高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第四单元 沉淀溶解平衡一课一练

3.4.2 沉淀溶解平衡原理的应用

A组

1．工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法都正确的是(　　)

答案：D

解析：废酸与碱中和属于化学法，A项错；Cu2＋不能用SO沉降，B项错；活性炭无法吸附苯，C项错；Na2CO3 ＋ Ca(OH)2===CaCO3↓＋ 2NaOH，是复分解法，属于化学法，D项正确。

2．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．ZnSO4    D．Fe2O3

答案：B

解析：溶液中含有FeCl3杂质，将溶液调至pH＝4，可使Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀而除去，注意不能引入新的杂质，可加入ZnO和酸反应调节溶液pH，使铁离子全部沉淀。

3．下列说法不正确的是(　　)

A．Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，该固体可溶于NH4Cl溶液

B．向ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液沉淀变为黑色，可推知同温下Ksp(ZnS)<Ksp(CuS)

C．向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液，白色沉淀变成黑色，反应方程式为2AgCl(s)＋S2－(aq) Ag2S(s)＋2Cl－(aq)

D．向2 mL浓度均为1.2 mol·L－1的KCl、KI混合溶液中滴加1～2滴0.01 mol·L－1的AgNO3溶液，振荡沉淀呈黄色，说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)

答案：B

4．25 ℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)＝6.3×10-18；Ksp(CuS)＝1.3×10-36；Ksp(ZnS)＝1.6×10-24。下列关于室温时的有关叙述正确的是(　　)

A．硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大

B．将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的浓度最大只能达到1.6×10－23 mol·L－1

C．除去工业废水中含有的Cu2＋，可采用FeS固体作为沉淀剂

D．向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2＋)变大、c(S2－)变小，但Ksp(FeS)变大

答案：C

解析：化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由Ksp可知，室温下，CuS的溶解度最小，故A错；将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L－1的Na2S溶液中，c(S2－)将减至非常小，而Zn2＋的浓度远远大于1.6×10－23 mol·L－1；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀；温度不变，Ksp(FeS)不变。

5．已知：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，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的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－1NH4Cl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

答案：B

解析：A项，Mg(OH)2的溶度积小，故其电离的Mg2＋浓度要小一些，错；B项，NH可以结合Mg(OH)2电离出的OH－，从而促使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动，c(Mg2＋)增大，正确；C项，Ksp仅与温度有关，故错；D项，二者Ksp接近，使用浓NaF溶液可以使Mg(OH)2转化成为MgF2，故D错。

6．下列化学原理的应用，主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是(　　)

①热纯碱溶液的洗涤油污能力强　②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]，当作食盐使用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒　③溶洞、珊瑚的形成　④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡则能　⑤泡沫灭火器灭火的原理

A．②③④　　　B．①②③       C．③④⑤     D．①②③④⑤

答案：A

解析：热纯碱溶液的洗涤油污能力强，是由于碳酸钠的水解程度随温度的升高而增强，因而溶液的碱性越强，除油污的效果自然就强了；泡沫灭火器灭火的原理也运用了盐类的水解原理，只是强度更大，能够进行得更彻底。

7．工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，Ksp(CaSO4)＝9×10－6]，下列说法错误的是(　　)

A．升高温度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大

B．沉淀转化的离子方程式为CO(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO(aq)

C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3 g

D．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝9×104

答案：C

解析：升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw增大，Na2CO3水解平衡正向移动，c(OH－)增大，故A项正确；沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质，故B项正确；由Ksp(CaCO3)可知饱和CaCO3溶液的浓度为1×10－5 mol·L－1，100 mL饱和CaCO3溶液中含有CaCO3为1×10－4 g，溶解度约为1×10－4 g，故C项错误；CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝＝9×104，故D项正确。

8．已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25 ℃)见下表：

下列叙述不正确的是(　　)

A．由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小

B．将等体积的4×10－3 mol·L－1的AgNO3溶液和4×10－3 mol·L－1的 K2CrO4溶液混合，有Ag2CrO4沉淀产生

C．向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到黄色AgBr悬浊液

D．向100 mL 0.1 mol·L－1的Na2SO4溶液中加入1 mL 0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，有白色沉淀生成

答案：D

解析：D项，混合溶液中c(Ag＋)＝0.1 mol·L－1×≈0.001 mol·L－1，c2(Ag＋)·c(SO)＝0.0012×0.1＝1×10－7<1.4×10－5 ，故不会产生沉淀。

9．已知Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(CuS)＝1.3×10－36，根据实验回答问题：

(1)在一支试管中加入2 mL 0.1 mol·L－1的ZnSO4溶液，再滴加1 mol·L－1的Na2S溶液可观察到的现象是__________________________________________。

(2)静置后倾去上层清液，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，然后向白色沉淀中滴加适量的0.1 mol·L－1的CuSO4溶液，振荡试管。观察到的现象是_______________________________。

(3)上述实验中发生反应的离子方程式是

①_________________________________________。

②_________________________________________。

(4)试用沉淀溶解平衡的原理分析解释(2)中实验现象的变化。

答案：(1)有白色沉淀生成　(2)白色沉淀变为黑色沉淀

(3)①Zn2＋＋S2－===ZnS ↓  ②ZnS(s)＋Cu2＋CuS(s)＋Zn2＋

(4)第一次生成的白色沉淀为ZnS，在水中建立了沉淀溶解平衡：ZnS(s)Zn2＋(aq)＋S2－(aq)，Ksp＝1.6×10－24。此时c(Zn2＋)·c(S2－)＝Ksp。加入CuSO4溶液后，c(Cu2＋)·c(S2－)＞Ksp(CuS)，Ksp(CuS)＝1.3×10－36。故Cu2＋、S2－结合生成CuS沉淀，即ZnS白色沉淀转化为溶度积更小的CuS黑色沉淀。

10．试利用平衡移动原理解释下列事实：

(1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中。

(2)分别用等体积的蒸馏水和0.010 mol·L－1硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤造成的损失量。

答案：(1)FeS(s)Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，加入稀盐酸后，S2－＋2H＋===H2S↑，破坏了FeS的溶解平衡，使上述平衡向正反应方向移动，故FeS溶解

(2)BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)，用水洗涤使BaSO4的溶解平衡向正反应方向移动，造成BaSO4的损失；而用H2SO4洗涤，H2SO4===2H＋＋SO，SO的存在抑制了BaSO4的溶解，故BaSO4的损失量少

解析　根据勒夏特列原理，如使平衡向溶解的方向移动，则促进溶解，反之固体量增加。

B组

11．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气加热到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

答案：A

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

12．已知HF的Ka＝3.6×10－4，CaF2的Ksp＝1.46×10－10。向1 L 0.1 mol·L－1的HF溶液中加入11.1 g CaCl2，下列有关说法正确的是(　　)

A．通过计算得知，HF与CaCl2反应生成白色沉淀

B．通过计算得知，HF与CaCl2不反应

C．因为HF是弱酸，HF与CaCl2不反应

D．如果升高温度，HF的Ka、CaF2的Ksp可能增大，也可能减小

答案：A

解析：该题可采用估算法。0.1 mol·L－1的HF溶液中c(HF)＝0.1 mol·L－1，因此，c2(F－)＝c(H＋)·c(F－)≈3.6×10－4×0.1＝3.6×10－5，又c(Ca2＋)＝＝0.1 mol·L－1，c2(F－)×c(Ca2＋)＝3.6×10－6>Ksp，显然，A是正确的；D项，由于HF的电离是吸热的，升高温度，Ka一定增大，D错误。

13．已知在25 ℃的水溶液中，AgX、AgY、AgZ均难溶于水，但存在溶解平衡。当达到平衡时，溶液中离子浓度的乘积是一个常数(此常数用Ksp表示，Ksp和水的Kw相似)。

如：AgX(s)Ag＋(aq)＋X－(aq)  Ksp(AgX)＝c(Ag＋)·c(X－)＝1.8×10－10

AgY(s)Ag＋(aq)＋Y－(aq)  Ksp(AgY)＝c(Ag＋)·c(Y－)＝1.0×10－12

AgZ(s)Ag＋(aq)＋Z－(aq)  Ksp(AgZ)＝c(Ag＋)·c(Z－)＝8.7×10－17

(1)根据以上信息，判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(用已被溶解的溶质的物质的量/1 L溶液表示)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188)固体放入100 mL水中(忽略溶液体积的变化)，则溶液中Y－的物质的量浓度为__________。

(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，并简述理由：

________________________________________________________________________。

答案：(1)S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)　(2)减小

(3)1.0×10－6 mol·L－1　(4)能，因为Ksp(AgY)＝1.0×10－12>Ksp(AgZ)＝8.7×10－17

解析：(2)由于AgY比AgX更难溶，则向AgY的饱和溶液中加入AgX固体，发生沉淀的转化，AgX(s)＋Y－(aq)AgY(s)＋X－(aq)，则c(Y－)减小。

(3)25 ℃时，AgY的Ksp＝1.0×10－12，即溶液达到饱和时，c(Ag＋)＝c(Y－)＝1.0×10－6 mol·L－1，而将0.188 g AgY溶于100 mL水中，形成的为饱和溶液(溶质还有未溶解的)，则c(Y－)＝1.0×10－6 mol·L－1。

(4)由于Ksp(AgZ)<Ksp(AgY)，所以可以实现AgY向AgZ的转化。

14．已知：25 ℃时，Ksp(BaSO4)＝1×10－10，Ksp(BaCO3)＝1×10－9。

(1)医学上进行消化系统的X射线透视时，常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH约为1)，但服用大量BaSO4仍然是安全的，BaSO4不溶于酸的原因是(用溶解平衡原理解释) _____________________ ______________________________________________________。万一误服了少量BaCO3，应尽快用大量0.5 mol·L－1 Na2SO4溶液洗胃，如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化，残留在胃液中的Ba2＋浓度仅为________ mol·L－1。

(2)长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率。水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。

①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为_______________________________________。

②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理。

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________。

答案：(1)对于平衡BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)，H＋不能减少Ba2＋或SO的浓度，平衡不能向沉淀溶解的方向移动　2×10－10

(2)①CaSO4(s)＋CO(aq)CaCO3(s)＋SO(aq)

②CaSO4存在沉淀溶解平衡CaSO4(s)Ca2＋(aq)＋SO(aq)，加入Na2CO3溶液后，CO与Ca2＋结合生成CaCO3沉淀，Ca2＋浓度减小，使CaSO4的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动

解析：(1)BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)，由于Ba2＋、SO均不与H＋反应，无法使平衡移动。c(Ba2＋)＝＝2×10－10 mol·L－1。

15．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，以达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L－1)如下图。

(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是______。

(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为______。

A．＜1　　　　　B．4左右　　　　　C．＞6

(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是________________________________________________________________________。

(4)要使氢氧化铜沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水，生成[Cu(NH3)4]2＋，写出反应的离子方程式_______________________________________________________________________。

(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：

某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，最适宜向此工业废水中加入过量的______除去它们。(选填序号)

A．NaOH　　　　B．FeS　　　　　C．Na2S

答案：(1)Cu2＋　(2)B

(3)不能　Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小

(4)Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O

(5)B

解析：(1)据图知pH＝4～5时，Cu2＋开始沉淀为Cu(OH)2，因此pH＝3时，铜元素主要以Cu2＋形式存在。

(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，以保证Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋还未沉淀，据图知pH应为4左右。

(3)据图知，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2＋。

(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。

(5)因为在FeS、CuS、PbS、HgS四种硫化物中只有FeS的溶度积最大，且与其他三种物质的溶度积差别较大，因此应用沉淀的转化可除去废水中的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，且因FeS也难溶，不会引入新的杂质。