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2021版高考化学一轮复习课时分层提升练二十七难溶电解质的溶解平衡（含解析）新人教版
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难溶电解质的溶解平衡
一、选择题
1.(2019·玉溪模拟)下列说法中,正确的是 ( )
A.两种难溶盐电解质,其中Ksp小的溶解度一定小
B.溶液中存在两种可以与同一沉淀剂生成沉淀的离子,则Ksp小的一定先生成沉淀
C.难溶盐电解质的Ksp与温度有关
D.同离子效应使难溶盐电解质的溶解度变小,也使Ksp变小
【解析】选C。只有相同类型的难溶电解质,Ksp越小,溶解度可能会小,不同类型的难溶电解质,不能根据Ksp判断溶解度的大小,A错误; 生成沉淀的先后还与离子的浓度有关,B错误;化学反应平衡常数只与反应本身的性质和温度有关,当难溶物确定时就只和温度有关了,与溶液中离子浓度无关,C正确;Ksp只与温度有关,D错误。
2.(2019·铜川模拟)欲增大Mg(OH)2在水中的溶解度,可采用的方法是( )
A.增大pH
B.加入2.0 mol·L-1 NH4Cl
C.加入0.1 mol·L-1MgSO4
D.加入适量95%乙醇
【解析】选B。增大溶液pH,溶液中c(OH-)增大,Mg(OH)2的溶解平衡逆移,溶解度降低,A错误; 加入2.0 mol·L-1NH4Cl,由于N与OH-结合使溶液中c(OH-)减小,Mg(OH)2的溶解平衡正移,溶解度增大,B正确;加入0.1 mol·L-1MgSO4,c(Mg2+)增大,Mg(OH)2的溶解平衡逆移,溶解度降低,C错误; 加入适量95%乙醇,对Mg(OH)2在水中的溶解度无影响,D错误。
3.某化学实验小组探究AgNO3与(NH4)2Fe(SO4)2的反应,实验操作和实验现象如下:
已知AgSCN为难溶于水的白色沉淀。下列说法错误的是 ( )
A.试管②中生成的白色沉淀可能是Ag2SO4
B.试管②中产生银镜的离子方程式为Ag++Fe2+Ag↓+Fe3+
C.试管③中,振荡后红色消失是因为Ag+与SCN-生成AgSCN,使平衡Fe3++3SCN- Fe(SCN)3逆向移动
D.若将试管③中局部变红的溶液小心分离出来并向其中加入少量KCl固体,溶液的颜色会变浅甚至消失
【解析】选D。AgNO3与(NH4)2Fe(SO4)2反应生成的Ag2SO4为白色沉淀,A项正确。根据反应物的性质分析,①→②的过程中生成单质银可能是Ag+与Fe2+发生了氧化还原反应,B项正确。由试管①中AgNO3与(NH4)2Fe(SO4)2的量可知Ag+过量,故试管③中,振荡后红色消失是因为Ag+与SCN-生成AgSCN,使平衡Fe3++3SCN- Fe(SCN)3逆向移动,C项正确。若向含有KSCN的氯化铁溶液中加入少量KCl固体,对平衡Fe3++3SCN-Fe(SCN)3无影响,溶液的颜色不变,D项错误。
4.(2019·濮阳模拟)已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4) =9.0×10-12,某溶液中含有Cl-, Br-和Cr,浓度均为0.010 mo1·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Cl- 、Br-、Cr B.Cr、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、Cr D.Br- 、Cr、Cl-
【解析】选C。析出沉淀时,AgCl溶液中c(Ag+)==mol·L-1 =1.56×10-8 mol·L-1;AgBr溶液中c(Ag+)== mol·L-1=7.7×
10-11 mol·L-1;Ag2CrO4溶液中c(Ag+)== mol·L-1=3×
10-5 mol·L-1;c(Ag+)越小,则越先生成沉淀,所以这三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、Cr,C项正确。
5.可溶性钡盐有毒,医院中常用硫酸钡这种钡盐作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时,除催吐外,还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知:某温度下,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9;Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。下列推断正确的是 ( )
A.不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)
B.抢救钡离子中毒患者时,若没有硫酸钠,可以用碳酸钠溶液代替
C.若误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒
D.可以用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃
【解析】选D。胃液中为盐酸环境,难溶的碳酸盐在胃液中会溶解,故A、B错误;硫酸钡作内服造影剂,说明硫酸钡电离出的钡离子浓度是安全的,此时c(Ba2+)
==1.05×10-5mol·L-1>1.0×10-5mol·L-1,故误饮c(Ba2+)=1.0
×10-5mol·L-1的溶液时,不会引起钡离子中毒,故C错误;用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液洗胃时,胃液中:c(Ba2+)== mol·L-1=3.1×10-10mol·L-1
<1.05×10-5mol·L-1,故D正确。
6.(2019·潍坊模拟)溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.溴酸银的溶解是放热过程
B.温度升高时溴酸银溶解速度加快
C.60 ℃时溴酸银的Ksp约等于6×10-4
D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯
【解析】选A。随着温度升高溶解度逐渐增大,所以溴酸银的溶解是吸热过程,A选项错误;温度升高时,溴酸银溶解度增大,所以温度升高时溴酸银的溶解速度加快,B选项正确;C选项,60 ℃时1 L水中约溶解6 g AgBrO3,c(Ag+)=c(Br)
=c(AgBrO3)=≈0.025 mol·L-1,Ksp=c(Ag+)·c(Br)≈6×10-4,正确;根据图象可知,溴酸银的溶解度受温度的影响不大,而硝酸钾的溶解度受温度影响较大,所以硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯。
7.(2019·长沙模拟)已知:pAg=-lg{c(Ag+)},KspAgCl=1×10-12如图是向10 mL AgNO3溶液中逐渐加入0.1mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位mL)变化的图象(实线)。根据图象所得下列结论正确的是
( )
(提示:KspAgCl>KspAgI)
A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L-1
B.图中x点的坐标为(100,6 )
C.图中x点表示溶液中Ag+ 被恰好完全沉淀
D.把0.1 mol·L-1的NaCl换成0.1 mol·L-1NaI则图象在终点后变为虚线部分
【解析】选B。当氯化钠溶液的体积是0时,pAg=0,所以硝酸银溶液的浓度是
1.0 mol·L-1的,A错误;pAg=6时,二者恰好反应,所以氯化钠溶液的体积是
100 mL,B正确;当溶液中离子的浓度小于1.0×10-5mol·L-1时即可以认为沉淀达到完全,而x点溶液中银离子的浓度是1.0×10-5mol·L-1,C错误;由于碘化银的溶解度小于氯化银的,所以如果换成0.1 mol·L-1 NaI,则图象在终点后变为应该再实线的左侧,D错误。
二、非选择题
8.(2019·南昌模拟)已知25℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20。
(1)某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,如要生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH,使之大于________。
(2)要使0.2 mol·L-1 CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(使Cu2+浓度降至原来的千分之一),则应向溶液里加入NaOH溶液,使溶液的pH为________。
【解析】 (1)根据题意:当c(Cu2+)·c(OH-)2=2×10-20时开始出现沉淀,则c(OH-)= = =10-9 mol·L-1,c(H+)=10-5 mol·L-1,pH=5,所以要生成Cu(OH)2沉淀,应调整pH>5。
(2)要使Cu2+浓度降至0.2 mol·L-1/1 000=2×10-4 mol·L-1,c(OH-)==
10-8 mol·L-1,c(H+)=10-6 mol·L-1。此时溶液的pH=6。
答案: (1)5 (2)6
9.(2019·武汉模拟)某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。已知:
物质
BaSO4
BaCO3
AgI
AgCl
溶解度/g
(20℃)
2.4×10-4
1.4×10-3
3.0×10-7
1.5×10-4
(1)探究 BaCO3和 BaSO4之间的转化
试剂A
试剂B
试剂C
加入盐酸后的现象
实验Ⅰ
BaCl2
Na2CO3
Na2SO4
……
实验Ⅱ
Na2SO4
Na2CO3
有少量气泡产生,
沉淀部分溶解
①实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,__________ ______。
②实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是 ____________________。
③实验Ⅱ 中加入试剂C后,沉淀转化的平衡常数表达式K=________。
(2)探究AgCl和AgI之间的转化
实验Ⅲ:
实验 Ⅳ:在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:a>c>b >0)。
装置
步骤
电压表读数
ⅰ.如图连接装置并加入试剂,闭合K
a
ⅱ.向B中滴入AgNO3(aq),至沉淀完全
b
ⅲ.再向B中投入一定量NaCl(s)
c
ⅳ.重复ⅰ,再向B中加入与ⅲ等量的NaCl(s)
d
注:其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。
①实验Ⅲ证明了AgCl转化为AgI,甲溶液可以是 (填字母)。
a.AgNO3溶液 b.NaCl溶液 C.KI溶液
②实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中石墨上的电极反应式是 ____________________。
③结合信息,解释实验Ⅳ中b
(3)综合实验Ⅰ～Ⅳ,可得出的结论是 ____________________。
【解析】(1)①因为BaCO3能溶于盐酸,而BaSO4不溶于盐酸,实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,则加入盐酸后,沉淀不溶解或无明显现象。②实验Ⅱ是BaCl2溶液中先加入Na2SO4溶液,生成BaSO4和NaCl,再加入Na2CO3溶液,根据有少量气泡产生,沉淀部分溶解,说明沉淀为BaSO4、BaCO3,加入盐酸发生BaCO3和盐酸的反应,离子方程式为BaCO3+2H+Ba2++CO2↑+H2O。③沉淀转化的离子方程式为BaSO4(s) +C(aq)BaCO3(s)+S(aq),其平衡常数表达式K=。(2)①证明AgCl转化为AgI,向AgCl的饱和溶液或悬浊液中加入KI溶液,获得AgCl的饱和溶液或悬浊液时NaCl相对于AgNO3过量,因此向2 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液中滴入3滴AgNO3溶液,故甲溶液可以是NaCl 溶液。②实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中为
0.01 mol·L-1的KI溶液,A中为0.1 mol·L-1的AgNO3溶液,Ag+具有氧化性,作原电池的正极,I-具有还原性,作原电池的负极,所以B中石墨上的电极反应式是2I--2e-I2。③B中加入AgNO3溶液后,产生AgI沉淀,使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱,根据已知其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大,而离子的浓度越大,离子的氧化性(或还原性)强。 所以实验Ⅳ中bb,说明发生了AgI+Cl-AgCl+I-反应,平衡向右移动,c(I-)增大。
(3)综合实验Ⅰ～Ⅳ,可得出溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀,反之则不易;溶解度差别越大,由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀越难实现。
答案:(1)①沉淀不溶解,无气泡产生
②BaCO3+2H+Ba2++CO2↑+H2O
③
(2)①b
②2I--2e-I2
③由于生成AgI沉淀使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱,原电池的电压减小
④实验步骤ⅳ表明Cl-本身对该原电池电压无影响,实验步骤ⅲ中c>b,说明加入Cl-使c(I-)增大,证明发生了AgI+Cl-AgCl+I-
(3)溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀,反之则不易;溶解度差别越大,由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀越难实现
一、选择题
1.(2019·丽水模拟)在下列液体中,BaSO4的溶解度最大的是 ( )
A.1 mol·L-1硫酸溶液
B.2 mol·L-1硫酸溶液
C.纯水
D.0.1 mol·L-1硫酸溶液
【解析】选C。能使BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq)平衡发生右移的因素,都能使BaSO4的溶解度增大,加入H2SO4溶液,由于同离子效应,使得平衡左移,故选C项。
2.(2018·全国卷Ⅲ)用0.100 mol·L-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是 ( )
A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10
B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)
C.相同实验条件下,若改为0.040 0 mol·L-1 Cl-,反应终点c移到a
D.相同实验条件下,若改为0.050 0 mol·L-1 Br-,反应终点c向b方向移动
【解析】选C。选取横坐标为50 mL的点,此时向50 mL 0.050 0 mol·L-1的Cl-溶液中,加入了50 mL 0.100 mol·L-1的AgNO3溶液,所以计算出此时溶液中过量的Ag+浓度为0.025 mol·L-1(按照银离子和氯离子1∶1沉淀,同时不要忘记溶液体积变为原来的2倍),由图示得到此时Cl-浓度约为1×10-8 mol·L-1(实际稍小),所以Ksp(AgCl)约为0.025×10-8=2.5×10-10,所以其数量级为10-10,故A说法正确;B项在坐标图中曲线表示沉淀溶解平衡曲线,每个点都满足c(Ag+)×c(Cl-) =Ksp,故B正确;C项若c(Cl-)=0.0400 mol·L-1,则滴定终点是AgNO3体积为20 mL处,而图中a点对应的横坐标AgNO3体积为15 mL,故C错误;D项AgCl在水中的溶解度大于AgBr,故滴定终点时横坐标相同,而-lgc(Br-)>-lgc(Cl-),即在c点的上方,故D说法正确。
3.(2019·南京模拟)往含I-和Cl-的稀溶液中滴入AgNO3溶液,沉淀的质量与加入AgNO3溶液体积的关系如图所示。则原溶液中的比值为 ( )
A. B. C. D.
【解析】选C。根据I-+Ag+AgI↓(黄色),Cl-+Ag+AgCl↓(白色),结合图示,可知I-、Cl-消耗AgNO3溶液的体积分别为V1、(V2-V1),因此在原溶液中= 。
4.(2019·连云港模拟)下表是五种银盐的溶度积常数(25 ℃):
化学式
AgCl
Ag2SO4
Ag2S
AgBr
AgI
溶度积
1.8×10-10
1.4×10-5
6.3×10-50
7.7×10-13
8.5×10-16
下列说法错误的是 ( )
A.五种物质在常温下溶解度最大的是Ag2SO4
B.将氯化银溶于水后,向其中加入Na2S,则可以生成黑色沉淀
C.氯化银、溴化银和碘化银三种物质在常温下的溶解度按氯、溴、碘的顺序减小
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
【解析】选D。混合液中c(S)×c2(Ag+)= mol·L-1× mol2·L-2≈1×10-7 mol3·L-3,因为1×10-7<1.4×10-5,所以溶液中不会产生Ag2SO4沉淀。
5.(2019·德州模拟)Cu(OH)2在水中存在着沉淀溶解平衡:Cu(OH)2(s)Cu2+(aq) +2OH-(aq),在常温下,Ksp=2×10-20 mol3·L-3。某CuSO4溶液中,c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀,需要向CuSO4溶液中加入碱来调节pH(溶液体积变化可忽略),使溶液的pH大于 ( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【解析】选D。Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),其中Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-)。若要生成Cu(OH)2沉淀,则c (Cu2+)·c2(OH-)>Ksp,故c(OH-)>= mol·
L-1=1×10-9 mol·L-1,则c(H+)<1×10-5 mol·L-1,因此pH应大于5。
6.(2019·广州模拟)已知:25 ℃时,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-18,Ka(HCOOH)=1.0× 10-4。该温度下,下列说法错误的是 ( )
A.HCOO-的水解常数为1.0×10-10
B.Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中,c(Zn2+)>1.0×10-6 mol·L-1
C.向Zn(OH)2悬浊液中加入HCOOH,溶液中c(Zn2+)增大
D.Zn(OH)2(s)+2HCOOH(aq)Zn2+(aq) +2HCOO-(aq)+2H2O(l)的平衡常数K=100
【解析】选B。A.HCOO-的水解常数为==1.0×10-10,A正确;B.设Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中c(Zn2+)为x,则溶液中c(OH-)=2x,x×(2x)2=
Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-18,解得x= mol·L-1<1.0×10-6 mol·L-1,B错误; C.Zn(OH)2悬浊液中存在溶解平衡Zn(OH)2(s) Zn2+(aq)+2OH-(aq),加入HCOOH中和氢氧根离子,使平衡正向移动,溶液中c(Zn2+)增大,C正确;D.Zn(OH)2(s) +2HCOOH(aq)Zn2+(aq) +2HCOO-(aq)+2H2O(l)的平衡常数K= ==(HCOOH)·Ksp[Zn(OH)2]/=100,D正确。
7.(2019·长沙模拟)已知25 ℃时一些难溶物质的溶度积常数如下:
化学式
Zn(OH)2
ZnS
AgCl
溶度积
5×10-17
2.5×10-22
1.8×10-10
化学式
Ag2S
MgCO3
Mg(OH)2
溶度积
6.3×10-50
6.8×10-6
1.8×10-11
根据上表数据,判断下列化学方程式不正确的是 ( )
A.2AgCl+Na2S2NaCl+Ag2S
B.MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑
C.ZnS+2H2OZn(OH)2↓+H2S↑
D.Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
【解析】选C。根据溶度积常数可知,溶解度:ZnS
A.图象中a 、c两点的溶度积Ksp(a)
C.SrSO4的溶解度随温度升高而增大
D.313 K时,b点对应的溶液为饱和溶液,d点对应的溶液为不饱和溶液
【解析】选B。溶度积常数只与温度有关,图象中a、c两点在同一等温线上,因此溶度积相等,A项错误;根据363 K时lg[c(S)]=-1.60,lg[c(Sr2+)]=-1.60,即c(S)=c(Sr2+)=10-1.60,故Ksp(SrSO4)=c(S)·c(Sr2+)=10-3.20,B项正确;根据图示,温度升高时lg[c(S)]·lg[c(Sr2+)]减小,则Ksp(SrSO4)减小,故溶解度减小,C项错误;313 K时,b点在曲线下方,则c(S)·c(Sr2+)Ksp,为过饱和溶液,D项错误。
二、非选择题
9.一溶液中含有Fe3+和Fe2+,它们的浓度都是0.050 mol·L-1。如果要求Fe3+沉淀完全而Fe2+不生成沉淀Fe(OH)2,需控制pH在何范围?
已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10-36,Ksp[Fe(OH)2]=1.64×10-14
(提示:当某离子浓度小于10-5 mol·L-1时可以认为该离子沉淀完全了)
【解析】Fe3+沉淀完全时,c(Fe3+)为1×10-5 mol·L-1,则Fe3+沉淀完全时所需的c(OH-)为c(OH-)= mol·L-1= mol·L-1≈4.8×10-11 mol·L-1,
pH=14-pOH=14-10.3=3.7;Fe2+开始沉淀时所需c(OH-)为c(OH-)=
= mol·L-1≈5.7×10-7 mol·L-1,pH=14-pOH=14-6.2=7.8,因此,溶液的pH控制在3.7～7.8之间,可使Fe3+沉淀完全而Fe2+不沉淀。
答案:溶液的pH控制在3.7～7.8之间。
10.(2019·南京模拟)以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。
表1 几种砷酸盐的Ksp
难溶物
Ksp
Ca3(AsO4)2
6.8×10-19
AlAsO4
1.6×10-16
FeAsO4
5.7×10-21
表2 工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物
H2SO4
As
浓度
28.42 g·L-1
1.6 g·L-1
排放标准
pH 6～9
0.5 mg·L-1
回答以下问题:
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)=________mol·L-1。
(2)写出难溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表达式:Ksp[Ca3(AsO4)2]=________,若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol·L-1,c(As)的最大是________mol·L-1。
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),写出该反应的离子方程式__________________。
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为________;
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为 __________________。
【解析】(1)根据28.42 g·L-1可知,硫酸的浓度是28.42÷98mol·L-1=0.29 mol·L-1。 (2)根据浓度积常数的表达式可知,Ksp[Ca3(AsO4)2]=c3(Ca2+)·c2(As)。若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol·L-1,则根据浓度积常数可知,c(As)分别是1.6×10-11mol·L-1、5.7×10-17mol·L-1。所以最大值不能超过5.7× 10-17mol·L-1。 (3)二氧化锰的还原产物是Mn2+,所以方程式为2H++MnO2+H3AsO3 H3AsO4+Mn2++H2O。
(4)①由于废水中含有硫酸,所以最先生成的沉淀是硫酸钙沉淀。②由于H3AsO4是弱酸,所以当溶液中pH调节到8左右时As浓度增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀。
答案:(1)0.29 (2)c3(Ca2+)·c2(As) 5.7×10-17
(3)2H++MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2-+H2O
(4)①CaSO4 ②H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右时As浓度增大, Ca3(AsO4)2开始沉淀
一、选择题
1.(2019·玉溪模拟)下列说法中,正确的是 ( )
A.两种难溶盐电解质,其中Ksp小的溶解度一定小
B.溶液中存在两种可以与同一沉淀剂生成沉淀的离子,则Ksp小的一定先生成沉淀
C.难溶盐电解质的Ksp与温度有关
D.同离子效应使难溶盐电解质的溶解度变小,也使Ksp变小
【解析】选C。只有相同类型的难溶电解质,Ksp越小,溶解度可能会小,不同类型的难溶电解质,不能根据Ksp判断溶解度的大小,A错误; 生成沉淀的先后还与离子的浓度有关,B错误;化学反应平衡常数只与反应本身的性质和温度有关,当难溶物确定时就只和温度有关了,与溶液中离子浓度无关,C正确;Ksp只与温度有关,D错误。
2.(2019·铜川模拟)欲增大Mg(OH)2在水中的溶解度,可采用的方法是( )
A.增大pH
B.加入2.0 mol·L-1 NH4Cl
C.加入0.1 mol·L-1MgSO4
D.加入适量95%乙醇
【解析】选B。增大溶液pH,溶液中c(OH-)增大,Mg(OH)2的溶解平衡逆移,溶解度降低,A错误; 加入2.0 mol·L-1NH4Cl,由于N与OH-结合使溶液中c(OH-)减小,Mg(OH)2的溶解平衡正移,溶解度增大,B正确;加入0.1 mol·L-1MgSO4,c(Mg2+)增大,Mg(OH)2的溶解平衡逆移,溶解度降低,C错误; 加入适量95%乙醇,对Mg(OH)2在水中的溶解度无影响,D错误。
3.某化学实验小组探究AgNO3与(NH4)2Fe(SO4)2的反应,实验操作和实验现象如下:
已知AgSCN为难溶于水的白色沉淀。下列说法错误的是 ( )
A.试管②中生成的白色沉淀可能是Ag2SO4
B.试管②中产生银镜的离子方程式为Ag++Fe2+Ag↓+Fe3+
C.试管③中,振荡后红色消失是因为Ag+与SCN-生成AgSCN,使平衡Fe3++3SCN- Fe(SCN)3逆向移动
D.若将试管③中局部变红的溶液小心分离出来并向其中加入少量KCl固体,溶液的颜色会变浅甚至消失
【解析】选D。AgNO3与(NH4)2Fe(SO4)2反应生成的Ag2SO4为白色沉淀,A项正确。根据反应物的性质分析,①→②的过程中生成单质银可能是Ag+与Fe2+发生了氧化还原反应,B项正确。由试管①中AgNO3与(NH4)2Fe(SO4)2的量可知Ag+过量,故试管③中,振荡后红色消失是因为Ag+与SCN-生成AgSCN,使平衡Fe3++3SCN- Fe(SCN)3逆向移动,C项正确。若向含有KSCN的氯化铁溶液中加入少量KCl固体,对平衡Fe3++3SCN-Fe(SCN)3无影响,溶液的颜色不变,D项错误。
4.(2019·濮阳模拟)已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4) =9.0×10-12,某溶液中含有Cl-, Br-和Cr,浓度均为0.010 mo1·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Cl- 、Br-、Cr B.Cr、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、Cr D.Br- 、Cr、Cl-
【解析】选C。析出沉淀时,AgCl溶液中c(Ag+)==mol·L-1 =1.56×10-8 mol·L-1;AgBr溶液中c(Ag+)== mol·L-1=7.7×
10-11 mol·L-1;Ag2CrO4溶液中c(Ag+)== mol·L-1=3×
10-5 mol·L-1;c(Ag+)越小,则越先生成沉淀,所以这三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、Cr,C项正确。
5.可溶性钡盐有毒,医院中常用硫酸钡这种钡盐作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时,除催吐外,还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知:某温度下,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9;Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。下列推断正确的是 ( )
A.不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)
B.抢救钡离子中毒患者时,若没有硫酸钠,可以用碳酸钠溶液代替
C.若误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒
D.可以用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃
【解析】选D。胃液中为盐酸环境,难溶的碳酸盐在胃液中会溶解,故A、B错误;硫酸钡作内服造影剂,说明硫酸钡电离出的钡离子浓度是安全的,此时c(Ba2+)
==1.05×10-5mol·L-1>1.0×10-5mol·L-1,故误饮c(Ba2+)=1.0
×10-5mol·L-1的溶液时,不会引起钡离子中毒,故C错误;用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液洗胃时,胃液中:c(Ba2+)== mol·L-1=3.1×10-10mol·L-1
<1.05×10-5mol·L-1,故D正确。
6.(2019·潍坊模拟)溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.溴酸银的溶解是放热过程
B.温度升高时溴酸银溶解速度加快
C.60 ℃时溴酸银的Ksp约等于6×10-4
D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯
【解析】选A。随着温度升高溶解度逐渐增大,所以溴酸银的溶解是吸热过程,A选项错误;温度升高时,溴酸银溶解度增大,所以温度升高时溴酸银的溶解速度加快,B选项正确;C选项,60 ℃时1 L水中约溶解6 g AgBrO3,c(Ag+)=c(Br)
=c(AgBrO3)=≈0.025 mol·L-1,Ksp=c(Ag+)·c(Br)≈6×10-4,正确;根据图象可知,溴酸银的溶解度受温度的影响不大,而硝酸钾的溶解度受温度影响较大,所以硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯。
7.(2019·长沙模拟)已知:pAg=-lg{c(Ag+)},KspAgCl=1×10-12如图是向10 mL AgNO3溶液中逐渐加入0.1mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位mL)变化的图象(实线)。根据图象所得下列结论正确的是
( )
(提示:KspAgCl>KspAgI)
A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L-1
B.图中x点的坐标为(100,6 )
C.图中x点表示溶液中Ag+ 被恰好完全沉淀
D.把0.1 mol·L-1的NaCl换成0.1 mol·L-1NaI则图象在终点后变为虚线部分
【解析】选B。当氯化钠溶液的体积是0时,pAg=0,所以硝酸银溶液的浓度是
1.0 mol·L-1的,A错误;pAg=6时,二者恰好反应,所以氯化钠溶液的体积是
100 mL,B正确;当溶液中离子的浓度小于1.0×10-5mol·L-1时即可以认为沉淀达到完全,而x点溶液中银离子的浓度是1.0×10-5mol·L-1,C错误;由于碘化银的溶解度小于氯化银的,所以如果换成0.1 mol·L-1 NaI,则图象在终点后变为应该再实线的左侧,D错误。
二、非选择题
8.(2019·南昌模拟)已知25℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20。
(1)某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,如要生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH,使之大于________。
(2)要使0.2 mol·L-1 CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(使Cu2+浓度降至原来的千分之一),则应向溶液里加入NaOH溶液,使溶液的pH为________。
【解析】 (1)根据题意:当c(Cu2+)·c(OH-)2=2×10-20时开始出现沉淀,则c(OH-)= = =10-9 mol·L-1,c(H+)=10-5 mol·L-1,pH=5,所以要生成Cu(OH)2沉淀,应调整pH>5。
(2)要使Cu2+浓度降至0.2 mol·L-1/1 000=2×10-4 mol·L-1,c(OH-)==
10-8 mol·L-1,c(H+)=10-6 mol·L-1。此时溶液的pH=6。
答案: (1)5 (2)6
9.(2019·武汉模拟)某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。已知:
物质
BaSO4
BaCO3
AgI
AgCl
溶解度/g
(20℃)
2.4×10-4
1.4×10-3
3.0×10-7
1.5×10-4
(1)探究 BaCO3和 BaSO4之间的转化
试剂A
试剂B
试剂C
加入盐酸后的现象
实验Ⅰ
BaCl2
Na2CO3
Na2SO4
……
实验Ⅱ
Na2SO4
Na2CO3
有少量气泡产生,
沉淀部分溶解
①实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,__________ ______。
②实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是 ____________________。
③实验Ⅱ 中加入试剂C后,沉淀转化的平衡常数表达式K=________。
(2)探究AgCl和AgI之间的转化
实验Ⅲ:
实验 Ⅳ:在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:a>c>b >0)。
装置
步骤
电压表读数
ⅰ.如图连接装置并加入试剂,闭合K
a
ⅱ.向B中滴入AgNO3(aq),至沉淀完全
b
ⅲ.再向B中投入一定量NaCl(s)
c
ⅳ.重复ⅰ,再向B中加入与ⅲ等量的NaCl(s)
d
注:其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。
①实验Ⅲ证明了AgCl转化为AgI,甲溶液可以是 (填字母)。
a.AgNO3溶液 b.NaCl溶液 C.KI溶液
②实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中石墨上的电极反应式是 ____________________。
③结合信息,解释实验Ⅳ中b
(3)综合实验Ⅰ～Ⅳ,可得出的结论是 ____________________。
【解析】(1)①因为BaCO3能溶于盐酸,而BaSO4不溶于盐酸,实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,则加入盐酸后,沉淀不溶解或无明显现象。②实验Ⅱ是BaCl2溶液中先加入Na2SO4溶液,生成BaSO4和NaCl,再加入Na2CO3溶液,根据有少量气泡产生,沉淀部分溶解,说明沉淀为BaSO4、BaCO3,加入盐酸发生BaCO3和盐酸的反应,离子方程式为BaCO3+2H+Ba2++CO2↑+H2O。③沉淀转化的离子方程式为BaSO4(s) +C(aq)BaCO3(s)+S(aq),其平衡常数表达式K=。(2)①证明AgCl转化为AgI,向AgCl的饱和溶液或悬浊液中加入KI溶液,获得AgCl的饱和溶液或悬浊液时NaCl相对于AgNO3过量,因此向2 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液中滴入3滴AgNO3溶液,故甲溶液可以是NaCl 溶液。②实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中为
0.01 mol·L-1的KI溶液,A中为0.1 mol·L-1的AgNO3溶液,Ag+具有氧化性,作原电池的正极,I-具有还原性,作原电池的负极,所以B中石墨上的电极反应式是2I--2e-I2。③B中加入AgNO3溶液后,产生AgI沉淀,使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱,根据已知其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大,而离子的浓度越大,离子的氧化性(或还原性)强。 所以实验Ⅳ中b
(3)综合实验Ⅰ～Ⅳ,可得出溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀,反之则不易;溶解度差别越大,由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀越难实现。
答案:(1)①沉淀不溶解,无气泡产生
②BaCO3+2H+Ba2++CO2↑+H2O
③
(2)①b
②2I--2e-I2
③由于生成AgI沉淀使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱,原电池的电压减小
④实验步骤ⅳ表明Cl-本身对该原电池电压无影响,实验步骤ⅲ中c>b,说明加入Cl-使c(I-)增大,证明发生了AgI+Cl-AgCl+I-
(3)溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀,反之则不易;溶解度差别越大,由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀越难实现
一、选择题
1.(2019·丽水模拟)在下列液体中,BaSO4的溶解度最大的是 ( )
A.1 mol·L-1硫酸溶液
B.2 mol·L-1硫酸溶液
C.纯水
D.0.1 mol·L-1硫酸溶液
【解析】选C。能使BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq)平衡发生右移的因素,都能使BaSO4的溶解度增大,加入H2SO4溶液,由于同离子效应,使得平衡左移,故选C项。
2.(2018·全国卷Ⅲ)用0.100 mol·L-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是 ( )
A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10
B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)
C.相同实验条件下,若改为0.040 0 mol·L-1 Cl-,反应终点c移到a
D.相同实验条件下,若改为0.050 0 mol·L-1 Br-,反应终点c向b方向移动
【解析】选C。选取横坐标为50 mL的点,此时向50 mL 0.050 0 mol·L-1的Cl-溶液中,加入了50 mL 0.100 mol·L-1的AgNO3溶液,所以计算出此时溶液中过量的Ag+浓度为0.025 mol·L-1(按照银离子和氯离子1∶1沉淀,同时不要忘记溶液体积变为原来的2倍),由图示得到此时Cl-浓度约为1×10-8 mol·L-1(实际稍小),所以Ksp(AgCl)约为0.025×10-8=2.5×10-10,所以其数量级为10-10,故A说法正确;B项在坐标图中曲线表示沉淀溶解平衡曲线,每个点都满足c(Ag+)×c(Cl-) =Ksp,故B正确;C项若c(Cl-)=0.0400 mol·L-1,则滴定终点是AgNO3体积为20 mL处,而图中a点对应的横坐标AgNO3体积为15 mL,故C错误;D项AgCl在水中的溶解度大于AgBr,故滴定终点时横坐标相同,而-lgc(Br-)>-lgc(Cl-),即在c点的上方,故D说法正确。
3.(2019·南京模拟)往含I-和Cl-的稀溶液中滴入AgNO3溶液,沉淀的质量与加入AgNO3溶液体积的关系如图所示。则原溶液中的比值为 ( )
A. B. C. D.
【解析】选C。根据I-+Ag+AgI↓(黄色),Cl-+Ag+AgCl↓(白色),结合图示,可知I-、Cl-消耗AgNO3溶液的体积分别为V1、(V2-V1),因此在原溶液中= 。
4.(2019·连云港模拟)下表是五种银盐的溶度积常数(25 ℃):
化学式
AgCl
Ag2SO4
Ag2S
AgBr
AgI
溶度积
1.8×10-10
1.4×10-5
6.3×10-50
7.7×10-13
8.5×10-16
下列说法错误的是 ( )
A.五种物质在常温下溶解度最大的是Ag2SO4
B.将氯化银溶于水后,向其中加入Na2S,则可以生成黑色沉淀
C.氯化银、溴化银和碘化银三种物质在常温下的溶解度按氯、溴、碘的顺序减小
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
【解析】选D。混合液中c(S)×c2(Ag+)= mol·L-1× mol2·L-2≈1×10-7 mol3·L-3,因为1×10-7<1.4×10-5,所以溶液中不会产生Ag2SO4沉淀。
5.(2019·德州模拟)Cu(OH)2在水中存在着沉淀溶解平衡:Cu(OH)2(s)Cu2+(aq) +2OH-(aq),在常温下,Ksp=2×10-20 mol3·L-3。某CuSO4溶液中,c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀,需要向CuSO4溶液中加入碱来调节pH(溶液体积变化可忽略),使溶液的pH大于 ( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【解析】选D。Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),其中Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-)。若要生成Cu(OH)2沉淀,则c (Cu2+)·c2(OH-)>Ksp,故c(OH-)>= mol·
L-1=1×10-9 mol·L-1,则c(H+)<1×10-5 mol·L-1,因此pH应大于5。
6.(2019·广州模拟)已知:25 ℃时,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-18,Ka(HCOOH)=1.0× 10-4。该温度下,下列说法错误的是 ( )
A.HCOO-的水解常数为1.0×10-10
B.Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中,c(Zn2+)>1.0×10-6 mol·L-1
C.向Zn(OH)2悬浊液中加入HCOOH,溶液中c(Zn2+)增大
D.Zn(OH)2(s)+2HCOOH(aq)Zn2+(aq) +2HCOO-(aq)+2H2O(l)的平衡常数K=100
【解析】选B。A.HCOO-的水解常数为==1.0×10-10,A正确;B.设Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中c(Zn2+)为x,则溶液中c(OH-)=2x,x×(2x)2=
Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-18,解得x= mol·L-1<1.0×10-6 mol·L-1,B错误; C.Zn(OH)2悬浊液中存在溶解平衡Zn(OH)2(s) Zn2+(aq)+2OH-(aq),加入HCOOH中和氢氧根离子,使平衡正向移动,溶液中c(Zn2+)增大,C正确;D.Zn(OH)2(s) +2HCOOH(aq)Zn2+(aq) +2HCOO-(aq)+2H2O(l)的平衡常数K= ==(HCOOH)·Ksp[Zn(OH)2]/=100,D正确。
7.(2019·长沙模拟)已知25 ℃时一些难溶物质的溶度积常数如下:
化学式
Zn(OH)2
ZnS
AgCl
溶度积
5×10-17
2.5×10-22
1.8×10-10
化学式
Ag2S
MgCO3
Mg(OH)2
溶度积
6.3×10-50
6.8×10-6
1.8×10-11
根据上表数据,判断下列化学方程式不正确的是 ( )
A.2AgCl+Na2S2NaCl+Ag2S
B.MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑
C.ZnS+2H2OZn(OH)2↓+H2S↑
D.Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
【解析】选C。根据溶度积常数可知,溶解度:ZnS
A.图象中a 、c两点的溶度积Ksp(a)
C.SrSO4的溶解度随温度升高而增大
D.313 K时,b点对应的溶液为饱和溶液,d点对应的溶液为不饱和溶液
【解析】选B。溶度积常数只与温度有关,图象中a、c两点在同一等温线上,因此溶度积相等,A项错误;根据363 K时lg[c(S)]=-1.60,lg[c(Sr2+)]=-1.60,即c(S)=c(Sr2+)=10-1.60,故Ksp(SrSO4)=c(S)·c(Sr2+)=10-3.20,B项正确;根据图示,温度升高时lg[c(S)]·lg[c(Sr2+)]减小,则Ksp(SrSO4)减小,故溶解度减小,C项错误;313 K时,b点在曲线下方,则c(S)·c(Sr2+)
二、非选择题
9.一溶液中含有Fe3+和Fe2+,它们的浓度都是0.050 mol·L-1。如果要求Fe3+沉淀完全而Fe2+不生成沉淀Fe(OH)2,需控制pH在何范围?
已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.1×10-36,Ksp[Fe(OH)2]=1.64×10-14
(提示:当某离子浓度小于10-5 mol·L-1时可以认为该离子沉淀完全了)
【解析】Fe3+沉淀完全时,c(Fe3+)为1×10-5 mol·L-1,则Fe3+沉淀完全时所需的c(OH-)为c(OH-)= mol·L-1= mol·L-1≈4.8×10-11 mol·L-1,
pH=14-pOH=14-10.3=3.7;Fe2+开始沉淀时所需c(OH-)为c(OH-)=
= mol·L-1≈5.7×10-7 mol·L-1,pH=14-pOH=14-6.2=7.8,因此,溶液的pH控制在3.7～7.8之间,可使Fe3+沉淀完全而Fe2+不沉淀。
答案:溶液的pH控制在3.7～7.8之间。
10.(2019·南京模拟)以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。
表1 几种砷酸盐的Ksp
难溶物
Ksp
Ca3(AsO4)2
6.8×10-19
AlAsO4
1.6×10-16
FeAsO4
5.7×10-21
表2 工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物
H2SO4
As
浓度
28.42 g·L-1
1.6 g·L-1
排放标准
pH 6～9
0.5 mg·L-1
回答以下问题:
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)=________mol·L-1。
(2)写出难溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表达式:Ksp[Ca3(AsO4)2]=________,若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol·L-1,c(As)的最大是________mol·L-1。
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸),写出该反应的离子方程式__________________。
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为________;
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为 __________________。
【解析】(1)根据28.42 g·L-1可知,硫酸的浓度是28.42÷98mol·L-1=0.29 mol·L-1。 (2)根据浓度积常数的表达式可知,Ksp[Ca3(AsO4)2]=c3(Ca2+)·c2(As)。若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.0×10-4mol·L-1,则根据浓度积常数可知,c(As)分别是1.6×10-11mol·L-1、5.7×10-17mol·L-1。所以最大值不能超过5.7× 10-17mol·L-1。 (3)二氧化锰的还原产物是Mn2+,所以方程式为2H++MnO2+H3AsO3 H3AsO4+Mn2++H2O。
(4)①由于废水中含有硫酸,所以最先生成的沉淀是硫酸钙沉淀。②由于H3AsO4是弱酸,所以当溶液中pH调节到8左右时As浓度增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀。
答案:(1)0.29 (2)c3(Ca2+)·c2(As) 5.7×10-17
(3)2H++MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2-+H2O
(4)①CaSO4 ②H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右时As浓度增大, Ca3(AsO4)2开始沉淀
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