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专题16 难溶电解质的溶解平衡——备战2022年高考化学之突破教材实验热点
展开专题16 难溶电解质的溶解平衡
1．沉淀的溶解
实验名称 | 氢氧化镁沉淀在蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液中的溶解 |
实验装置 |
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实验原理 | 氢氧化镁难溶于水，但与酸反应，溶于酸性溶液。NH4Cl水解显酸性，能溶解氢氧化镁。 化学方程式分别为Mg(OH)2+2H+Mg2++H2O，Mg(OH)2+2Mg2++2NH3•H2O |
实验用品 | 蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液、氢氧化镁固体；三支试管、胶头滴管。 |
实验步骤 | ①取三支干燥的试管，分别加入等量的氢氧化镁固体。 ②分别向三支试管中依次加入蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液，充分振荡，观察沉淀的溶解情况。 |
实验现象 | 氢氧化镁中加入蒸馏水沉淀量无明显减少；氢氧化镁中加入盐酸溶液，沉淀迅速完全溶解，得无色溶液；氢氧化镁中加入氯化铵溶液，沉淀完全溶解，得无色溶液。 |
实验结论 | ①氢氧化镁溶于酸和酸性溶液。在含有难溶物氢氧化镁的溶液中存在溶解平衡，加入酸或酸性溶液能促进沉淀的溶解。 ②加入能与沉淀溶解所产生的离子发生反应的试剂，生成挥发性物质或弱电解质而使溶解平衡向溶解的方向移动。 |
2．沉淀的转化
实验名称 | 氯化银、碘化银、硫化银沉淀的转化 |
实验装置 | |
实验原理 | Ag+ +Cl−AgCl↓，AgCl+I−AgI+Cl−，2AgI+S2−Ag2S+2I− |
实验用品 | 0.1 mol/L AgNO3溶液、0.1 mol/L NaCl溶液、0.1 mol/L KI溶液、0.1 mol/L Na2S溶液；试管、胶头滴管。 |
实验步骤 | ①向盛有10滴0.1 mol/L AgNO3溶液试管中滴加0.1 mol/L NaCl溶液，至不再有百色沉淀生成。 ②向上述固液混合物中滴加适量0.1 mol/L KI溶液，直到沉淀颜色不再改变为止，观察并记录现象。 ③向上支试管中滴加0.1 mol/L Na2S溶液，直到到沉淀颜色不再改变为止，观察并记录现象。 |
实验现象 | ①NaCl溶液和AgNO3溶液混合产生白色沉淀。 ②向所得固液混合物中滴加KI溶液，沉淀颜色逐渐变成黄色。 ③再向所得固液混合物中滴加Na2S溶液，沉淀颜色逐渐变成黑色。 |
实验结论 | ①溶解度由大到小的顺序为：AgCl>AgI>Ag2S [或Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)，因沉淀类型不同通常不能比较Ksp(AgCl)、Ksp(AgI)与Ksp(Ag2S)的大小]。 ②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀，且两者差别越大，转化越容易。 |
实验说明 | 利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度大小时，与多个沉淀均相关的离子(如Ag+)不能过量。 |
实验名称 | 氢氧化镁、氢氧化铁沉淀的转化 |
实验装置 | |
实验原理 | Mg2++2OH−Mg(OH)2↓，3Mg(OH)2+2Fe3+3Mg2++2Fe(OH)3 |
实验用品 | 0.1 mol/L MgCl2溶液、0.1 mol/L FeCl3溶液、2 mol/L NaOH溶液；试管、量筒、胶头滴管 |
实验步骤 | 向盛有1 mL 0.1 mol/L MgCl2溶液的试管中滴加1〜2滴2 mol/L NaOH溶液，再滴加2滴 0.1 mol/L FeCl3溶液，静置，观察并记录现象。 |
实验现象 | MgCl2溶液中加入NaOH得到白色沉淀，再加入FeCl3后，沉淀逐渐变为红褐色。 |
实验结论 | ①溶解度由大到小的顺序为：Mg(OH)2>Fe(OH)3 (因沉淀类型不同通常不能比较两者Ksp的大小)。 ②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀，且两者差别越大，转化越容易。 |
实验说明 | 利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度大小时，与多个沉淀均相关的离子(如OH−)不能过量。 |
（1）沉淀剂是否过量的判断方法
①静置，向上层清液中继续滴加少量沉淀剂，若无沉淀产生，则证明沉淀剂已过量，否则沉淀剂不过量。
②静置，取上层清液适量于另一洁净试管中，向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂，若产生沉淀，证明沉淀剂已过量，否则沉淀剂不过量。
（2）洗涤沉淀操作
把蒸馏水沿着玻璃棒注入到过滤器中至浸没沉淀，静置，使蒸馏水滤出，重复2～3次即可。
（3）判断沉淀是否洗净的操作
取最后一次洗涤液，滴加……(试剂)，若没有……现象，证明沉淀已经洗净。
3．一定温度下的难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，其平衡常数Ksp = cm(An+)·cn(Bm−)，称为难溶电解质的溶度积。已知下表数据：
物质 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Fe(OH)3 |
Ksp(25°C) | 8.0×10−16 | 2.2×10−20 | 4.0×10−38 |
完全沉淀时的pH范围 | ≥9.6 | ≥6.4 | 3~4 |
对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法，不科学的是
A．向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀
B．该溶液中c(SO42−)：[c(Cu2+)+c(Fe2+)+ c(Fe3+)]＞5：4
C．向该溶液中加入适量氯水，并调节pH到3〜4后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液
D．在pH=5的溶液中Fe3+不能大量存在
【答案】C【解析】根据溶度积常数可判断A正确；由于c(Cu2+)、c(Fe2+)、c(Fe3+)在溶液中均发生水解反应而使金属阳离子浓度减小，因此B正确；由选项C的操作可知，溶液中还有氯离子，即溶液中还存在CuCl2，C错误；由表中数据知Fe3+在pH=3〜4的环境中已沉淀完全，因此选项D正确。
1．已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如左下图横坐标为溶液的pH，纵坐标为Zn2+或的物质的量浓度的对数。25℃时，下列说法中错误的是( )
A．pH= 8.0与pH = 12.0的两种废液中，Zn2+浓度之比为108
B．该温度时，Zn(OH)2的溶度积常数(Ksp)为1x 10-10
C．若要从某废液中完全沉淀Zn2+，通常可以调控该溶液的pH在8.0 ~ 12.0之间
D．往ZnCl2溶液中加入过量氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为：Zn2+ + 4OH- =
2．常温时，若Ca(OH)2和CaWO4(钨酸钙)的沉淀溶解平衡曲线如图所示(已知)。下列分析正确的是
A．d点的CaWO4溶液中，加入CaCl2固体，d点溶液组成沿da线向c点移动(假设混合后溶液体积不变)
B．饱和Ca(OH)2溶液中加入少量CaO，溶液变浑浊，但Ca2+离子数不变
C．饱和Ca(OH)2溶液和饱和CaWO4溶液等体积混合：c()＜c(Ca2+)＜c(H+)＜c(OH-)
D．由图可知常温下，Ksp(CaWO4)＜Ksp[Ca(OH)2]
3．25℃时，用Na2S沉淀Cu2+、Zn2+两种金属离子(M2+)，所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)的关系如图所示，下列说法不正确的是( )
A．25℃时Ksp(CuS)约为1×10-35
B．向含有ZnS和Na2S的浊液中滴加CuSO4溶液，生成黑色沉淀，可证明：Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)
C．向Cu2+浓度为10-5mol/L的工业废水中加入ZnS粉末，会有CuS沉淀析出
D．向100mLZn2+、Cu2+浓度均为10-5mol•L-1的混合溶液中逐滴加入10-4mol•L-1的Na2S溶液，Cu2+先沉淀
4．我国电池的年市场消费量约为80亿只，其中70％是锌锰干电池，某工艺利用软锰矿(主要成分MnO2，含少量A12O3和SiO2)和闪锌矿(主要成分是ZnS，含少量FeS、CuS、CdS)为原料制备MnO2和Zn，其流程如下：
已知：I.矿石中所有金属元素均以离子形式进入滤液A中。
II.各种金属离子完全沉淀的pH如下表：
| Zn2+ | Mn2+ | Fe2+ | Fe3+| | Al3+ |
pH | 8.0 | 10.1 | 9.0 | 3.2 | 4.7 |
下列说法中不正确的是
A．滤渣A主要成分：S和SiO2
B．适量金属锌是为了回收金属Cu和Cd
C．步骤③中，加入物质X可以是MnO2，调pH：4.7≤pH<8.0
D．上述流程中，可以循环使用的物质有H2SO4
5．若定义pAg=-lgc(Ag+)，pCl=-lgc(C1-)，根据不同温度下氯化银饱和溶液的PAg和pCl 可绘制图像如下图所示，且己知氯化银的溶解度随温度的升高而增大，根据该图像，下列表述正确的是( )
A．将A点的溶液降温，可能得到C 点的饱和溶液
B．T3 <T2 <T1
C．向B点所表示的溶液中加入氯化钠溶液，溶液可能改变至D点
D．A点表示的是T1温度下的饱和溶液
6．在时，橘红色在水中的沉淀溶解平衡平衡曲线如图所示。又知时AgCl的，下列说法不正确的是
A．在时，的Ksp为
B．在饱和溶液中加入可使溶液由Y点到Z点
C．在时，平衡常数
D．在时，以0.001 mol/LAgNO3溶液滴定20 mL0.001 mol/L KCl和0.001 mol/L的的混合溶液，先沉淀
7．常温下，用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol/L的KCl、K2C2O4溶液，所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑C2O的水解)。已知Ksp(AgCl)数量级为10－10。下列叙述不正确的是( )
A．图中X线代表的AgCl
B．Ag2C2O4 + 2Cl－===2AgCl + C2O的平衡常数为1.0×10－0.7l
C．a点表示AgCl的过饱和溶液
D．向c(Cl－) = c(C2O)的混合液中滴入AgNO3溶液时，先生成AgCl沉淀
8．已知 p(A)=-lgc平(A)。三种金属硫化物在水中的沉淀溶解平衡曲线如图 所示。下列说法不正确的是 ( )
A．a 点有 ZnS 沉淀生成
B．可用 MnS 除去 MnCl2 溶液中混有的少量 ZnCl2
C．向 CuS 悬浊液中加入少量水，平衡向溶解的方向移动，c平(S2-)增大
D．CuS 和 MnS 共存的悬浊液中，=10-20
9．已知下表数据：
物质 | Fe(OH)2 | Cu(OH)2 | Fe(OH)3 |
Ksp(25℃) | 8.0×10-16 | 2.2×10-20 | 4.0×10-38 |
完全沉淀时的pH | 9.6 | 6.4 | 3.4 |
对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法，不正确的是( )
A．向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀
B．该溶液中c(SO)：[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]=5：4
C．向该溶液中加入适量氯水，并调节pH到3.4后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液
D．在pH=5的溶液中Fe3+不能大量存在
10．某温度下，分别向20mL浓度均为xmol/L的NaCl和Na2CrO4溶液中滴加0.1mol/AgNO3溶液，滴加过程中-lgc(Cl-)和-lgc(CrO)与AgNO3溶液的体积关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A．x=0.1
B．曲线Ⅰ代表NaCl溶液
C．Ksp(Ag2CrO4)约为2×10-8
D．y=9
11．为回收利用废镍催化剂主要成分为NiO，另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等，科研人员研制了一种回收镍的新工艺。工艺流程如图所示：
已知：常温下，有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示：
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 | 7.7 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 | 9.2 |
常温下，Ksp(CaF2) =2.7×10-11。请回答下列问题：
(1)加快酸浸速率的常用措施有______________任写一条即可得分。
(2)“浸出渣”主要成分为CaSO4·2H2O和______两种物质。
(3)“操作B”的过程是：先在40～50℃加入H2O2，其作用是_______________(用离子方程式表示)；再调pH至___________，其目的是______________。
(4)操作C可除去溶液中的Ca2+，若控制溶液中F-浓度为3×10-3 mol/L，则溶液中= _______。
