高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡练习

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1.已知溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH<0,下列有关该平衡体系的说法正确的有 ( )
①升高温度,平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度 ③恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高 ④加热溶液,溶液的pH升高 ⑤向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加 ⑥向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
A.①⑤ B.①⑤⑥
C.②③⑤ D.①②⑤⑥
解析:①ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,正确;②会生成CaCO3,使钙离子浓度减小,错误;③恒温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,错误;④加热溶液,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,错误;⑤加入Na2CO3溶液,沉淀溶解平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增加,正确;⑥加入少量NaOH固体,平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,错误。
答案:A
2.下列有关溶度积常数 Ksp 的说法中正确的是 ( )
A.常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小
B.溶度积常数 Ksp 只受温度影响,温度升高,Ksp减小
C.溶度积常数 Ksp 只受温度影响,温度升高,Ksp增大
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变
解析:温度不变,溶度积常数不变,故A项错误;大多数的难溶物质温度升高,Ksp增大,但也有少数难溶物质相反,故B、C项均错误。
答案:D
3.在100 mL 0.01 ml/L KCl溶液中,加入1 mL 0.01 ml/L AgNO3溶液,下列说法中正确的是(AgCl的Ksp=1.8×10-10) ( )
A.有AgCl沉淀析出
B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定有无沉淀析出
D.有沉淀析出但不是AgCl沉淀
解析:由Q=c(Ag+)·c(Cl-)=0.01×100101×0.01101≈9.8×10-7>Ksp,故应有AgCl沉淀析出。
答案:A
4.已知Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2的溶解度,且随pH的升高,Fe(OH)3首先析出,为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的条件下加入一种试剂,过滤后再加入适量盐酸,这种试剂不可以
是 ( )
A.NH3·H2O B.MgO
C.Mg(OH)2 D.MgCO3
解析:MgO消耗Fe3+水解生成的H+,促使Fe3+水解生成Fe(OH)3,同时MgO转化为MgCl2,不会引入新的杂质,即使MgO过量,由于MgO难溶于水,也不会引起二次污染。Mg(OH)2 和MgCO3原理与MgO相同。
答案:A
5.在一定温度下,Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),若使固体Mg(OH)2的量减少,而且c(Mg2+)不变,可采取的措施是 ( )
A.加MgCl2 B.加H2O
C.加NaOH D.加HCl
解析:无论加入多少水,只要Mg(OH)2固体没有完全溶解时,水溶液一定为饱和溶液,c(Mg2+)不变。
答案:B
6.25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表:
下列叙述中错误的是 ( )
A.向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 ml/L KI溶液,有黄色沉淀产生
B.25 ℃时,AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag+的浓度相同
C.25 ℃,AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同
D.在5 mL 1.8×10-6 ml/L NaCl溶液中,加入1滴(20滴约为
1 mL)1×10-3ml/L AgNO3溶液,不能产生白色沉淀
解析:由四种物质的溶度积常数可知,溶解度大小关系为AgCl>AgBr>AgI>Ag2S,故A项正确、B项错误;由于溶度积常数与温度有关,温度不变,溶度积常数不变,C项正确;加入1滴硝酸银溶液后,可认为c(Cl-)保持不变,即c(Cl-)=1.8×10-6ml/L,而AgNO3溶液相当于稀释至原体积的100倍,故c(Ag+)=1×10-5ml/L,c(Cl-)·c(Ag+)=1.8×10-11答案:B
7.(2022·江苏淮安中学高三调研)某温度下,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知:p(Ba2+)=-lg c(Ba2+),p(SO42-)=-lg c(SO42-)。下列说法正确的是 ( )
A.该温度下,Ksp(BaSO4)=1.0×10-24
B.A点的Ksp(BaSO4)小于B点的 Ksp(BaSO4)
C.D点表示的是该温度下BaSO4的不饱和溶液
D.加入BaCl2固体可以使溶液由C点变到A点
解析:Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)·c(SO42-),p[Ksp(BaSO4)]=p[c(Ba2+)·c(SO42-)]=
p(Ba2+)+p(SO42-),由图可知p(Ba2+)+p(SO42-)=10,则Ksp(BaSO4)=10-10,
A项错误;同一温度下,Ksp相等,B项错误;C点表示该温度下BaSO4的饱和溶液,与C点相比,D点时p(Ba2+)偏小,则c(Ba2+)偏大,溶液过饱和,C项错误;加入BaCl2固体,c(Ba2+)增大,c(SO42-)减小,可使溶液由C点变到A点,D项正确。
答案:D
8.(2022·广东湛江高二期末)ZnS常用于制造分析试剂、荧光体、光导体材料、染料、涂料、颜料、玻璃、固化油等。以工业废渣锌灰(主要成分为Zn、ZnO,还含有Fe2O3、FeO、CuO等杂质)为原料制备纳米ZnS的工业流程如下图所示。
已知:常温下,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp(ZnS)=1.6×10-24,lg5=0.7,离子浓度小于10-5时,可认为沉淀完全。下列说法错误的是 ( )
A.常温下使Fe3+沉淀完全的最小pH=2.82
B.还原过程中加入的物质X可能是金属Zn
C.沉淀过程中发生反应的离子方程式为Zn2++S2-ZnS↓
D.第二次调节pH也可以用ZnO,但不能用Zn(OH)2、ZnCO3
解析:当Fe3+离子浓度小于10-5时,可认为沉淀完全,则c3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3]c(Fe3+)=2.8×10-391×10-5=2.8×10-34,则c(OH-)>10-11.18 ml/L,c(H+)答案:D
9.已知25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,
Ksp(AgI)=8.5×10-17。
(1)25 ℃时,氯化银的饱和溶液中,c(Cl-)= ,向其中加入NaCl固体,溶解平衡 ,溶度积常数 (提示:1.8≈1.3)。
(2)25 ℃时,若向50 mL 0.018 ml/L的AgNO3溶液中加入50 mL
0.020 ml/L的盐酸,混合后溶液中的c(Ag+)= ,pH= 。
(3)25 ℃时,氯化银的饱和溶液和铬酸银的饱和溶液中,Ag+浓度大小顺序为 ,由此可得出 更难溶(提示:30.5≈0.8)。
(4)25 ℃时,取一定量含有I-、Cl-的溶液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl和AgI同时沉淀时,溶液中c(I-)c(Cl-)= 。
(5)将等体积的4×10-3 ml/L的AgNO3溶液和4×10-3 ml/L 的K2CrO4溶液混合 (填“有”或“没有”)Ag2CrO4沉淀产生。
解析: (1)氯化银的饱和溶液中无其他离子影响,c(Ag+)=c(Cl-)=1.8×10-10ml/L≈1.3×10-5 ml/L。
(2)n(AgNO3)=50×10-3L×0.018ml/L=0.9×10-3ml,n(HCl)=50×10-3L×
0.020 ml/L=1×10-3 ml,两溶液混合,AgNO3+HClAgCl↓+HNO3,HCl过量:1×10-3ml-0.9×10-3 ml=0.1×10-3 ml,故反应后的c(Cl-)=0.1×10-3ml(50+50)×10-3L=1×10-3 ml/L,H+未被消耗,c(H+)=1×10-3ml(50+50)×10-3L=1×10-2 ml/L。c(Ag+)·c(Cl-)=1.8×10-10,即c(Ag+)·(1×10-3)=1.8×10-10,解得c(Ag+)=1.8×10-7ml/L,pH=-lg(1×10-2)=2。
(3)在Ag2CrO4的沉淀溶解平衡中,设c(CrO42-)=x,则
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)
2x x
(2x)2·x=2.0×10-12,x3=0.5×10-12,x=30.5×10-4≈0.8×10-4,c(Ag+)=2x≈1.6×
10-4 ml/L>1.3×10-5 ml/L。
(4)AgCl和AgI同时沉淀时,溶液中的c(Ag+)一定是相同的,所以就有c(I-)c(Cl-)=c(I-)·c(Ag+)c(Cl-)·c(Ag+)=Ksp(AgI)Ksp(AgCl)=8.5×10-171.8×10-10≈4.7×10-7。
(5)4×10-3 ml/L的AgNO3溶液和4×10-3 ml/L的K2CrO4溶液等体积混合:c(Ag+)=4×10-31+1 ml/L=2×10-3 ml/L,同理可以求得c(CrO42-)=2×
10-3 ml/L,故Q=c2(Ag+)·c(CrO42-)=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9>Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,所以有Ag2CrO4沉淀产生。
答案: (1)1.3×10-5 ml/L 左移 不变
(2)1.8×10-7 ml/L 2
(3)Ag2CrO4>AgCl AgCl
(4)4.7×10-7 (5)有
【拓展提高】
10.(2022·广东佛山高二期末)常温下,CuS、FeS饱和溶液中阳离子M2+、阴离子S2-的浓度负对数关系如图所示。已知Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(FeS)=6.3×10-18。下列说法错误的是 ( )
A.曲线a代表FeS
B.向曲线b代表的体系中加入少量Na2S固体,可实现由P点到Q点的移动
C.Q点可表示FeS的不饱和溶液
D.FeS固体用于去除工业废水中的Cu2+
解析:A项,Ksp(CuS)答案:B
11.重金属离子会对河流和海洋造成严重污染。某化工厂废水(pH=2.0,ρ=1 g/mL)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度约为
0.01 ml/L,排放前拟用沉淀法除去这两种离子,查找有关数据如表所示:
(1)你认为向废水中加入 (填字母),沉淀效果比较好。
A.NaOH B.Na2S
C.KI D.Ca(OH)2
(2)如果用生石灰处理上述废水,使溶液的pH=8,处理后废水中c(Pb2+)= 。
(3)如果用食盐处理只含Ag+的废水,测得处理后的废水中NaCl的质量分数为0.117%,若环境要求排放标准为c(Ag+)低于10-8ml/L,则该工厂处理后的废水中Ag+是否符合排放标准?要求写出计算过程[已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10]。
解析: (1)由题表知,Ag2S、PbS的Ksp 均最小,所以加入Na2S,沉淀效果比较好。(2)pH=8,c(OH-)=10-6ml/L,因为用生石灰处理废水,故生成Pb(OH)2沉淀,由Pb(OH)2(s)Pb2+(aq)+2OH-(aq)得Ksp=c(Pb2+)·c2(OH-),c(Pb2+)=Kspc2(OH-)=1.2×10-1510-12ml/L=1.2×10-3ml/L。
答案: (1)B (2)1.2×10-3ml/L
(3)取100 g处理过的废水,因 ρ=1 g/mL,故其体积相当于100 mL,则m(NaCl)=100 g×0.117%=0.117 g。c(Cl-)=c(NaCl)= L=2×10-2ml/L,c(Ag+)=Kspc(Cl-)=1.8×10-102×10-2ml/L=9×
10-9 ml/L,低于10-8 ml/L,符合排放标准。
【挑战创新】
12.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,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/(ml/L)]如图。
(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 (填字母)。
A.<1 B.≈4 C.>6
(3)在Ni(OH)2溶液中含的少量的C2+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: 。
解析: (1)由图可知,pH为4~5时,Cu2+开始沉淀为Cu(OH)2,因此pH=3时,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,由图知pH≈4。(3)由图知,C2+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C2+。(4)根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。
答案: (1)Cu2+
(2)B
(3)不能 C2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小
(4)Cu(OH)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
物质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
颜色
白
淡黄
黄
黑
Ksp
1.8×10-10
5.4×10-13
8.5×10-17
6.3×10-50
难溶电解质
AgI
AgOH
Ag2S
Ksp
8.5×10-17
5.6×10-8
6.3×10-50
难溶电解质
PbI2
Pb(OH)2
PbS
Ksp
7.1×10-9
1.2×10-15
8.0×10-28