高考化学二轮复习易错题易错点26 沉淀溶解平衡(解析版)
展开易错题【01】沉淀溶解平衡图像
(1)明确图像中纵、横坐标的含义:纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
(2)理解图像中线上点、线外点的含义:难溶电解质(以BaSO4沉淀曲线为例说明)Qc和Ksp间的关系有以下三种可能:在曲线上任何一点,Qc=Ksp,沉淀与溶解达到动态平衡,溶液是饱和溶液。
在曲线右上方Qc>Ksp,溶液处于过饱和,有沉淀析出,直至Qc=Ksp。
在曲线左下方Qc<Ksp,为不饱和溶液,无沉淀析出,直至Qc=Ksp。
(3)抓住Ksp的特点,结合选项分析判断:溶度积常数只是温度的函数,与溶液中溶质的离子浓度无关,在同一曲线上的点,溶度积常数相同。原溶液不饱和时,离子浓度都增大,原溶液饱和时,离子浓度都不。
易错题【02】有关Ksp的相关计算
(1)已知溶度积,求溶液中的某种离子的浓度,如Ksp(AgCl)=a的饱和AgCl溶液中,c(Ag+)=a ml·L-1。
(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 ml·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10a ml·L-1。
(3)计算反应的平衡常数,如对于反应Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),Ksp(MnS)=c(Mn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),该反应的平衡常数K=c(Mn2+)c(Cu2+)=Ksp(MnS)Ksp(CuS)。
易错题【03】沉淀的生成
(1)利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生,其次沉淀生成的反应进行的越完全越好。如除去溶液中的Mg2+,用NaOH溶液比使用Na2CO3溶液好,原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。
(2)若一种沉淀剂可使溶液中多种离子产生沉淀时,则可以控制条件,使这些离子先后分别沉淀。
①对同一类型的沉淀,Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大分步沉淀效果越好。例如在浓度相差不大的Cl-、Br-、I-的混合溶液中,由于AgCl、AgBr、AgI的Ksp相差较大,可向混合溶液中逐渐滴加AgNO3溶液,可按AgI、AgBr、AgCl的顺序先后沉淀。
②对不同类型的沉淀,其沉淀先后顺序要通过计算才能确定
典例分析
例题1、t ℃时,两种碳酸盐MCO3(M表示X2+或Y2+)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知:pM=-lgc(M2+),p(CO eq \\al(\s\up11(2-),\s\d4(3)) )=-lgc(CO eq \\al(\s\up11(2-),\s\d4(3)) ),Ksp(XCO3)<Ksp(YCO3)。下列说法正确的是( )
A.线a表示YCO3的溶解平衡曲线
B.Ksp(XCO3)=1.0×10-8
C.t ℃时,向XCO3悬浊液中加入饱和Y(NO3)2溶液,可能有YCO3生成
D.t ℃时,向饱和YCO3溶液中加入Na2CO3溶液,一定能产生YCO3沉淀
C【解析】Ksp(XCO3)=c(X2+)c(CO eq \\al(\s\up11(2-),\s\d4(3)) ),Ksp(YCO3)=c(Y2+)c(CO eq \\al(\s\up11(2-),\s\d4(3)) );又因Ksp(XCO3)<Ksp(YCO3),所以c(CO eq \\al(\s\up11(2-),\s\d4(3)) )相同时,c(X2+)<c(Y2+),pc(X2+)>pc(Y2+),所以a为XCO3的溶解平衡曲线,b为YCO3的溶解平衡曲线,A错误;Ksp(XCO3)=c(X2+)c(CO eq \\al(\s\up11(2-),\s\d4(3)) )=10-4 ml·L-1×100 ml·L-1=10-4,B错误;虽然Ksp(XCO3)<Ksp(YCO3),溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现,沉淀转化的平衡移动原理为X2+(aq)+YCO3(s)⇌XCO3(s)+Y2+(aq),但加入饱和Y(NO3)2溶液,增大了c(Y2+),使平衡逆向移动,可能会有YCO3生成,C正确;YCO3沉淀溶解的原理,YCO3(s)CO eq \\al(\s\up11(2-),\s\d4(3)) (aq)+Y2+(aq),向饱和YCO3溶液中加入Na2CO3溶液,不知Na2CO3溶液的浓度,无法确定是否一定能产生YCO3沉淀,D错误。
例题2、25 ℃时,下列4种盐的溶度积常数(Ksp)分别如下表,结合相关数据分析,下列说法错误的是( )
A.除去某溶液中的Ag+用Na2S溶液比Na2SO4溶液效果好
B.25 ℃时,MnS的溶解度大于FeS的溶解度
C.向少量FeS悬浊液中加入足量饱和MnCl2溶液,沉淀颜色会由黑色变为肉色
D.向Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2-(aq)平衡体系中加入少量Na2S固体,溶液中c(Ag+)不变
D【解析】Ksp(Ag2S)
A.①浊液中存在平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq)
B.②中颜色变化说明上层清液中含有SCN-
C.③中颜色变化说明有AgI生成
D.该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
D【解析】0.01 ml·L-1 AgNO3溶液中加入0.005 ml·L-1 KSCN溶液,产生白色沉淀AgSCN,该沉淀在溶液中存在溶解平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq),A正确;取①上层清液加入2 ml·L-1 Fe(NO3)3溶液,溶液变成红色,说明有Fe(SCN)3生成,从而推知上层清液中含有SCN-,B正确;①中余下浊液中加入2 ml·L-1KI溶液,产生黄色沉淀,该沉淀应为AgI,C正确;①中反应后AgNO3溶液有剩余,则余下浊液中除含有AgSCN外,还有AgNO3,再加入2 mL 2 ml·L-1 KI溶液生成AgI沉淀,不能说明AgSCN转化为AgI,故不能证明AgI比AgSCN更难溶,D错误。
1.(2021·江苏·高考真题)室温下,用0.5ml·L-1Na2CO3溶液浸泡CaSO4粉末,一段时间后过滤,向滤渣中加稀醋酸,产生气泡。已知Ksp(CaSO4)=5×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是
A.0.5ml·L-1Na2CO3溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+c(H2CO3)
B.反应CaSO4+COCaCO3+SO正向进行,需满足>×104
C.过滤后所得清液中一定存在:c(Ca2+)=且c(Ca2+)≤
D.滤渣中加入醋酸发生反应的离子方程式:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
2.(2022·重庆一中模拟预测)室温下,在悬浊液中存在如下平衡:
,已知
下列说法错误的是
A.平衡时,
B.平衡时,
C.该温度下,
D.加入少量固体,减小,增大
3.(2022·山西晋中·二模)下列实验中,现象及结论都正确,且二者之间有因果关系的是
4.(2022·山东·高考真题)工业上以为原料生产,对其工艺条件进行研究。现有含的、溶液,含的、溶液。在一定pH范围内,四种溶液中随pH的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.反应的平衡常数
B.
C.曲线④代表含的溶液的变化曲线
D.对含且和初始浓度均为的混合溶液,时才发生沉淀转化
5.(2022·湖南·高考真题)室温时,用的标准溶液滴定浓度相等的、和混合溶液,通过电位滴定法获得与的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于时,认为该离子沉淀完全。,,)。下列说法正确的是
A.a点:有白色沉淀生成
B.原溶液中的浓度为
C.当沉淀完全时,已经有部分沉淀
D.b点:
6.(2022·江苏·南京市第十三中学模拟预测)相同温度下,。某温度下、的饱和溶液中、与的关系如下图所示。下列关于、的说法正确的是
A.加适量固体可使溶液由a点变到b点
B.利用溶液一定能将固体转化为
C.时,两者饱和液中
D.向、饱和溶液中加入少量固体,溶液中减小
7.(2022·安徽蚌埠·三模)已知298K时,Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(FeS)=6.0×10-18,其沉淀溶解平衡曲线如图所示(图中R表示Ni或Fe),下列说法正确的是(已知:≈2.4,≈3.2)
A.M点对应的溶液中,c(S2-)≈3.2×10-11ml·L-1
B.与P点相对应的NiS的分散系是均一稳定的
C.向Q点对应的溶液中加水,可转化成N点对应的溶液
D.FeS+Ni2+NiS+Fe2+的平衡常数K=6000
8.(2022·四川省泸县第二中学一模)某温度下,向10mL0.1ml/LCuCl2溶液中滴加0.1ml/L的Na2S溶液,滴加过程中溶液里-lgc(Cu2+)与Na2S溶液体积[V(Na2S)]的关系如图所示。已知:Ksp(ZnS)=3.0×10-25,下列有关说法正确的是
A.a、b、c三点中,水的电离程度最大的为b点
B.该温度下Ksp(CuS)=1.0×10-18
C.该温度下反应:ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)的平衡常数为3.33×10-11
D.如果忽略CuS的溶解,则c点溶液有:2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]=c(Cl-)
9.(2022·广西柳州·模拟预测)难溶盐MA在水中溶解为吸热过程,其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是
A.图中温度
B.温度下,值为
C.在温度下,加适量的NaA固体可使饱和溶液由p点变到n点
D.向q点的饱和溶液中滴加NaA溶液,立即析出MA沉淀
10.(2022·河南濮阳·模拟预测)常温下,将0.025mlBaSO4粉末置于盛有蒸馏水的烧杯中形成1L悬浊液,然后向烧杯中加入Na2CO3固体(忽略溶液体积的变化)并充分搅拌,加入Na2CO3固体的过程中,溶液中几种离子的浓度变化曲线如图所示,下列说法中正确的是
A.曲线MP表示c(Ba2+)的变化
B.BaSO4在BaCl2溶液中的Ksp随着BaCl2溶液浓度增大而减小
C.若要使反应BaSO4+COBaCO3+SO正向进行,需满足<4×10-2
D.BaSO4恰好全部转化为BaCO3时,溶液中离子浓度大小关系为c(CO)>c(SO)>c(Ba2+)>c(OH-)
11.(2022·四川内江·三模)已知SrF2属于难溶于水、可溶于酸的强碱弱酸盐。常温下,用HCl调节SrF2浊液的pH,测得在不同pH条件下,体系中-1gc(X)(X为Sr2+或F-)与1g的关系如图所示。
下列说法错误的是
A.L1代表-lgc(F-)与lg的变化曲线
B.Ksp(SrF2)的数量级为10-9
C.a、c两点的溶液中均存在:2c(Sr2+)=c(F-)+c(HF)+c(Cl-)
D.c点的溶液中存在c(Cl-)>c(Sr2+)=c(HF)>c(H+)
12.(2022·湖北·华中师大一附中模拟预测)硫酸钙是烧水的锅炉垢的主要成分,由于导热性能差,锅炉垢极易引起锅炉爆炸事故,所以需要定期进行处理,通常处理方法为先用碳酸钠溶液浸泡,再用稀盐酸或醋酸处理。已知:25℃时,的,的,和的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法中错误的是
A.水垢处理过程中,加入稀盐酸时主要离子反应为
B.M和N分别代表和的沉淀溶解平衡曲线
C.图中
D.用碳酸钠溶液浸泡锅炉垢,可实现图中a点到b点的转化
13.(2022·贵州贵阳·模拟预测)T℃时,CdCO3和Cd(OH)2的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知pCd2+为Cd2+浓度的负对数,pN为阴离子浓度的负对数。下列说法正确的是
A.曲线II是Cd(OH)2的沉淀溶解平衡曲线
B.加热可使溶液由X点变到Z点
C.Y点对应的Cd(OH)2溶液是过饱和溶液
D.T℃时,在平衡体系中,平衡常数K=102
14.(2022·吉林长春·模拟预测)难溶物在水溶液中存在沉淀溶解平衡,已知Ksp(CaSO4)=9.0×10-6,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,离子浓度与物质常温下的溶解度关系如图所示,下列说法正确的是
A.L1为CaSO4曲线,L2为CaCO3曲线
B.c1的数量级为10-4,c2=3.0×10-3ml/L
C.常温下L1溶解度:a>d,a>e
D.降低温度a点可移动至c点
15.(2022·贵州贵阳·模拟预测)常温下,向10mL0.1ml·L-1CuCl2溶液中滴入0.1ml·L-l的Na2S溶液,溶液中-lgc(Cu2+)随滴入的Na2S溶液体积的变化如图所示。下列叙述正确的是
A.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)
B.Ksp(CuS)的数量级为10-36
C.a、b、c三点对应溶液中,b点水的电离程度最大
D.c点对应溶液成分只有Na2S
16.(2022·北京·高考真题)白云石的主要化学成分为,还含有质量分数约为2.1%的Fe2O3和1.0%的SiO2。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁,流程示意图如下。
已知:
(1)白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为___________。
(2)用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。
备注:ⅰ、浸出率=(浸出的质量/煅烧得到的质量)(M代表Ca或Mg)
ⅱ、纯度计算值为滤液A中钙、镁全部以碳酸盐形式沉淀时计算出的产品中纯度。
①解释“浸钙”过程中主要浸出的原因是___________。
②沉钙反应的离子方程式为___________。
③“浸钙”过程不适宜选用的比例为___________。
④产品中纯度的实测值高于计算值的原因是___________。
(3)“浸镁”过程中,取固体B与一定浓度的溶液混合,充分反应后的浸出率低于60%。加热蒸馏,的浸出率随馏出液体积增大而增大,最终可达98.9%。从化学平衡的角度解释浸出率增大的原因是___________。
(4)滤渣C中含有的物质是___________。
(5)该流程中可循环利用的物质是___________。
17.(2022·湖北·高考真题)全球对锂资源的需求不断增长,“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后,得到浓缩卤水(含有和少量),并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
时相关物质的参数如下:
的溶解度:
回答下列问题:
(1)“沉淀1”为___________。
(2)向“滤液1”中加入适量固体的目的是___________。
(3)为提高的析出量和纯度,“操作A”依次为___________、___________、洗涤。
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备。查阅资料后,发现文献对常温下的有不同的描述:①是白色固体;②尚未从溶液中分离出来。为探究的性质,将饱和溶液与饱和溶液等体积混合,起初无明显变化,随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出,最终生成白色沉淀。上述现象说明,在该实验条件下___________(填“稳定”或“不稳定”),有关反应的离子方程式为___________。
(5)他们结合(4)的探究结果,拟将原流程中向“滤液2”加入改为通入。这一改动能否达到相同的效果,作出你的判断并给出理由___________。
18.(2022·全国·高考真题)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有、、和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源,通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表:
一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的如下表:
回答下列问题:
(1)在“脱硫”中转化反应的离子方程式为________,用沉淀溶解平衡原理解释选择的原因________。
(2)在“脱硫”中,加入不能使铅膏中完全转化,原因是________。
(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(),还要加入。
(ⅰ)能被氧化的离子是________;
(ⅱ)促进了金属Pb在醋酸中转化为,其化学方程式为________;
(ⅲ)也能使转化为,的作用是________。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是________。
(5)“沉铅”的滤液中,金属离子有________。
19.(2022·山东·高考真题)工业上以氟磷灰石[,含等杂质]为原料生产磷酸和石膏,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)酸解时有产生。氢氟酸与反应生成二元强酸,离子方程式为_______。
(2)部分盐的溶度积常数见下表。精制Ⅰ中,按物质的量之比加入脱氟,充分反应后,_______;再分批加入一定量的,首先转化为沉淀的离子是_______。
(3)浓度(以计)在一定范围时,石膏存在形式与温度、浓度(以计)的关系如图甲所示。酸解后,在所得、为45的混合体系中,石膏存在形式为_______(填化学式);洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水,原因是_______,回收利用洗涤液X的操作单元是_______;一定温度下,石膏存在形式与溶液中和的关系如图乙所示,下列条件能实现酸解所得石膏结晶转化的是_______(填标号)。
A.、、 B.、、
C.、、 D.、、
20.(2022·江苏·高考真题)硫铁化合物(、等)应用广泛。
(1)纳米可去除水中微量六价铬。在的水溶液中,纳米颗粒表面带正电荷,主要以、、等形式存在,纳米去除水中主要经过“吸附→反应→沉淀”的过程。
已知:,;电离常数分别为、。
①在弱碱性溶液中,与反应生成、和单质S,其离子方程式为_______。
②在弱酸性溶液中,反应的平衡常数K的数值为_______。
③在溶液中,pH越大,去除水中的速率越慢,原因是_______。
(2)具有良好半导体性能。的一种晶体与晶体的结构相似,该晶体的一个晶胞中的数目为_______,在晶体中,每个S原子与三个紧邻,且间距相等,如图给出了晶胞中的和位于晶胞体心的(中的键位于晶胞体对角线上,晶胞中的其他已省略)。如图中用“-”将其中一个S原子与紧邻的连接起来_______。
(3)、在空气中易被氧化,将在空气中氧化,测得氧化过程中剩余固体的质量与起始的质量的比值随温度变化的曲线如图所示。时,氧化成含有两种元素的固体产物为_______(填化学式,写出计算过程)。
参考答案
1.C【详解】A.0.5ml·L-1Na2CO3溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3),A错误;
B.该反应的平衡常数K=====×104,当浓度商<K时,反应正向进行,B错误;
C.上层清液为碳酸钙的保护溶液,所以清液中满足c(Ca2+)=,由于硫酸钙沉淀转化为碳酸钙沉淀,所以清液为硫酸钙的不饱和溶液,则c(Ca2+)≤,C正确;
D.醋酸为弱酸,不能拆成离子形式,D错误;
综上所述答案为C。
2.D【详解】A.由 ,平衡时,,A正确;
B.由 ,平衡时,,解得,则,B正确;
C.将两个平衡式相加可得,该温度下,,C正确;
D.加入少量固体,Ca2+与结合生成CaCO3沉淀,促进沉淀溶解平衡正向移动,增大,由于仍是饱和溶液,温度不变则不变,D错误;
故选:D。
3.C【详解】A.铁离子和碘单质的水溶液均为黄色,还原性碘离子大于亚铁离子,只能得出氯气的氧化性强于碘单质,A错误;
B.氯化钠、溴化钠溶液浓度未知,不能判断两种沉淀的Ksp,B错误;
C.溶液为蓝色,故NaHS溶液呈碱性,即HS-的水解程度大于电离程度,即,C正确;
D.从现象这能判断出[Ag(S2O3)2]3-能够电离,并不能够判断其完全电离,D错误;
故选C。
4.D【详解】溶液pH变化,含硫酸锶固体的硫酸钠溶液中锶离子的浓度几乎不变,pH相同时,溶液中硫酸根离子越大,锶离子浓度越小,所以曲线①代表含硫酸锶固体的0.1ml/L硫酸钠溶液的变化曲线,曲线②代表含硫酸锶固体的1ml/L硫酸钠溶液的变化曲线;碳酸是弱酸,溶液pH减小,溶液中碳酸根离子离子浓度越小,锶离子浓度越大,pH相同时,1ml/L碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度大于0.1ml/L碳酸钠溶液,则曲线③表示含碳酸锶固体的0.1ml/L碳酸钠溶液的变化曲线,曲线④表示含碳酸锶固体的1ml/L碳酸钠溶液的变化曲线。
A.反应SrSO4(s)+COSrCO3(s)+SO的平衡常数K===,A正确;
B.由分析可知,曲线①代表含硫酸锶固体的0.1ml/L硫酸钠溶液的变化曲线,则硫酸锶的溶度积Ksp(SrSO4)=10—5.5×0.1=10—6.5,温度不变,溶度积不变,则溶液pH为7.7时,锶离子的浓度为=10—6.5,则a为-6.5,B正确;
C.由分析可知,曲线④表示含碳酸锶固体的1ml/L碳酸钠溶液的变化曲线,C正确;
D.对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为1.0ml·L-1的混合溶液中锶离子的浓度为10-6, 5,根据图示,锶离子的降低,所以发生沉淀转化,D错误;
故选D。
5.C【详解】向含浓度相等的 Cl-、 Br-和 I-混合溶液中滴加硝酸银溶液,根据三种沉淀的溶度积常数,三种离子沉淀的先后顺序为I-、Br-、Cl-,根据滴定图示,当滴入4.50mL硝酸银溶液时,Cl-恰好沉淀完全,此时共消耗硝酸银的物质的量为4.50mL×10-3L/mL×0.1000ml/L=4.5×10-4ml,所以Cl-、 Br-和 I-均为1.5×10-4ml。
A.I-先沉淀,AgI是黄色的,所以a点有黄色沉淀AgI生成,故A错误;
B.原溶液中I-的物质的量为1.5×10-4ml,则I-的浓度为=0.0100ml⋅L-1,故B错误;
C.当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5ml/L),溶液中的c(Ag+)==5.4×10-8ml/L,若Cl-已经开始沉淀,则此时溶液中的c(Cl-)==3.3×10-3ml/L,原溶液中的c(Cl-)= c(I-)=0.0100ml⋅L-1,则已经有部分Cl-沉淀,故C正确;
D.b点加入了过量的硝酸银溶液,溶液中的I-、Br-、Cl-全部转化为沉淀,则Ag+浓度最大,根据溶度积可知,b点各离子浓度为:,故D错误;
故选C。
6.C【详解】相同温度下Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),则c(Ba2+)或-lg[c(Ba2+)]相同时,c()>c(),即-lg[c()]>-lg[c()],所以曲线①表示-lg[c()]与-lg[c(Ba2+)]的关系曲线,曲线②表示-lg[c()]与-lg[c(Ba2+)]的关系曲线,由c、d点数值计算Ksp(BaSO4)=c()•c(Ba2+)=10-(5.1+y2),Ksp(BaCO3)=c()•c(Ba2+)=10-(5.1+y1),据此分析解答。
A.曲线②表示-lg[c()]与-lg[c(Ba2+)]的关系曲线,Ksp(BaCO3)=c()•c(Ba2+),加适量BaCl2固体时c(Ba2+)增大,c()减小,即-lg[c()]增大,-lg[c(Ba2+)]减小,即加适量BaCl2固体,溶液中不可能由a点变到b点,故A错误;
B.由于Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),则加入浓度较大的Na2CO3溶液才能将BaSO4固体转化为BaCO3,浓度过低则不能转化,故B错误;
C.饱和液中c():c()=c()×c(Ba2+):c()×c(Ba2+)=Ksp(BaSO4):Ksp(BaCO3)=10-(5.1+y2):10-(5.1+y1)=10(y1-y2),故C正确;
D.BaCO3、BaSO4饱和溶液中,为常数,则加入少量BaCl2固体,溶液中不变,故D错误;
故选:C。
7.D【详解】A.饱和的NiS溶液中c(Ni2+)=c(S2-)==3.2×10-11ml·L-1,同理饱和FeS溶液中c(Fe2+)=c(S2-)=2.4×10-9ml·L-1,因此I曲线代表的是FeS,Ⅱ曲线代表的是NiS,即M点c(S2-)=2.4×10-9ml·L-1,故A错误;
B.此时P点对应的NiS为过饱和溶液,不是稳定分散系,有沉淀产生,故B错误;
C.Q点加水,溶液中c(Ni2+)、c(S2-)减小,Q不能转化到N点,故C错误;
D.该反应的平衡常数K==6000,故D正确。
答案选D。
8.D【详解】A.CuCl2、Na2S水解促进水电离,b点是CuCl2与Na2S溶液恰好完全反应的点,溶质几乎为强酸强碱盐氯化钠,对水的电离没有影响,水的电离程度最小的为b点,故A错误;
B.b点是CuCl2与Na2S溶液恰好完全反应的点,溶液中c(Cu2+)=c(S2-),根据b点数据可知c(Cu2+)=1×10-18.0ml/L,则该温度下Ksp(CuS)=c(Cu2+)•c(S2-)=1×10-36.0ml2/L2,故B错误;
C.ZnS(s)+Cu2+(aq)⇌CuS(s)+Zn2+(aq)平衡常数,故C错误;
D.c点时,溶液中的n(Cl-)为0.002ml,Na2S过量0.001ml,由物料守恒可得2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]═c(Cl-),故D正确;
故选:D。
9.D【详解】A.难溶盐MA在水中溶解为吸热过程,温度越高离子浓度越大,溶液离子浓度:T1
C.在温度下,加适量的NaA固体,A-浓度增大,M+浓度减小,故可使饱和溶液由p点变到n点,C项正确;
D.加入的是NaA溶液,溶液总体积也会增大,溶液中与的大小关系不确定,故不一定析出MA沉淀,D项错误;
答案选D。
10.C【详解】A.悬浊液中加入碳酸钠溶液,硫酸钡转化为碳酸钡,钡离子浓度逐渐减小,故曲线MN表示钡离子浓度变化,A错误;
B.硫酸钡的溶度积常数只与温度有关,B错误;
C.从图A点分析,硫酸钡的溶度积为10-10,M点分析,碳酸钡的溶度积常数为2.5×10-4×10-5=2.5×10-9,若要使反应BaSO4+COBaCO3+SO正向进行,需满足< =4×10-2,C正确;
D.BaSO4恰好全部转化为BaCO3时,硫酸根离子浓度最大,溶液中离子浓度大小关系为c(SO)>c(CO)> c(Ba2+)>c(OH-) ,D错误;
故选C。
11.C【详解】HF为弱酸,存在电离平衡:HFH++F-,Ka=,=,温度不变,电离常数不变,lg[]越大,c(F-)越大,-lgc(F-)越小,c(Sr2+)越小,-lgc(Sr2+)越大,所以L1、L2分别代表-lgc(F-)、-lgc(Sr2+)与lg[]的变化曲线。
A.由分析可知,L1、L2分别代表-lgc(F-)、-lgc(Sr2+)与lg[]的变化曲线,A正确;
B.当lg[]=1时,c(Sr2+)=10-4ml/L,c(F-)=10-2.2ml/L,代入图示数据,Ksp(SrF2) =c(Sr2+)⋅c2(F-)=10-4×(10-2.2)2=10-8.4,数量级为10-9,B正确;
C.根据原子守恒,由溶解平衡可知2c(Sr2+)=c(F-),有平衡HFH++F-可知,溶解得到的c(F-)等于溶液中存在的c(F-)与生成的c(HF)之和,故溶液中均存在2c(Sr2+)=c(F-)+c(HF),C错误;
D.由图可知,c点处c(Sr2+)=c(F-),则与H+结合的F-占了SrF2溶解出来的一半,则加入的HCl多于生成的HF;c点对应lg[]值大于0,则>1,即c(HF)>c(H+),故溶液中存在c(Cl-)>c(Sr2+)=c(HF)>c(H+),D正确;
故选C。
12.D【详解】A.水垢处理过程中,先通过碳酸钠溶液浸泡将CaSO4转化为CaCO3,再用稀盐酸处理,主要是盐酸与CaCO3反应,A选项正确;
B. Ksp(CaCO3)< Ksp(CaSO4)可知,M和N分别代表CaCO3和CaSO4的沉淀溶解平衡曲线,B选项正确;
C.a点 Ksp(CaCO3)=4×10-4·x 解得x=7×10-6,C选项正确;
D.用碳酸钠溶液浸泡锅炉垢,溶液中的c(Ca2+)将减小,不可能实现图中a点到b点的转化,D选项错误;
答案选D。
13.D【详解】的溶解平衡为,即,则;的溶解平衡为,即,则;
A.由于,而 ,结合和的沉淀溶解平衡曲线图可知,,即;而,即;由此可以判断曲线I为的沉淀溶解平衡曲线,曲线II为的溶解平衡曲线,A错误;
B.曲线I为的沉淀溶解平衡曲线,若加热,的溶解会增大,溶液中的和浓度会增大,阴阳离子的负对数均发生改变,B错误;
C.Y点在的沉淀溶解平衡曲线的上方,为4,即;为6,即,则,故Y点对应的溶液为不饱和溶液,C错误;
D.由反应可知,,D正确;
故合理选项为D。
14.C【详解】Ksp(CaSO4)=9.0×10-6则饱和CaSO4溶液中。Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,则。计算得知,则L2为CaSO4,L1为CaCO3。
A.由以上分析L2为CaSO4,L1为CaCO3,A项错误;
B.c1、c2分别为饱和溶液中的离子浓度,则c1的数量级为10-5而c2=3×10-3,B项错误;
C.a→d点溶液中Ca2+增加而减少,说明向该溶液中加入了Ca2+溶解平衡逆向,所有CaCO3溶解度降低。所有溶解度a>d。a→e点溶液中增加而Ca2+减少,说明向该溶液中加入了溶解平衡逆向,所有CaCO3溶解度降低。所有溶解度a>e。C项正确;
D.降低温度,CaCO3溶解平衡逆向,饱和溶液中离子浓度降低,a不会移向c点,D项错误;
故选C。
15.B【详解】A.根据物料守恒Na2S溶液中:2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)=c(Na+),A项错误;
B.b点是CuCl2与Na2S溶液恰好完全反应的点,c(Cu2+)=c(S2-),根据b点数据,c(Cu2+)=1×10-18ml·L-1,该温度下Ksp(CuS)=1×10-36,Ksp(CuS)的数量级为10-36,B项正确;
C.CuCl2、Na2S均能水解,促进水电离,b点是CuCl2与Na2S溶液恰好完全反应的点,溶质是氯化钠,对水的电离平衡没有影响,水的电离程度最小的为b点,C项错误;
D.c点溶液中Na2S过量,则对应溶液成分为NaCl和Na2S,D项错误;
答案选B。
16.(1)
(2) ,在一定量溶液中,氢氧化钙会和氯化铵反应而氢氧化镁不能,故先浸出 2.4∶1 ,优先析出,且氧化钙也能转化为碳酸钙
(3),,随大量氨逸出,平衡正向移动
(4)
(5)
【解析】白云石矿样煅烧后转化为氧化钙、氧化镁,加入氯化铵溶解浸钙,大部分钙离子进入滤液A,通入二氧化碳生成碳酸钙;过滤分离出含有镁、铁、硅元素的固体B,加入硫酸铵将镁离子转化为硫酸镁溶液,加入碳酸铵生成碳酸镁沉淀,煅烧得到氧化镁;
(1)白云石矿样煅烧完全分解生成氧化钙、氧化镁、二氧化碳气体,化学方程式为;
(2)①氯化铵水解生成一水合氨与氢离子,可以调节溶液的pH,由图表可知,,在一定量溶液中,氢氧化钙会和氯化铵反应而氢氧化镁不能,故首先溶解被浸出;
②沉钙反应中通入二氧化碳和滤液中钙离子、氨气反应生成碳酸钙沉淀和铵根离子,离子方程式为。
③由图表可知,“浸钙”过程的比例为2.4∶1时,产品中镁元素杂质最多且碳酸钙纯度最低,故不适宜选用的比例为2.4∶1。
④,在反应中会优先析出,且氧化钙也能转化为碳酸钙,导致产品中纯度的实测值高于计算值;
(3)“浸镁”过程中,发生反应:,,加热蒸馏随大量氨逸出,平衡正向移动,利于氢氧化镁转化为硫酸镁;
(4)白云石的主要化学成分为,还含有质量分数约为2.1%的Fe2O3和1.0%的SiO2;煅烧浸钙后,绝大部分钙进入滤液中,部分钙进入B中加入硫酸铵后转化为微溶于的硫酸钙,氧化铁、二氧化硅几乎不反应进入滤渣中;“浸镁”过程中,的浸出率最终可达98.9% ,则还有部分氧化镁进入滤渣中,故滤渣C中含有的物质是;
(5)沉钙反应中通入二氧化碳生成碳酸钙和氯化铵;“浸镁”过程中加热蒸馏会有大量氨逸出;滤液D加入碳酸铵生成碳酸镁和硫酸铵,碳酸镁煅烧生成二氧化碳;白云石煅烧也会生成二氧化碳;在流程中既是反应物又是生成物,故该流程中可循环利用的物质是。
17.(1)Mg(OH)2
(2)将转化成CaCO3沉淀除去,同时不引入新杂质
(3) 蒸发浓缩 趁热过滤
(4) 不稳定 Li+ + HCO = LiHCO3,2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O
(5)能达到相同效果,因为改为通入过量的,则LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3,所以这一改动能达到相同的效果
【解析】浓缩卤水(含有和少量)中加入石灰乳[Ca(OH)2]后得到含有和的滤液1,沉淀1为Mg(OH)2,向滤液1中加入Li2CO3后,得到滤液2,含有的离子为和OH-,沉淀2为CaCO3,向滤液2中加入Na2CO3,得到Li2CO3沉淀,再通过蒸发浓缩,趁热过滤,洗涤、干燥后得到产品Li2CO3。
(1)浓缩卤水中含有,当加入石灰乳后,转化为Mg(OH)2沉淀,所以沉淀1为Mg(OH)2;
(2)滤液1中含有和,结合已知条件:LiOH的溶解度和化合物的溶度积常数,可推测,加入Li2CO3的目的是将转化成CaCO3沉淀除去,同时不引入新杂质;
(3)由Li2CO3的溶解度曲线可知,温度升高,Li2CO3的溶解度降低,即在温度高时,溶解度小,有利于析出,所以为提高的析出量和纯度,需要在较高温度下析出并过滤得到沉淀,即依次蒸发浓缩,趁热过滤,洗涤。故答案为:蒸发浓缩,趁热过滤;
(4)饱和LiCl和饱和NaHCO3等体积混合后,产生了LiHCO3和NaCl,随后LiHCO3分解产生了CO2和Li2CO3。故答案为:不稳定,Li+ + HCO = LiHCO3,2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O;
(5)“滤液2”中含有LiOH,加入,目的是将LiOH转化为Li2CO3。若改为通入过量的,则LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3,所以这一改动能达到相同的效果。故答案为:能达到相同效果,因为改为通入过量的,则LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3,所以这一改动能达到相同的效果。
18.(1) PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq) 反应PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K==3.4105>105,PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3
(2)反应BaSO4(s)+CO(aq)= BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K==0.04<<105,反应正向进行的程度有限
(3) Fe2+ Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O 作还原剂
(4)Fe(OH)3、Al(OH)3
(5)Ba2+、Na+
【解析】铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等,向铅膏中加入碳酸钠溶液进行脱硫,硫酸铅转化为碳酸铅,过滤,向所得固体中加入醋酸、过氧化氢进行酸浸,过氧化氢可将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子,酸浸后溶液的pH约为4.9,依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知,滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁,过滤后,向滤液中加入氢氧化钠溶液进行沉铅,得到氢氧化铅沉淀,滤液中的金属阳离子主要为钠离子和钡离子,氢氧化铅再进行处理得到PbO。
(1)“脱硫”中,碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠,反应的离子方程式为:PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq),由一些难溶电解质的溶度积常数的数据可知,Ksp(PbCO3)=7.410-14,Ksp(PbSO4)=2.510-8,反应PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K====≈3.4105>105,说明可以转化的比较彻底,且转化后生成的碳酸铅可由酸浸进入溶液中,减少铅的损失。
(2)反应BaSO4(s)+CO(aq)= BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K====≈0.04<<105,说明该反应正向进行的程度有限,因此加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化。
(3)(i)过氧化氢有氧化性,亚铁离子有还原性,会被过氧化氢氧化为铁离子。
(ii)过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2,过氧化氢与Pb、HAc发生氧还原反应生成Pb(Ac)2和H2O,依据得失电子守恒和原子守恒可知,反应的化学方程式为:Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O。
(iii)过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,铅元素化合价由+4价降低到了+2价,PbO2是氧化剂,则过氧化氢是还原剂。
(4)酸浸后溶液的pH约为4.9,依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知,滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。
(5)依据分析可知,加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化,铁离子、铝离子转化为了氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,铅转化为了氢氧化铅、最终变为了氧化铅,因此沉铅的滤液中,金属离子有Ba2+和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na+。
19.(1)6HF+SiO2=2H+++2H2O
(2)
(3) CaSO4•0.5H2O 抑制CaSO4的溶解,提高产品石膏的产率 酸解 AD
【解析】氟磷灰石用硫酸溶解后过滤,得到粗磷酸和滤渣,滤渣经洗涤后结晶转化为石膏;粗磷酸以精制I脱氟、除硫酸根离子和,过滤,滤液经精制II等一系列操作得到磷酸。
(1)氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6,该反应的离子方程式为6HF+SiO2=2H+++2H2O。
(2)精制1中,按物质的量之比n(Na2CO3):n()= 1:1加入Na2CO3脱氟,该反应的化学方程式为H2SiF6+ Na2CO3= Na2SiF6↓+CO2↑+ H2O,充分反应后得到沉淀Na2SiF6,溶液中有饱和的Na2SiF6,且c(Na+)=2c(),根据Na2SiF6的溶度积可知Ksp= c2(Na+)• c()=4c3(),c() =ml•L-1,因此c(Na+)=2c()=ml•L-1;同时,粗磷酸中还有硫酸钙的饱和溶液,c(Ca2+)=c()=ml•L-1;分批加入一定量的BaCO3,当BaSiF6沉淀开始生成时,c(Ba2+)= ml•L-1,当BaSO4沉淀开始生成时,c(Ba2+)= ml•L-1,因此,首先转化为沉淀的离子是,然后才是。
(3)根据图中的坐标信息,酸解后,在所得100℃、P2O5%为45的混合体系中,石膏存在形式为CaSO4•0.5H2O;CaSO4在硫酸中的溶解度小于在水中的,因此,洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水的原因是:减少CaSO4的溶解损失,提高产品石膏的产率;洗涤液X中含有硫酸,其具有回收利用的价值,由于酸解时使用的也是硫酸,因此,回收利用洗涤液X的操作单元是:酸解。由图甲信息可知,温度越低,越有利于实现酸解所得石膏结晶的转化,由图乙信息可知,体系温度为65℃时,位于65℃线上方的晶体全部以CaSO4•0.5H2O形式存在,位于65℃线下方的晶体全部以CaSO4•2H2O。体系温度为80℃时,位于80℃线下方的晶体全部以CaSO4•2H2O形式存在,位于80℃线上方的晶体全部以CaSO4•0.5H2O形式存在,据此分析:
A. P2O5%= l5、SO3%= 15,由图乙信息可知,该点坐标位于65℃线以下,晶体以CaSO4•2H2O形式存在,可以实现石膏晶体的转化,A符合题意;
B. P2O5%= 10、SO3%= 20,由图乙信息可知,该点坐标位于80℃线的上方,晶体全部以CaSO4•0.5H2O形式存在,故不能实现晶体的转化, B不符合题意;
C.P2O5%= 10、SO3%= 30,由图乙信息可知,该点坐标位于65℃线上方,晶体全部以CaSO4•0.5H2O形式存在,故不能实现晶体转化, C不符合题意;
D. P2O5%=10、SO3%= 10,由图乙信息可知,该点坐标位于80℃线下方,晶体全部以CaSO4•2H2O形式存在,故能实现晶体的完全转化,D符合题意;
综上所述,能实现酸解所得石膏结晶转化的是AD。
20.(1) 5 c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少,中物质的量分数越大
(2) 4
(3)Fe2O3;设氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,,则,则56+16x=80.04,x= ,即固体产物为Fe2O3
【解析】(1)在弱碱性溶液中,与反应生成、和单质S的离子方程式为: ;反应的平衡常数K= ,由题目信息可知,,电离常数,所以K===5;在溶液中,pH越大,去除水中的速率越慢,是由于c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少,中物质的量分数越大;故答案为:;5 ;c(OH-)越大,表面吸附的的量越少,溶出量越少,中物质的量分数越大。
(2)因为的晶体与晶体的结构相似,由NaCl晶体结构可知,一个晶胞含有4个和4个Cl,则该晶体的一个晶胞中的数目也为4;晶体中,每个S原子与三个紧邻,且间距相等,根据晶胞中的和的位置(中的键位于晶胞体对角线上)可知,每个S原子与键所在体对角线上距离最近的顶点相邻的三个面的三个面心位置的紧邻且间距相等,其中一个S原子与紧邻的连接图如下:;故答案为:4;。
(3)由图可知,时,氧化过程中剩余固体的质量与起始的质量的比值为66.7%,设氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,,则,56+16x=80.04,x= ,所以固体产物为Fe2O3;故答案为:Fe2O3;设氧化成含有两种元素的固体产物化学式为FeOx,,则,则56+16x=80.04,x= ,即固体产物为Fe2O3。
Ag2SO4(白色)
Ag2S(黑色)
FeS(黑色)
MnS(肉色)
1.4×10-5
ml3·L-3
6.3×10-50
ml3·L-3
3.3×10-18
ml2·L-2
2.5×10-13
ml2·L-2
选项
实验操作
现象
结论
A
向FeI2溶液中通入少量Cl2
溶液变黄
Cl2的氧化性强于Fe3+
B
向NaCl、NaBr的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液
有浅黄色
沉淀生成
Ksp(AgCl) > Ksp(AgBr)
C
常温下,向NaHS溶液中滴加石蕊试液
溶液变蓝
Kw>Ka1(H2S)·Ka2(H2S)
D
向盛有2 mL一定浓度的Na3 [Ag(S2O3)2]
溶液的试管中,滴入5滴2 ml· L-1KI溶液
产生黄色沉淀
[Ag(S2O3)2]3- 能够完全电离
物质
氧化物()浸出率/%
产品中纯度/%
产品中Mg杂质含量/%
(以计)
计算值
实测值
2.1∶1
98.4
1.1
99.1
99.7
——
2.2∶1
98.8
1.5
98.7
99.5
0.06
2.4∶1
99.1
6.0
95.2
97.6
2.20
化合物
难溶电解质
金属氢氧化物
开始沉淀的pH
2.3
6.8
3.5
7.2
完全沉淀的pH
3.2
8.3
4.6
9.1
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