Question

12．在H₂SO₄、K₂SO₄、Al₂（SO₄）₃和明矾的混合溶液中，H⁺的浓度为0.2mol/L，SO₄^2-的浓度为0.5mol/L，当加入等体积0.6mol/L KOH溶液时，生成的沉淀恰好完全溶解．则反应后溶液中K⁺的浓度约为（　　）

• A． 0.225mol/L
• B． 0.25mol/L
• C． 0.45mol/L
• D． 0.55mol/L

Answer 1

分析 H₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、K₂SO₄和明矾的混和溶液中，加入等体积的0.6mol/L的KOH溶液时，氢离子先参加反应，需要消耗氢氧化钾的浓度为0.2mol/L，与铝离子反应的氢氧根离子浓度为：0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L，生成的沉淀恰好溶解，发生反应Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，可知原溶液中c（Al³⁺）=$\frac{1}{4}$×0.4mol/L=0.1mol/L，由电荷守恒可知溶液中：c（H⁺）+c（K⁺）+3c（Al³⁺）=2c（SO₄^2-），据此进行计算反应前溶液中钾离子浓度，再根据钾离子不反应计算出反应后溶液中K⁺的浓度，注意反应后溶液的体积扩大一倍．

解答 解：H₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、K₂SO₄和明矾的混和溶液中，加入等体积的0.6mol/L的KOH溶液时，氢离子优先反应，0.2mol/L的氢离子消耗0.2mol/L的氢氧根离子，则与铝离子反应的氢氧根离子的浓度为：0.6mol/L-0.2mol/L=0.4mol/L；
生成的沉淀恰好溶解，发生反应Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，可知原溶液中c（Al³⁺）=$\frac{1}{4}$×0.4mol/L=0.1mol/L，
根据电荷守恒可知，原溶液中：c（H⁺）+c（K⁺）+3c（Al³⁺）=2c（SO₄^2-），即c（K⁺）=2c（SO₄^2-）-3c（Al³⁺）-c（H⁺）=2×0.5mol/L-0.1mol/L×3-0.2mol/L=0.5mol/L；
设溶液体积为V，反应前后钾离子的物质的量不变，则反应后溶液中K⁺的浓度约为：c（K⁺）=$\frac{0.5mol/L×V+0.6mol/L×V}{2V}$=0.55mol/L，
故选D．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，注意掌握物质的量浓度的概念及计算方法，明确铝离子与氢氧根离子反应的方程式，本题中正确计算出溶液中铝离子浓度为解题关键，注意氢离子优先消耗氢氧根离子、反应后溶液体积扩大为原先的2倍．