Question

4．将硫酸铝、硫酸钾和明矾溶液[KAl（SO₄）₂•12H₂O]等体积等浓度混合．该混合液中SO₄^2-浓度为0.4mol/L．取100mL混合液加入0.4mol/L的KOH溶液，若要产生的沉淀量最大，加入该浓度的KOH的体积是（　　）

• A． 100mL
• B． 150mL
• C． 200mL
• D． 250mL

Answer 1

分析 先根据混合液“等体积等浓度混合”、“混合液中SO₄^2-浓度为0.4mol/L”计算出混合前三种溶液的浓度、体积；产生的沉淀量最大时，反应后溶质为硫酸钾，据此可计算出反应后溶液中钾离子的总物质的量，然后根据质量守恒定律确定氢氧化钾的物质的量，最后根据V=$\frac{n}{c}$计算出需要加入的氢氧化钾溶液体积．

解答 解：设混合前硫酸铝、硫酸钾和明矾溶液[KAl（SO₄）₂•12H₂O]的浓度都为x，混合液中SO₄^2-浓度为0.4mol/L，则：$\frac{3x+x+2x}{3}$=0.4mol/L，解得：x=0.2mol/L，即混合前三种溶液的浓度都是0.2mol/L，
取100mL混合液加入0.4mol/L的KOH溶液，产生的沉淀量最大时，此时溶质为硫酸钾，则最终混合液中钾离子的物质的量为：n（K⁺）=2n（SO₄^2-）=2×0.4mol/L×0.1L=0.08mol，
由于三种溶液为等体积混合，则取出的100mL混合液中含有原三种溶液体积均为：$\frac{0.1L}{3}$，该100mLmL溶液中含有钾离子的物质的量为：0.2mol/L×2×$\frac{0.1L}{3}$+0.2mol/L×1×$\frac{0.1L}{3}$=0.02mol，
根据钾离子质量守恒，需要加入的氢氧化钾的物质的量为：0.08mol-0.02mol=0.06mol，
所以需要加入0.4mol/L的KOH溶液的体积为：$\frac{0.06mol}{0.4mol/L}$=0.15L=150mL，
故选B．

点评 本题考查了离子方程式的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．