Question

11．物质在水溶液中存在的电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡，都可看作化学平衡．请根据所学知识回答：
（1）已知在0.1mo1•L^-1的NaHSO₃溶液中有关微粒浓度由大到小的顺序为：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₄）．则该溶液中c（H⁺）大于c（OH^-） （填“大于”、“小于”或“等于”），简述理由：在NaHSO₃溶液中存在HSO₃^-的电离（HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-）和水解（HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-），由题给信息c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）知电离比水解程度大，所以c（H⁺）＞c（OH^-）．
（2）常温下，某水溶液中存在的离子有：Na⁺、A^-、H⁺、OH^-，若该溶液由0.1mo1．L^-1的HA溶液和0.1mol．L^-1的NaOH溶液等体积混合而得，则溶液的pH大于或等于（填“大于”、“小于”或“等于”）7，理由是若HA是强酸，pH=7；若HA是弱酸，pH＞7．
（3）25℃时，Fe（OH）₃的K_SP=1.0×10^-38mol⁴•L^-4，Mg（OH）₂的K_SP=1.0×10^-11mol³•L^-3．某混合溶液中Fe³⁺和Mg²⁺的浓度均为1.0×10^-2mo1．L^-1，现要除去溶液中的Fe³⁺，而Mg²⁺不沉淀，应将溶液的pH控制在3≤pH＜9.5范围之内．（化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10^-5mol．L^-1时，沉淀就达到完全）
现在要除去混在氯化镁溶液中氯化铁杂质，可加入下列物质中的BC，充分反应过滤，再用盐酸酸化即可．
A．氨水    B．碳酸氢镁    C．氢氧化镁     D．氧化铜．

Answer 1

分析 （1）亚硫酸氢钠溶液中存在水的电离、亚硫酸氢根离子的电离和水解平衡；c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），说明HSO₃^-的电离程度大于水解程度；
（2）二者恰好反应生成NaA，根据酸的强弱判断溶液酸碱性；
（3）通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10^-5mol．L^-1时，沉淀就达到完全，结合氢氧化铁溶度积计算氢氧根离子浓度得到氢离子浓度来计算溶液PH，Mg²⁺的浓度为1.0×10^-2mo1．L^-1，镁离子不沉淀的溶液PH依据溶度积计算；要除去混在氯化镁溶液中氯化铁杂质加入试剂能和酸反应调节溶液PH，但不能引入新的杂质．

解答 解：（1）亚硫酸氢钠溶液中存在水的电离、亚硫酸氢根离子的电离和水解平衡，方程式为：H₂O?H⁺+OH^-、HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-、HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-，c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃），说明HSO₃^-的电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，则c（H⁺）大于c（OH^-），
故答案为：大于；在NaHSO₃溶液中存在HSO₃^-的电离（HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-）和水解（HSO₃^-+H₂O?H₂SO₃+OH^-），由题给信息c（SO₃^2-）＞c（H₂SO₃）知电离比水解程度大，所以c（H⁺）＞c（OH^-）；
（2）如果酸是强酸，二者恰好反应生成强酸强碱盐，溶液呈中性，则PH=7，如果酸是弱酸，二者恰好反应生成强碱弱酸盐，溶液呈碱性，则pH＞7，
故答案为：大于或等于；若HA是强酸，pH=7，若HA是弱酸，pH＞7．
（3）通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10^-5mol．L^-1时，沉淀就达到完全，结合氢氧化铁溶度积计算，Fe（OH）₃的K_SP=1.0×10^-38mol⁴•L^-4=c（Fe³⁺）c³（OH^-），c³（OH^-）=$\frac{Ksp（Fe（OH）_{3}）}{c（F{e}^{3+}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-38}}{1.0×1{0}^{-5}}$=1.0×10^-33，c（OH^-）=$\root{3}{1.0×1{0}^{-33}}$=10^-11mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$=10^-3mol/L，溶液PH=3，Mg²⁺的浓度为1.0×10^-2mo1．L^-1，镁离子不沉淀的溶液PH，依据溶度积计算，Mg（OH）₂的K_SP=c（Mg²⁺）c²（OH^-）=1.0×10^-11mol³•L^-3，c²（OH^-）=$\frac{Ksp（Mg（OH）_{2}）}{c（M{g}^{2+}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-11}}{1.0×1{0}^{-2}}$=1.0×10^-9mol/L，c（OH^-）=1.0×10^-4.5mol？L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4.5}}$=10^-9.5mol/L，现要除去溶液中的Fe³⁺，而Mg²⁺不沉淀，应将溶液的pH控制在3≤pH＜9.5，要除去混在氯化镁溶液中氯化铁杂质加入试剂能和酸反应调节溶液PH，但不能引入新的杂质，A．氨水会引入铵根离子杂质离子，D．氧化铜和酸反应会引入铜离子杂质，B．碳酸氢镁 C．氢氧化镁可以调节溶液PH且不引入新的杂质，故选BC，
故答案为：3≤pH＜9.5；BC．

点评 本题考查了盐类水解、沉淀溶解平衡的分析计算应用，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，根据溶液酸碱性确定酸式酸根离子电离和水解程度，注意任何溶液中都存在水的电离平衡，为易错点，题目难度中等．