Question

15．常溫時(shí)，K_sp[Mg（OH）₂]=4×10^-12，K_sp[Fe（OH）₃]=8.0×10^-38；通常認(rèn)為某離子殘留在溶液中的濃度小于1×10^-5mol•L^-1時(shí)就認(rèn)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(kāi)始沉淀時(shí)溶液中pH約為2.3．
（2）當(dāng)Fe³⁺沉淀完全時(shí)溶液中c（OH^-）約為2.0×10^-11mol/L；此時(shí)Mg²⁺A
A．尚未開(kāi)始沉淀  B．已經(jīng)開(kāi)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(lái)除雜．

Answer 1

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

解答 解：（1）Fe³⁺開(kāi)始沉淀時(shí)，必須滿足c（Fe³⁺）•c（OH^-）³＞K_sp[Fe（OH）₃]=8.0×10^-38，此時(shí)c（OH^-）＞$\root{3}{\frac{8.0×1{0}^{-38}}{0.01}}$mol/L=2.0×10^-12mol/L，
所以使Fe³⁺開(kāi)始沉淀時(shí)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(shí)，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(kāi)始沉淀時(shí)，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(shí)c（OH^-）＞2.0×10^-11mol/L，此時(shí)
此時(shí)Mg²⁺尚未開(kāi)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(kāi)始沉淀時(shí)，c（OH^-）至少為2.0×10^-6mol/L，而此時(shí)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(lái)除雜，故A正確，
故答案為：A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了難溶物溶解平衡及計(jì)算，題目難度中等，明確溶度積的概念及表達(dá)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(jì)算能力．