35、无机化学万题库答案：计算题(16-21)

（十六） 碱金属 碱土金属 1．标定反应为 ：

2 HCl ＋ Na2CO3 ＝ H2CO3 ＋ 2 NaCl

1nHCl＝nNa2CO3 20.20451000－

[HCl]＝×2×＝0.0979 (mol · L1)

106.039.42 根据反应式

? 2 NaOH ＋ H2↑ ＋ Cl2↑ 2．电解反应为 ： 2 NaCl ＋ H2O ??? 电解产生NaOH ，因此NaOH的浓度决定溶液的pH 值 。

电解1.40?123－

＝1.78×103 (mol)

964851000－－－?3 [OH]＝1.78?10?＝3.56×103 (mol · L1)

500 nNaOH＝

pH＝14 － (－lg 3.56×103) ＝ 11.55

3．生产氢氧化钠的质量为 ：

－

WNaOH＝

150?22000?96%?24?3600?40.0＝113.5 (吨)

96485?1000?1000 氢氧化钠的纯度为 ：

中和反应为 2 NaOH ＋ H2SO4 ＝ Na2SO4 ＋ 2 H2O 1 mol 硫酸与 2 mol 氢氧化钠反应 ，所以 2.4 g 氢氧化钠样品中纯氢氧化钠为 ：

27×2×40.0 ＝ 2.16 (g) 10002.16 氢氧化钠样品的纯度 ×100％＝90％

2.4 1.0×

＋

4．在水溶液中BaCO3与Fe3有如下沉淀转化平衡 ：

＋－＋

BaCO3 ＋ Fe3 ＋ 3 H2O ＝ Fe (OH)3 ＋ 3 HCO3 ＋ 3 Ba2

[HCO3?]3[Ba2?]3[HCO3?]3[Ba2?]3[CO32?]3?3?3 K＝＝??[H][OH] 3?2?3?33??3[Fe][CO3][H][Fe][OH]13(Ksp?BaCO3)3 ＝(?)??(Kw)3 ?Ka2KspFe(OH)3(2.6?10?9)31－3

＝()××(1.0×1014)3 ＝38.5 ?39?112.6?105.6?10 反应向右进行 ，所以加入BaCO3能使Fe3离子转化为Fe (OH)3 。

5．固态金属生成气态金属离子的能量变化只涉及熔化热、气化热和电离能 ；

－

Li ：3.01 ＋ 135 ＋ 526 ＝ 664.01 (kJ · mol1)

－

Na ：2.60 ＋ 89.1 ＋ 502 ＝ 593.70 (kJ · mol1)

－

K ： 2.30 ＋ 77.4 ＋ 425 ＝ 504.70 (kJ · mol1)

－

Rh ：2.20 ＋ 69.4 ＋ 409 ＝ 480.60 (kJ · mol1)

－

Cs ：2.10 ＋ 65.3 ＋ 382 ＝ 449.40 (kJ · mol1) 从所得结果看，最活泼的金属是Cs 。

固态金属生成水合金属离子的能量变化涉及熔化热、气化热、电离能和水合热 ：

－

Li ：3.01 ＋ 135 ＋ 526 － 515＝ 149.01 (kJ · mol1)

－

Na ：2.60 ＋ 89.1 ＋ 502 － 406 ＝ 187.70 (kJ · mol1)

－

K ： 2.30 ＋ 77.4 ＋ 425 －322 ＝ 182.70 (kJ · mol1)

－

Rh ：2.20 ＋ 69.4 ＋ 409 －293 ＝ 187.60 (kJ · mol1)

－

Cs ：2.10 ＋ 65.3 ＋ 382 －264 ＝ 185.40 (kJ · mol1)

＋

从所得结果看，最活泼的金属是Li 。由于Li离子的半径特别小 ，其水合热特别大 ， 所以由固态金属生成水合金属离子的能量变化最小 ，使锂的化学活泼性反常的高 。

6．镁条燃烧所发生的反应为 ：

2 Mg ＋ O2 ＝ 2 MgO ①

3 Mg ＋ N2 ＝ Mg3N2 ② 镁条燃烧产物与盐酸作用的反应如下 ：

MgO ＋ 2 HCl ＝ MgCl2 ＋ H2O ③ Mg3N2 ＋ 6 HCl ＝ 3 MgCl2 ＋ 2 NH3 ④

生成的NH3进一步与盐酸作用 ：

NH3 ＋ HCl ＝ NH4Cl

即 Mg3N2 ＋ 8 HCl ＝ 3 MgCl2 ＋ 2 NH4Cl ⑤ 根据题意 ，镁条燃烧产物与盐酸作用消耗盐酸总量为 ： 60 － 12 ＝ 48 (m mol)

而由NH4Cl加碱蒸馏逸出的氨为 ： 10 － 4 ＝ 4 (m mol)

4 m mol 的NH3 相当于4 m mol NH4Cl ，

从 ⑤ 式知 ，4 m mol NH4Cl 又相当于 16 m mol HCl 。 则，实际用于溶解MgO消耗的HCl量为 ： 48 － 16 ＝ 32 (m mol)

根据 ③ 式和① 式 ，1 m mol Mg 生成1 m mol MgO ，而1 m mol MgO 消耗 2 m mol

HCl 。故原镁条中生成MgO的Mg 为 16 m mol 。

从 ⑤ 式知 ，4 m mol NH4Cl 相当于2 m mol Mg3N2 ，根据 ② 式 ，2 m mol Mg3N2需

要 6 m mol Mg 生成 。因此 ，原镁条中的Mg 总量是 ： 16 ＋ 6 ＝ 22 (m mol)

＋

故原来镁条质量为 ：

24.305?22＝0.5347 (g)

1000

7．沉淀转化反应为 ：

－－

SrSO4 ＋ CO32 ＝ SrCO3 ＋ SO42 ①

－－

BaSO4 ＋ CO32 ＝ BaCO3 ＋ SO42 ②

2?3.4?10?7[SO4]Ksp?SrSO4 K1＝＝＝＝607

[CO32?]Ksp?SrCO35.6?10?10?2?[SO4]Ksp?BaSO41.1?10?10 K2＝＝＝＝0.04 ??92?2.6?10[CO3]KspBaCO3? 计算结果表明 ：SrSO4 转化为 SrCO3 比较完全 ，而BaSO4 转化为BaCO3 的量很少 。

－－

因此可以通过控制CO32 离子浓度或SO42 离子浓度抑制BaSO4 转化 ，从而达到从天青石中除钡提纯锶化合物的目的 。

－－－

⑴ 假定溶液中 [CO32]＝1.0 mol · L1 ，计算 [SO42] 控制范围 ：

2?[SO4] 对于反应① ：K1＝＝607 2?[CO3]? 则 [SO42]＝607[CO32]＝607 (mol · L1) 即当溶液中[SO42]< 607 mol · L

?－

－1

－－－

时 ，反应 ① 向右进行 ，可转化为SrCO3 ；

2?[SO4] 对于反应② ：K2＝＝0.04 2?[CO3] 则 [SO42]＝0.04[CO32]＝0.04 (mol · L1) 即当溶液中[SO42]> 0.04 mol · L

－－

－1

－－－

时 ，反应 ② 向左进行 ，BaSO4 难转化 。

－

－1

结论 ：当溶液中 [CO32]＝1.0 mol · L1 ，控制[SO42]在 0.04 ～ 607 mol · L SrSO4 可转化为SrCO3 而BaSO4 难转化为BaCO3 。

－－－

⑵ 假定溶液中 [SO42]＝1.0 mol · L1 ，计算 [CO32] 控制范围 ：

2?[SO4] 对于反应① ：K1＝＝607

[CO32?]－

，则

? 则 [CO3

2－

2?[SO4]1.0－－]＝＝＝1.65×103 (mol · L1)

607607－

－

即 [CO32]> 1.65×103 mol · L1 ，反应①向右进行 ，可转化为SrCO3 ；

－

2?[SO4] 对于反应② ：K2＝＝0.04

[CO32?]? 则 [CO3

2－

2?[SO4]1.0－]＝＝＝25 (mol · L1)

0.040.04－

即 [CO32]<25 mol · L1 时 ，反应 ② 向左进行 ，BaSO4 难转化 。 结论 ：当溶液中 [SO42]＝1.0 mol · L1 ，控制[CO32]在1.65×103 ~25 mol · L

SrSO4 可转化为SrCO3 而BaSO4 难转化为BaCO3 。 上述两种控制条件在生产上都是可以实现的 。

（十七） 铜 银 金 锌 镉 汞 1．∵ ? ∴ ?Θ

－

－

－

－

－1

－

，则

(Cu+ / Cu) ＝＋ 0.52 v ， ＝?(Cu+ / Cu) ＝?

Θ

Θ

(Cu2S / Cu) (Cu+ / Cu) ＋

0.0591＋

lg [Cu]2

2