Question

12．在H₂SO₄、K₂SO₄、Al₂（SO₄）₃和明礬的混合溶液中，H⁺的濃度為0.2mol/L，SO₄^2-的濃度為0.5mol/L，當(dāng)加入等體積0.6mol/L KOH溶液時(shí)，生成的沉淀恰好完全溶解．則反應(yīng)后溶液中K⁺的濃度約為（　�。�

• A． 0.225mol/L
• B． 0.25mol/L
• C． 0.45mol/L
• D． 0.55mol/L

Answer 1

分析 H₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、K₂SO₄和明礬的混和溶液中，加入等體積的0.6mol/L的KOH溶液時(shí)，氫離子先參加反應(yīng)，需要消耗氫氧化鉀的濃度為0.2mol/L，與鋁離子反應(yīng)的氫氧根離子濃度為：0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L，生成的沉淀恰好溶解，發(fā)生反應(yīng)Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，可知原溶液中c（Al³⁺）=$\frac{1}{4}$×0.4mol/L=0.1mol/L，由電荷守恒可知溶液中：c（H⁺）+c（K⁺）+3c（Al³⁺）=2c（SO₄^2-），據(jù)此進(jìn)行計(jì)算反應(yīng)前溶液中鉀離子濃度，再根據(jù)鉀離子不反應(yīng)計(jì)算出反應(yīng)后溶液中K⁺的濃度，注意反應(yīng)后溶液的體積擴(kuò)大一倍．

解答 解：H₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、K₂SO₄和明礬的混和溶液中，加入等體積的0.6mol/L的KOH溶液時(shí)，氫離子優(yōu)先反應(yīng)，0.2mol/L的氫離子消耗0.2mol/L的氫氧根離子，則與鋁離子反應(yīng)的氫氧根離子的濃度為：0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L；
生成的沉淀恰好溶解，發(fā)生反應(yīng)Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，可知原溶液中c（Al³⁺）=$\frac{1}{4}$×0.4mol/L=0.1mol/L，
根據(jù)電荷守恒可知，原溶液中：c（H⁺）+c（K⁺）+3c（Al³⁺）=2c（SO₄^2-），即c（K⁺）=2c（SO₄^2-）-3c（Al³⁺）-c（H⁺）=2×0.5mol/L-0.1mol/L×3-0.2mol/L=0.5mol/L；
設(shè)溶液體積為V，反應(yīng)前后鉀離子的物質(zhì)的量不變，則反應(yīng)后溶液中K⁺的濃度約為：c（K⁺）=$\frac{0.5mol/L×V+0.6mol/L×V}{2V}$=0.55mol/L，
故選D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，注意掌握物質(zhì)的量濃度的概念及計(jì)算方法，明確鋁離子與氫氧根離子反應(yīng)的方程式，本題中正確計(jì)算出溶液中鋁離子濃度為解題關(guān)鍵，注意氫離子優(yōu)先消耗氫氧根離子、反應(yīng)后溶液體積擴(kuò)大為原先的2倍．