Question

20．向含0.10mol/L Zn²⁺離子和0.10mol/L Mg²⁺離子的混合溶液中滴加NaOH溶液，已知Ksp，Zn（OH）₂=6.7×10^-17，Ksp，Mg（OH）₂=1.8×10^-11，通過計(jì)算說明．
（1）何者先生成沉淀？
（2）欲使Zn²⁺沉淀而Mg²⁺不沉淀，應(yīng)控制溶液的pH值在什么范圍內(nèi)？

Answer 1

分析 （1）Zn（OH）₂、Mg（OH）₂屬于同一類型的難溶物，其溶度積越小，溶解度越小，優(yōu)先生成沉淀；
（2）Zn²⁺沉淀完全時(shí)其濃度為1×10^-5mol/L，根據(jù)K_sp[Zn（OH）₂]=c（Zn²⁺）×c²（OH^-）計(jì)算出此時(shí)氫氧根離子濃度，然后結(jié)合水的離子積及pH表達(dá)式計(jì)算出溶液的pH；根據(jù)K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）計(jì)算出0.10mol/L Mg²⁺離子開始沉淀時(shí)氫氧根離子濃度，然后結(jié)合水的離子積及pH表達(dá)式計(jì)算出溶液的pH，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：（1）Zn（OH）₂、Mg（OH）₂屬于同一類型的難溶物，由于Ksp[Zn（OH）₂]=6.7×10^-17＜Ksp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，說明Zn（OH）₂更難溶，所以向混合溶液中滴加NaOH溶液時(shí)Zn²⁺優(yōu)先生成沉淀，
答：向混合溶液中滴加NaOH溶液時(shí)Zn²⁺優(yōu)先生成沉淀；
（2）根據(jù)K_sp[Zn（OH）₂]=c（Zn²⁺）×c²（OH^-）、K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）可知，Zn²⁺沉淀完全時(shí)其濃度為1×10^-5mol/L，此時(shí)氫氧根離子濃度為：c（OH^-）=$\sqrt{\frac{6.7×1{0}^{-17}}{1×1{0}^{-5}}}$=$\sqrt{6.7}$×10^-6mol/L≈2.59×10^-6mol/L，溶液中氫離子濃度為：c（H⁺）=$\frac{1×1{0}^{-14}}{2.59×1{0}^{-6}}$mol/L≈3.86×10^-9mol/L，此時(shí)溶液的pH=-lg3.86×10^-9≈9-lg3.86≈8.1；
當(dāng)Mg²⁺開始沉淀時(shí)氫氧根離子濃度最少為：c（OH^-）=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{-11}}{0.10}}$=$\sqrt{1.8}$×10^-5mol/L≈1.34×10^-5mol/L，溶液中氫離子濃度為：c（H⁺）=$\frac{1×1{0}^{-14}}{1.34×1{0}^{-6}}$$\frac{1×1{0}^{-14}}{1.34×1{0}^{-5}}$mol/L≈7.46×10^-10mol/L，此時(shí)溶液的pH=-lg7.46×10^-10=10-lg7.46≈9.1，
根據(jù)以上計(jì)算可知，當(dāng)pH＞8.1時(shí)Zn²⁺沉淀完全，pH＞9.1時(shí)Mg²⁺開始沉淀，
所以欲使Zn²⁺沉淀而Mg²⁺不沉淀，應(yīng)控制溶液的pH值范圍為：8.1＜pH＜9.1，
答：欲使Zn²⁺沉淀而Mg²⁺不沉淀，應(yīng)控制溶液的pH值范圍為8.1＜pH＜9.1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了難溶物溶解平衡及溶度積的計(jì)算，題目難度中等，明確溶度積的概念及表達(dá)式為解答關(guān)鍵，注意當(dāng)離子濃度小于1×10^-5mol/L時(shí)，可以看作該離子已經(jīng)沉淀完全，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．