Question

把NaOH稀溶液加到20.00mL 0.0215mol/L Cd（NO₃）₂溶液，當(dāng)加入1.10mL NaOH時(shí)pH為8.10，此時(shí)生成Cd（OH）₂沉淀．
（1）請(qǐng)計(jì)算Cd（OH）₂飽和溶液中[Cd²⁺]?[OH^-]²之值-即K_sp．
（2）為降低水中Cd²⁺的濃度，可加NaOH、Na₂CO₃使之沉淀為Cd（OH）₂、CdCO₃（已知[Cd²⁺]?[CO₃^2-]=2.510^-14），欲使河水中[Cd²⁺]達(dá)到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)≤0.005mg/L，計(jì)算所需[OH^-]、[CO₃^2-]各是多少？評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果．

Answer 1

考點(diǎn)：難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專(zhuān)題：電離平衡與溶液的pH專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)生成Cd（OH）₂沉淀時(shí)溶液的pH計(jì)算出氫氧根離子濃度，再根據(jù)混合液體積計(jì)算出[Cd²⁺]，最后根據(jù)K_sp=[Cd²⁺]?[OH^-]²計(jì)算Cd（OH）₂飽和溶液的溶度積；
（2）先計(jì)算出[Cd²⁺]達(dá)到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的物質(zhì)的量濃度，然后分別根據(jù)NaOH、Na₂CO₃的溶度積計(jì)算出所需[OH^-]、[CO₃^2-]；根據(jù)計(jì)算結(jié)果聯(lián)系實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)價(jià)．

解答： 解：（1）當(dāng)溶液的pH=8.10時(shí)開(kāi)始生成Cd（OH）₂沉淀，則溶液中氫氧根離子濃度為：[OH^-]=

1×10-14

1×10-8.1

mol/L≈1.26×10^-6mol/L，
[Cd²⁺]=0.0215mol/L×

20.00

20.00+11.10

≈2.04×10^-2mol/L，
則：K_sp=[Cd²⁺]?[OH^-]²=2.04×10^-2×（1.26×10^-6）²=3.2×10^-14，
答：Cd（OH）₂飽和溶液的溶度積為3.2×10^-14；
（2）[Cd²⁺]=0.005 mg/L=5×10^-6g/L，
則：[Cd²⁺]=

5×10-6g/L

112g/mol

=4.4×10^-8mol/L，
根據(jù)K_sp=[Cd²⁺]?[OH^-]²=2.04×10^-2×（1.26×10^-6）²=3.2×10^-14可得，
[OH^-]=

3.2×10-14 4.4×10-8

mol/L≈8.5×10^-4mol/L；
根據(jù)[Cd²⁺]?[CO₃^2-]=2.5×10^-14可得，
[CO₃^2-]=

2.5×10-14

4.4×10-8

mol/L=5.7×10^-7mol/L；
由于[OH^-]=8.5×10^-4mol/L時(shí)，溶液中的OH^-濃度大，使河水顯堿性，不適宜，
而[CO₃^2-]=5.7×10^-7mol/L，加碳酸鈉，天然水中可能達(dá)標(biāo)，
答：欲使河水中[Cd²⁺]達(dá)到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)≤0.005mg/L，需[OH^-]、[CO₃^2-]分別為8.5×10^-4mol/L、5.7×10^-7mol/L；[OH^-]=8.5×10^-4mol/L，OH^-濃度大，使河水顯堿性，不適宜，[CO₃^2-]=5.7×10^-7mol/L，加碳酸鈉，天然水中可能達(dá)標(biāo)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了難溶物溶度積的計(jì)算及其應(yīng)用，題目難度中等，試題計(jì)算量較大，明確難溶物溶度積的概念及計(jì)算方法為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．