Question

【題目】沉淀溶解平衡在生產、科研和環保等領域有著許多應用。

（1）除去硫酸銅溶液中混有的少量鐵離子，可向溶液中加入Cu(OH)2，調節溶液的PH,鐵離子就會全部轉化為Fe（OH）3沉淀除去。

已知：常溫下Fe（OH）3的溶度積Ksp=8.0×10-38，Cu（OH）2的溶度積Ksp=3.0×10-20，通常認為殘留在溶液中的離子濃度小等于1×10-5molL-1時就認為沉淀完全，設溶液中CuSO4的濃度為3.0molL-1，通過計算確定應調節溶液的pH范圍是______。（已知lg5=0.7）

（2）為了研究沉淀溶解平衡和沉淀轉化，某同學查閱資料并設計如下實驗。

資料：AgSCN是白色沉淀，相同溫度下，溶解度AgSCN＞AgI

操作步驟	現象
步驟1：向2 mL 0.005 mol·L－1 AgNO3溶液中加入2 mL 0.005 mol·L－1 KSCN溶液，靜置	出現白色沉淀
步驟2：取1 mL上層清液于試管中，滴加1滴2 mol·L－1 Fe(NO3)3溶液	溶液變為紅色
步驟3：向步驟2的溶液中繼續加入5滴3 mol·L－1 AgNO3溶液	現象a，溶液紅色變淺
步驟4：向步驟1余下的濁液中加入5滴3 mol·L－1 KI溶液	出現黃色沉淀

①寫出步驟2中溶液變為紅色的離子方程式：____________________。

②步驟3中現象a是____________________________。

③用化學平衡原理解釋步驟4中的實驗現象：_________________________________。

Answer 1

【答案】 3.3≤pH＜4 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 出現白色沉淀 AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，加入KI后，因為溶解度AgI＜AgSCN，故Ag＋與I－反應生成AgI黃色沉淀：Ag＋＋I－===AgI↓，AgSCN的溶解平衡正向移動

【解析】(1) 殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5 mol/L時就認為沉淀完全，Fe（OH）3的溶度積Ksp=8.0×10-38，c（Fe3+）×c3（OH-）=8.0×10-38；c3（OH-）==8.0×10-33；

求得c（OH-）=2×10-11mol/L，c（H+）=5×10-4mol/L，溶液pH=3.3；

Cu（OH）2的溶度積Ksp=3.0×10-20，溶液中CuSO4的濃度為3.0mol/L，c（Cu2+）=3.0mol/L；

依據溶度積常數c（Cu2+）×c2（OH-）=3.0×10-20 ；c2（OH-）==10-20；

得到c（OH-）=10-10mol/L，c（H+）=10-4mol/L，溶液pH=4；調節溶液的pH使鐵離子沉淀完全但銅離子未開始沉淀，則范圍是3.3≤pH＜4；（2）①鐵離子遇到硫氰化鉀顯示紅色，發生的反應為：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3；②加入硝酸銀，Ag+和SCN-之間反應得到AgSCN白色沉淀；③AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，加入KI后，因為溶解度AgI＜AgSCN，故Ag＋與I－反應生成AgI黃色沉淀：Ag＋＋I－=AgI↓，AgSCN的溶解平衡正向移動。