环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2 。已知25℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1mol•L-1,Ka1(H2S)=10-6.97,Ka2(H2S)=10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,Ksp(CdS)=10-26.10。下列说法错误的是( )A. Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)B. 0.01mol•L-1Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)C. 向c(Cd2+)=0.01mol•L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8mol•L-1D. 向c(Cd2+)=0.01mol•L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
A. Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B. 0.01mol•L-1Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C. 向c(Cd2+)=0.01mol•L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8mol•L-1
D. 向c(Cd2+)=0.01mol•L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
题目解答
答案
解析
本题考查溶液中离子浓度关系、盐类水解、溶度积常数的应用。关键点在于:
- 电荷守恒的正确书写;
- Na₂S溶液中各离子浓度大小比较需结合水解程度;
- 沉淀转化的判断依据溶度积大小;
- H₂S解离对溶液酸碱性的影响。
选项A
Na₂S溶液中,电荷守恒关系为:
$c(\text{Na}^+) + c(\text{H}^+) = c(\text{OH}^-) + c(\text{HS}^-) + 2c(\text{S}^{2-})$
选项A等式两边均表示电荷守恒,正确。
选项B
Na₂S溶液中,S²⁻发生水解:
$\text{S}^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HS}^- + \text{OH}^-$
水解使c(S²⁻) < 0.01 mol/L,且生成较多的OH⁻。通过计算可知,c(OH⁻) > c(S²⁻),因此选项B中“c(S²⁻) > c(OH⁻)”错误。
选项C
加入FeS后,FeS的溶度积(Ksp=10⁻¹⁷·²)远大于CdS(Ksp=10⁻²⁶·¹),Cd²⁺优先与S²⁻反应生成CdS沉淀,最终c(Cd²⁺) ≈ Ksp(CdS)/[S²⁻]。当[S²⁻]由FeS溶解决定时,c(Cd²⁺) < 10⁻⁸ mol/L,正确。
选项D
通入H₂S至饱和,H₂S解离产生H⁺,同时Cd²⁺与S²⁻生成CdS沉淀。解离产生的[H⁺] ≈ 10⁻³·⁵ mol/L,远大于c(Cd²⁺) ≈ 10⁻¹⁴ mol/L,正确。