH L mol 101.40.0010
102.1/22---θθ??=?=+-c c c K c pH ＜14+lg1.4×10-5=9.15
a
b a lg p pH n n K += 9.15100.2050.0lg 9.25a
3
n -??+ n a ＞1.3×10-2mol
若不要Mn(OH)2沉淀生成，应至少先加入NH 4Cl ：1.3×10-2×53.5=0.69g
11、将BaSO 4置于Na 2CO 3溶液中，可否发生沉淀的转化生成BaCO 3沉淀？要在100mLNa 2CO 3溶液中将0.0010molBaSO 4完全转化为BaCO 3沉淀，Na 2CO 3溶液的浓度至少多大？
解：BaSO 4+ CO 32-
BaCO 3+ SO 42- 平衡常数0.042102.6101.1]/[CO ]/[SO 910BaCO sp,BaSO sp,θ23θ2434=??===----θK K c
c K 当--23
24CO SO 0.042c c 时，就可发生沉淀的转化生成BaCO 3沉淀。
刚刚完全转化时，[SO 42-]=0.0010/0.10=0.010mol ·L -1，则：
[CO 32-]=0.010/0.042=0.24 mol ·L -1
初始Na 2CO 3溶液的浓度至少0.24+0.010=0.25 mol ·L -1
12、某溶液中含有0.10mol ·L -1Pb 2+和0.10mol ·L -1Ni 2+，拟在控制溶液pH 值的情况下，通过通入H 2S 气体并维持饱和状态来分离Pb 2+和Ni 2+，试问：溶液的pH 值应控制在什么范围？
（H 2S 饱和溶液浓度0.10mol ·L -1，29θPbS sp,10
9.0-?=K ，21θNiS sp,101.1-?=K ）
解：要使二价金属硫化物MS 沉淀，必须满足： θMS sp,θS θM )/)(/(-22K c c c c =+ （1）
S 2-来源于H 2S 的解离，故：
2θa2θa122θa2θa12S ][H 0.10)]/([H )S]/([H ][S 2+θθ+θ-
===-K K c c c K K c （2） （2）代入（1）并整理得：
θ
MS sp,M 20θ
MS sp,M θa2θa122101.00.10][H K c K c K K ++
-+?==
设PbS 沉淀完全时的H +浓度为[H +]1，则
1295
201L 33mol 109.0101.0101.0][H ----+
?=????== 设NiS 开始沉淀时的H +浓度为[H +]2，则
121202L 0.95mol 101.10.10101.0][H ---+
?=???== 由计算可知，只要用HCl 维持溶液酸度在[H +]1mol ·L -1以上，即可保证Ni 2+不沉淀而Pb 2+可沉淀完全。