Question

把NaOH稀溶液加到20.00mL 0.0215mol/L Cd（NO₃）₂溶液，當加入1.10mL NaOH時pH為8.10，此時生成Cd（OH）₂沉淀．
（1）請計算Cd（OH）₂飽和溶液中[Cd²⁺]?[OH^-]²之值-即K_sp．
（2）為降低水中Cd²⁺的濃度，可加NaOH、Na₂CO₃使之沉淀為Cd（OH）₂、CdCO₃（已知[Cd²⁺]?[CO₃^2-]=2.510^-14），欲使河水中[Cd²⁺]達到國家規(guī)定標準≤0.005mg/L，計算所需[OH^-]、[CO₃^2-]各是多少？評價計算結果．

Answer 1

考點：難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）根據生成Cd（OH）₂沉淀時溶液的pH計算出氫氧根離子濃度，再根據混合液體積計算出[Cd²⁺]，最后根據K_sp=[Cd²⁺]?[OH^-]²計算Cd（OH）₂飽和溶液的溶度積；
（2）先計算出[Cd²⁺]達到國家規(guī)定標準時的物質的量濃度，然后分別根據NaOH、Na₂CO₃的溶度積計算出所需[OH^-]、[CO₃^2-]；根據計算結果聯系實際情況進行評價．

解答： 解：（1）當溶液的pH=8.10時開始生成Cd（OH）₂沉淀，則溶液中氫氧根離子濃度為：[OH^-]=

1×10-14

1×10-8.1

mol/L≈1.26×10^-6mol/L，
[Cd²⁺]=0.0215mol/L×

20.00

20.00+11.10

≈2.04×10^-2mol/L，
則：K_sp=[Cd²⁺]?[OH^-]²=2.04×10^-2×（1.26×10^-6）²=3.2×10^-14，
答：Cd（OH）₂飽和溶液的溶度積為3.2×10^-14；
（2）[Cd²⁺]=0.005 mg/L=5×10^-6g/L，
則：[Cd²⁺]=

5×10-6g/L

112g/mol

=4.4×10^-8mol/L，
根據K_sp=[Cd²⁺]?[OH^-]²=2.04×10^-2×（1.26×10^-6）²=3.2×10^-14可得，
[OH^-]=

3.2×10-14 4.4×10-8

mol/L≈8.5×10^-4mol/L；
根據[Cd²⁺]?[CO₃^2-]=2.5×10^-14可得，
[CO₃^2-]=

2.5×10-14

4.4×10-8

mol/L=5.7×10^-7mol/L；
由于[OH^-]=8.5×10^-4mol/L時，溶液中的OH^-濃度大，使河水顯堿性，不適宜，
而[CO₃^2-]=5.7×10^-7mol/L，加碳酸鈉，天然水中可能達標，
答：欲使河水中[Cd²⁺]達到國家規(guī)定標準≤0.005mg/L，需[OH^-]、[CO₃^2-]分別為8.5×10^-4mol/L、5.7×10^-7mol/L；[OH^-]=8.5×10^-4mol/L，OH^-濃度大，使河水顯堿性，不適宜，[CO₃^2-]=5.7×10^-7mol/L，加碳酸鈉，天然水中可能達標．

點評：本題考查了難溶物溶度積的計算及其應用，題目難度中等，試題計算量較大，明確難溶物溶度積的概念及計算方法為解答關鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學計算能力．