Question

15．常溫時，K_sp[Mg（OH）₂]=4×10^-12，K_sp[Fe（OH）₃]=8.0×10^-38；通常認為某離子殘留在溶液中的濃度小于1×10^-5mol•L^-1時就認為該離子已經(jīng)沉淀完全．
假定原溶液中c（Mg²⁺）=1mol•L^-1，c（Fe³⁺）=0.01mol•L^-1．（已知lg2=0.3）
（1）使Fe³⁺開始沉淀時溶液中pH約為2.3．
（2）當(dāng)Fe³⁺沉淀完全時溶液中c（OH^-）約為2.0×10^-11mol/L；此時Mg²⁺A
A．尚未開始沉淀  B．已經(jīng)開始沉淀   C．已經(jīng)沉淀完全
（3）結(jié)論：在含有少量Fe³⁺的Mg²⁺ 溶液中，A（填A(yù)：可以；B：不可以）用調(diào)節(jié)pH的方法來除雜．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺開始沉淀時，滿足c（Fe³⁺）•c（OH^-）³＞K_sp[Fe（OH）₃]，根據(jù)氫氧化鐵的溶度積計算出氫氧根離子濃度，然后結(jié)合水的離子積計算出氫離子濃度，最后根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計算溶液的pH；
（2）鐵離子完全沉淀時，其濃度小于1×10^-5mol•L^-1，結(jié)合氫氧化鐵的溶度積計算出此時氫氧根離子濃度；根據(jù)鎂離子濃度及氫氧化鎂的溶度積計算出鎂離子開始沉淀需要氫氧根離子濃度，然后根據(jù)計算結(jié)果進行判斷；
（3）根據(jù)（2）的計算結(jié)果判斷．

解答 解：（1）Fe³⁺開始沉淀時，必須滿足c（Fe³⁺）•c（OH^-）³＞K_sp[Fe（OH）₃]=8.0×10^-38，此時c（OH^-）＞$\root{3}{\frac{8.0×1{0}^{-38}}{0.01}}$mol/L=2.0×10^-12mol/L，
所以使Fe³⁺開始沉淀時溶液中氫離子濃度至少為：c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{2.0×1{0}^{-12}}$mol/L=5×10^-3mol/L，溶液的pH=-lg5×10^-3=3-lg5=3-（1-lg2）=2.3，
故答案為：2.3；
（2）當(dāng)Fe³⁺沉淀完全時，c（Fe³⁺）＜1×10^-5mol•L^-1，c（Fe³⁺）•c（OH^-）³＞K_sp[Fe（OH）₃]=8.0×10^-38，溶液中c（OH^-）＞$\root{3}{\frac{8.0×1{0}^{-38}}{1×1{0}^{-5}}}$mol/L=2.0×10^-11mol/L；
c（Mg²⁺）=1mol•L^-1，Mg²⁺開始沉淀時，c（OH^-）=$\sqrt{\frac{4×1{0}^{-12}}{1}}$mol/L=2.0×10^-6mol/L，則鐵離子沉淀完全時c（OH^-）＞2.0×10^-11mol/L，此時
此時Mg²⁺尚未開始沉淀，故A正確，
故答案為：2.0×10^-11；A；
（3）根據(jù)（2）可知，Mg²⁺開始沉淀時，c（OH^-）至少為2.0×10^-6mol/L，而此時Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全，所以在含有少量Fe³⁺的Mg²⁺ 溶液中，可以用調(diào)節(jié)pH的方法來除雜，故A正確，
故答案為：A．

點評 本題考查了難溶物溶解平衡及計算，題目難度中等，明確溶度積的概念及表達式即可解答，注意掌握難溶物溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．