化学选修4 化学反应原理第三章 水溶液中的离子平衡第四节 难溶电解质的溶解平衡第2课时同步达标检测题

第2课时　沉淀溶解平衡的应用

基础过关练

题组一　沉淀的生成与溶解

1.(2020重庆第一中学期末)已知25 ℃时FeS、CuS的Ksp分别为6.3×10-18、1.3×10-36,H2S的电离平衡常数Ka1=9.1×10-8、Ka2=1.1×10-12,下列有关说法正确的是(　　)

A.除去工业废水中的Cu2+可以选用FeS作沉淀剂

B.将足量CuSO4固体溶解在0.1 mol·L-1 H2S溶液中,Cu2+的最大浓度为1.3×10-35 mol·L-1

C.因为H2SO4是强酸,所以反应CuSO4+H2S CuS↓+H2SO4不能发生

D.向H2S的饱和溶液中通入少量SO2气体,溶液的酸性增强

2.要使工业废水中的重金属离子Pb2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂,已知Pb2+与这些离子形成的化合物的溶解度如下:

由上述数据可知,选用的沉淀剂最好是(　　)

A.硫化物　　　　 B.硫酸盐

C.碳酸盐　　　 D.以上沉淀剂均可

3.欲除去混在BaSO4中的少量CaCO3杂质,下列措施正确的是(　　)

A.盐酸、过滤　　　　　　 B.稀硫酸、过滤

C.NaOH溶液、过滤　　　 D.四氯化碳、分液

题组二　沉淀的转化

4.(2020山东德州期末)工业上常以MnO2为原料制得MnCl2溶液,通过添加过量难溶电解质MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀,再经蒸发、结晶,可得纯净的MnCl2,根据上述实验事实,下列分析正确的是(　　)

A.MnS的Ksp小于CuS、PbS、CdS等硫化物的Ksp

B.除杂试剂MnS也可用FeS代替

C.MnS与Cu2+反应的离子方程式是Cu2++MnS CuS+Mn2+

D.整个过程中涉及的反应类型只有复分解反应

5.锅炉水垢是一种安全隐患,除去水垢中的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为易溶于酸的CaCO3,而后用酸除去。下列说法不正确的是(　　)

A.CaCO3的溶解度小于CaSO4的

B.沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动

C.沉淀转化的难易与溶解度差别的大小无关

D.CaSO4到CaCO3的沉淀转化中并存着两个沉淀溶解平衡

6.实验:①0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;

②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,出现浑浊;

③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,沉淀变为黄色。下列分析不正确的是(　　)

A.浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)

B.滤液b中不含有Ag+

C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI

D.该实验可以证明AgI比AgCl更难溶

题组三　沉淀溶解平衡在物质分离中的应用

7.已知在pH为4~5的环境中,Cu2+、Fe2+几乎不水解,而Fe3+几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸汽加热到80 ℃左右,再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO),充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子,下述方法中可行的是(　　)

A.向溶液中通入Cl2,再加入纯净的CuO粉末调节pH为4~5

B.向溶液中通入H2S使Fe2+沉淀

C.向溶液中通入Cl2,再通入NH3,调节pH为4~5

D.加入纯Cu将Fe2+还原为Fe

8.下列事实不能用平衡移动原理解释的是(　　)

A.Mg(OH)2不溶于水,但能溶于浓NH4Cl溶液中

B.水垢中含有的CaSO4,先用Na2CO3溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,再用酸除去

C.洗涤BaSO4沉淀时,用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀比用蒸馏水洗涤损失少

D.FeCl3溶液中混有FeCl2,常加入少量的H2O2,使Fe2+氧化为Fe3+

9.常温下,以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等杂质离子,通过添加过量的难溶物MnS,可使杂质离子转化成沉淀并过滤除去,下列说法正确的是(　　)

A.过滤后的溶液中一定没有S2-

B.MnS难溶于水,可溶于MnCl2溶液中

C.加入MnS后生成CuS的离子方程式是Cu2++S2- CuS↓

D.常温时,Ksp(PbS)<Ksp(MnS)

10.Mg(OH2)在水中存在如下平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),为使Mg(OH)2的量减少,可加入少量的(　　)

A.NaOH固体 B.NH4Cl固体

C.MgSO4固体 D.Na2SO4固体

能力提升练

1.(疑难1,★★☆)某pH=1的ZnCl2和HCl的混合溶液中含有FeCl3杂质,为了除去FeCl3杂质,需将溶液调至pH=4,在调节溶液pH时,应选用的试剂是(　　)

A.NaOH　　B.ZnO　　C.Na2CO3　　D.Fe2O3

2.(疑难1,★★☆)已知常温下CaCO3的Ksp=2.8×10-9,CaSO4的Ksp=9.1×10-6,将CaCO3与CaSO4的饱和溶液等体积混合,再加入足量浓CaCl2溶液,下列说法正确的是(　　)

A.只产生CaCO3沉淀

B.产生等量的CaCO3和CaSO4沉淀

C.产生的CaSO4沉淀更多

D.产生的CaCO3沉淀更多

3.(疑难2,★★☆)已知常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5×10-13,下列有关说法错误的是(　　)

A.在饱和AgCl、AgBr的混合溶液中:=360

B.向AgCl悬浊液中滴加NaBr溶液会产生淡黄色沉淀

C.AgCl在水中溶解度及Ksp均比在NaCl溶液中的大

D.欲用1 L NaCl溶液将0.01 mol AgBr转化为AgCl,则c(NaCl)≥3.61 mol/L

4.(疑难1、2,★★☆)25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12,Ksp(MgF2)=7.42×10-11。下列说法正确的是(　　)

A.25 ℃时,饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2+)大

B.25 ℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)增大

C.25 ℃时,Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L-1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液中的Ksp小

D.25 ℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2不可能转化成为MgF2

5.(疑难3,★★☆)已知T ℃时AgCl的Ksp=2×10-10;Ag2CrO4是一种橙红色固体,T ℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.在T ℃时,Ag2CrO4的Ksp=1×10-10

B.在T ℃时,X点无沉淀产生

C.在T ℃时,饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4固体,可由Y点变到X点

D.在T ℃时,用AgNO3标准溶液滴定20 mL未知浓度的KCl溶液,可采用K2CrO4溶液为指示剂

6.(疑难1、2,★★☆)以下是25 ℃时几种难溶电解质的溶解度:

在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些杂质离子。例如:

①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;

②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;

③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=4,过滤结晶即可。

请回答下列问题:

(1)上述三个除杂方案都能够取得很好的效果,Fe3+、Fe2+都被转化为　　　　(填化学式)而除去。 

(2)①中加入的试剂应该选择　　　　,其原因是　　　　　　　　　。 

(3)②中除去Fe3+所发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)下列与方案③相关的叙述中,不正确的是 

(填字母)。

A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引入杂质,不产生污染

B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀难过滤

C.调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜

D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中

7.(疑难1、2,★★★)已知在25 ℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ均难溶于水,且Ksp(AgX)=1.8×10-10,Ksp(AgY)=1.0×10-12,Ksp(AgZ)=8.7×10-17。

(1)根据以上信息,判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为　　　　　　　。 

(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,则c(Y-)　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 

(3)在25 ℃时,若取0.188 g的AgY(相对分子质量为188)固体放入100 mL水中(忽略溶液体积的变化),则溶液中Y-的浓度为　　　　。 

(4)由上述Ksp判断,在上述(3)的体系中,能否实现AgY向AgZ的转化,　　　　(填“能”或“不能”),理由为　　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.A　CuS比FeS难溶,除去工业废水中的Cu2+可以选用FeS作沉淀剂,A项正确;H2S是弱酸,0.1 mol·L-1 H2S溶液中硫离子的浓度最大为0.1 mol·L-1,CuS的溶度积常数(Ksp)为1.3×10-36,所以溶液中Cu2+的最小浓度为1.3×10-35 mol·L-1,B项错误;CuS是不溶于酸的黑色物质,所以反应CuSO4+H2S CuS↓+H2SO4能发生,C项错误;H2S与SO2反应生成单质硫和水,溶液酸性减弱,D项错误。

2.A　产生的沉淀的溶解度越小,沉淀反应进行得越完全。

3.A　A项,CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O,BaSO4不溶于盐酸,故可行;B项,CaCO3与H2SO4反应生成的CaSO4微溶,阻止反应进一步进行;C项,CaCO3与NaOH不反应;D项,CaCO3不溶于CCl4。

4.C　通过添加过量难溶电解质MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,属于沉淀的转化,由难溶的物质转化为更难溶的物质,A项错误;除杂试剂MnS如用FeS代替,会引入新的杂质,B项错误;沉淀转化的离子方程式为Cu2++MnS CuS+Mn2+,C项正确;工业上以MnO2制MnCl2,锰元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,沉淀的转化属于复分解反应,D项错误。

5.C　沉淀转化的方向是难溶物向更难溶的方向转化,所以沉淀的溶解度差别越大,越易转化,C选项错误。

6.B　0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等体积混合,二者恰好完全反应生成NaNO3和AgCl,向反应后的滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液出现浑浊,则说明滤液b中含有Ag+,浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),A正确,B错误;③中颜色变化是沉淀发生了转化,即AgCl转化为AgI,C正确;因AgCl沉淀能转化为AgI沉淀,所以Ksp(AgI)<Ksp(AgCl),AgI更难溶,D正确。

7.A　根据题干信息,A项中的操作可先将Fe2+转化为Fe3+然后再转化为Fe(OH)3而除去,A正确;在酸性溶液中H2S与Fe2+不反应,而H2S与Cu2+生成CuS沉淀,B错误;C项中的操作会引入新的杂质离子N,C错误;由金属的活动性Fe>Cu知,D错误。

8.D　D项,FeCl3溶液中混有FeCl2,常加入少量的H2O2,会发生反应:2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,达到了除杂的目的,与化学平衡无关,不能用平衡移动原理解释。

9.D　难溶不是不溶,只是溶解度小,故A错误;MnS难溶于水,MnCl2溶液中的Mn2+抑制MnS的溶解,故B错误;沉淀转化的离子方程式为Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq),故C错误;通过添加过量的难溶物MnS,除去Cu2+、Pb2+、Cd2+等离子,说明CuS、PbS、CdS等硫化物比MnS更难溶,即常温时Ksp(PbS)<Ksp(MnS),故D正确。

10.B　加入NaOH固体,OH-的浓度增大,平衡左移,Mg(OH)2的量增大,故A错误;加入少量NH4Cl固体,N与OH-结合生成NH3·H2O,OH-的浓度减小,平衡右移,Mg(OH)2的量减少,故B正确;加入少量MgSO4固体,镁离子的浓度增大,平衡左移,Mg(OH)2的量增大,故C错误;加入少量Na2SO4固体,平衡不移动,Mg(OH)2的量不变,故D错误。

能力提升练

1.B　加入的物质应该能消耗溶液中的H+而促使Fe3+成为沉淀,过滤除去,但同时要注意不能引入新的杂质离子。

2.C　CaCO3和CaSO4为同一类型的盐,其溶度积常数越大,溶解度越大。将CaCO3与CaSO4的饱和溶液等体积混合,再加入足量浓CaCl2溶液,溶解度大的物质生成的沉淀多。根据题干信息知,Ksp(CaCO3)<Ksp(CaSO4),则生成的沉淀中CaSO4更多。

3.C　常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5×10-13,在饱和AgCl、AgBr的混合溶液中:==360,故A正确;Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),向AgCl悬浊液中滴加NaBr溶液会产生淡黄色AgBr沉淀,故B正确;溶解度和Ksp都与温度有关,AgCl在水中溶解度及Ksp均与在NaCl溶液中的相同,故C错误;用1 L NaCl溶液将0.01 mol AgBr转化为AgCl,则溶液中Br-浓度变为0.01 mol/L,则c(Ag+)== mol/L=5×10-11 mol/L,则c(Cl-)= mol/L=3.6 mol/L,溴化银转化过程中消耗了0.01 mol/L NaCl,所以c(NaCl)≥3.61 mol/L,故D正确。

4.B　由于Mg(OH)2的溶度积小,所以饱和Mg(OH)2溶液中的Mg2+浓度要小一些,A项错误;Mg(OH)2的悬浊液中存在平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),N可以直接结合OH-,从而促使平衡正向移动,c(Mg2+)增大,B项正确;Ksp与温度有关,与溶液中离子浓度的大小、难溶电解质量的多少等无关,C项错误;因为Ksp[Mg(OH)2]和Ksp(MgF2)相差不大,在Mg(OH)2悬浊液中加入NaF溶液,也可以生成MgF2沉淀,即由Mg(OH)2转化为MgF2,D项错误。

5.D　由题图信息知,Ag2CrO4的Ksp=c2(Ag+)·c(Cr)=(10-3)2×10-6=10-12,故A错误;Z点在曲线上,为此时的饱和溶液,X点在Z点正上方,则X点c(Ag+)大于Z点c(Ag+),即X点Qc>Ksp,所以会生成沉淀,故B错误;在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4固体,该溶液仍为饱和溶液,点仍在曲线上,故C错误;用AgNO3溶液滴定过程中,由于AgCl的溶解度比Ag2CrO4的溶解度小,AgCl先沉淀出来,待AgCl沉淀完全后,再滴AgNO3溶液,会与K2CrO4反应,形成Ag2CrO4橙红色沉淀,当有橙红色沉淀生成时即达到滴定终点,所以能用K2CrO4溶液做AgNO3溶液滴定KCl溶液的指示剂,故D正确。

6.答案　(1)Fe(OH)3　(2)氨水　不会引入新的杂质　(3)2Fe3++3Mg(OH)2 3Mg2++2Fe(OH)3　(4)B

解析　①中加入氨水,利用沉淀的生成,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。②中加入氢氧化镁,利用沉淀的转化,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。③中先加入H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,然后调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。

7.答案　(1)S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)

(2)减小

(3)1.0×10-6 mol·L-1

(4)能　Ksp(AgY)>Ksp(AgZ)

解析　(1)由于AgX、AgY、AgZ为同一类型的盐,所以其溶解度大小可以根据Ksp大小予以确定,因为Ksp(AgX)>Ksp(AgY)>Ksp(AgZ),所以S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)。(2)向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,由于AgX的溶解度大于AgY,溶液中的c(Ag+)增大,AgY的溶解平衡向着形成沉淀的方向移动,则c(Y-)减小。(3)AgY饱和溶液中,c(Ag+)= mol·L-1=1.0×10-6 mol·L-1,假设AgY固体完全溶解,则c(Ag+)=10-2 mol·L-1,故0.188 g AgY不能完全溶解,其溶液中c(Y-)=1.0×10-6 mol·L-1。(4)因Ksp(AgY)>Ksp(AgZ),所以能够实现AgY向AgZ的转化。