高中第3节 沉淀溶解平衡巩固练习

课时分层作业(十九)　沉淀溶解平衡

 (建议用时：40分钟)

[合格过关练]

1．在一定温度下，Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡：Mg(OH)2(s)

Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)。若使固体Mg(OH)2的量减少，而且c平(Mg2＋)不变，则可采取的措施是(　　)

A．加MgCl2 B．加H2O

C．加NaOH D．加HCl

B　[加入水后，只要Mg(OH)2固体没有完全溶解，水溶液一定为饱和溶液，c平(Mg2＋)不变。]

2．向ZnSO4溶液中加入Na2S溶液，得到白色沉淀，然后向白色沉淀中滴加CuSO4溶液，发现沉淀变为黑色，则下列说法不正确的是(　　)

A．白色沉淀为ZnS，黑色沉淀为CuS

B．上述现象说明ZnS的Ksp小于CuS的Ksp

C．利用该原理可实现一种沉淀转化为更难溶的沉淀

D．该过程破坏了ZnS的溶解平衡

B　[由题意可知ZnS转化为CuS，则Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)。]

3．一定温度下，在100 mL 0.01 mol·L－1的KCl溶液中，加入1 mL 0.01

mol·L－1的AgNO3溶液，下列说法正确的是(该温度下AgCl的Ksp＝1.8×10－10 mol2·L－2)(　　)

A．有AgCl沉淀析出

B．无AgCl沉淀析出

C．无法确定是否有沉淀析出

D．有沉淀析出但不是AgCl沉淀

A　[由于Q＝c(Ag＋)·c(Cl－)≈ mol·L－1×0.01 mol·L－1＝1×10－6mol2·L－2＞Ksp，故应有AgCl沉淀析出。]

4．已知在25 ℃时一些难溶物质的溶度积常数如下：

根据上表数据，判断下列化学方程式不正确的是(　　)

A．2AgCl＋Na2S===2NaCl＋Ag2S

B．MgCO3＋H2O===Mg(OH)2＋CO2↑

C．ZnS＋2H2O===Zn(OH)2↓＋H2S↑

D．Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O

C　[根据溶度积常数可知，溶解度：Ksp(ZnS)＜Ksp[Zn(OH)2]，由于发生复分解反应时生成溶解度更小的物质，故C不正确。]

5．在BaSO4饱和溶液中加入少量的BaCl2溶液产生BaSO4沉淀，若以Ksp表示BaSO4的溶度积常数，则平衡后的溶液中(　　)

A．c(Ba2＋)＝c(SO)＝

B．c(Ba2＋)·c(SO)＞Ksp，c(Ba2＋)＝c(SO)

C．c(Ba2＋)·c(SO)＝Ksp，c(Ba2＋)＞c(SO)

D．c(Ba2＋)·c(SO)≠Ksp，c(Ba2＋)＜c(SO)

C　[在BaSO4饱和溶液中加入少量的BaCl2溶液，原溶解平衡：

BaSO4(s) Ba2＋(aq)＋SO(aq)向左移动，则达到新平衡时，溶液中c(Ba2＋)＞c(SO)；由于温度不变，所以溶液中Ksp＝c平(Ba2＋)·c平(SO)不变，C项正确。]

6．向10 mL NaCl溶液中滴加1滴硝酸银溶液，出现白色沉淀，继续滴加1滴碘化钾溶液，沉淀转化为黄色，再滴入1滴硫化钠溶液，沉淀又转化为黑色，已知上述溶液的物质的量浓度均为0.1 mol·L－1，分析沉淀的溶解度关系(　　)

A．AgCl>AgI>Ag2S   B．AgCl>Ag2S>AgI

C．Ag2S>AgI>AgCl D．无法判断

A　[一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。向10 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀AgCl，继续滴加一滴KI溶液，沉淀转化为黄色的AgI，再滴加一滴Na2S溶液，沉淀又转化为黑色的Ag2S，根据上述沉淀转化过程可知，沉淀溶解度大小关系为AgCl>AgI>Ag2S，A项正确。]

7．(双选)已知：①t ℃时AgCl的Ksp为2×10－10 mol2·L－2；②在t ℃时，Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．t ℃时，Ag2CrO4的Ksp为1×10－12 mol3·L－3

B．在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4固体，可使溶液由Y点到X点

C．t ℃时，反应Ag2CrO4(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋CrO(aq)的平衡常数K＝2.5×107 (mol·L－1)－1

D．t ℃时，用0.01 mol·L－1 AgNO3溶液滴定20 mL 0.01 mol·L－1 KCl和0.01 mol·L－1 K2CrO4的混合溶液，CrO先沉淀

AC　[Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO(aq)，根据图像曲线上的数据结合溶度积常数概念计算得到Ksp(Ag2CrO4)＝c(Ag＋)·c平(CrO)＝(10－3)2×10－6 mol3·L－3＝10－12 mol3·L－3，A正确，在Ag2CrO4饱和溶液中加入K2CrO4固体，可使沉淀溶解平衡逆向移动，则溶液中c(CrO)增大，

c(Ag＋)减小，不可能由Y点到X点，B错误；在t ℃时，Ag2CrO4(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋CrO(aq)的平衡常数K＝＝＝＝ (mol·L－1)－1＝2.5×107 (mol·L－1)－1，C正确；混合溶液中c(Cl－)＝0.01 mol·L－1，c(CrO)＝0.01 mol·L－1，向其中滴加0.01 mol·L－1 AgNO3溶液，开始生成AgCl沉淀时所需c平(Ag＋)＝＝ mol·L－1＝2×10－8 mol·L－1，开始生成Ag2CrO4沉淀时所需c平(Ag＋)＝＝ mol·L－1＝10－5 mol·L－1>2×10－8 mol·L－1，故先析出氯化银沉淀，D错误。]

8．要使工业废水中的重金属离子Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与某些离子形成的化合物的溶解度如下：

由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为(　　)

A．硫化物   B．硫酸盐

C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可

A　[要将Pb2＋沉淀，就要使其形成溶解度较小的物质，由表中数据可知，PbS的溶解度最小，故所用沉淀剂最好为硫化物。]

9．下列说法正确的是(　　)

A．向AgI沉淀中加入饱和KCl溶液，有白色沉淀生成，说明AgCl比AgI更难溶

B．向浓度均为0.1 mol·L－1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，若先生成蓝色Cu(OH)2沉淀，则Ksp[Mg(OH)2]＜Ksp[Cu(OH)2]

C．向BaSO4饱和溶液中加入饱和Na2CO3溶液，有白色沉淀产生，说明Ksp(BaSO4)大于Ksp(BaCO3)

D．向1 mL 0.2 mol·L－1的NaOH溶液中滴入1 mL 0.1 mol·L－1的MgCl2溶液，产生白色沉淀后，再滴加2滴0.1 mol·L－1的FeCl3溶液，又生成红褐色沉淀，说明在相同温度下的溶解度：Mg(OH)2＞Fe(OH)3

D　[A项，加入饱和KCl溶液，c(Cl－)比较大，会导致c(Cl－)·c(Ag＋)＞Ksp(AgCl)，不能说明AgCl比AgI更难溶，错误；B项能说明Ksp[Mg(OH)2]＞Ksp[Cu(OH)2]，错误；C项；加入饱和Na2CO3溶液，c(CO)比较大，会导致c(CO)·c(Ba2＋)＞Ksp(BaCO3)，不能说明Ksp(BaSO4)大于Ksp(BaCO3)，错误；D项，加入FeCl3溶液后，白色沉淀转化为红褐色沉淀，说明在相同温度下的溶解度：Mg(OH)2＞Fe(OH)3，正确。]

10．含有Cl－、Br－、I－的某溶液中三种离子的浓度均为0.1 mol·L－1，已知AgCl、AgBr、AgI的溶度积分别为1.6×10－10mol2·L－2、4.1×10－15mol2·L－2、1.5×10－16mol2·L－2，现向该溶液中逐滴加入AgNO3溶液，回答下列问题：

(1)首先析出的沉淀是________，析出沉淀的离子方程式为_____________，

用沉淀溶解平衡理论解释首先析出此沉淀的原因：________________________

___________________________________________________________________。

(2)最后析出的沉淀是_______，析出沉淀的离子方程式为____________。

[解析]　(1)由于AgI的Ksp最小，故先析出AgI沉淀。(2)由于AgCl的Ksp最大，故加入AgNO3溶液后，先析出AgI，再析出AgBr，最后析出AgCl。

[答案]　(1)AgI　Ag＋＋I－===AgI↓　AgI的Ksp最小，使溶解平衡AgI(s)Ag＋(aq)＋I－(aq)向左移，所需c(Ag＋)最小

(2)AgCl　Ag＋＋Cl－===AgCl↓

11．(1)对于Ag2S(s)2Ag＋(aq)＋S2－(aq)，其Ksp的表达式为_____________。

(2)下列说法不正确的是________(填序号)。

①用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗AgCl少

②一般来说，物质的溶解度随温度的升高而增加，故物质的溶解过程大多是吸热过程

③对于Al(OH)3(s)Al3＋(aq)＋3OH－(aq)和Al(OH)3Al3＋＋3OH－，前者为溶解平衡，后者为电离平衡

④除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用CO好，说明Mg(OH)2的溶解度比MgCO3大

⑤沉淀反应中常加入过量的沉淀剂，其目的是使沉淀更完全

(3)如何除去Mg(OH)2中混有的Ca(OH)2{已知Ksp[Mg(OH)2]<Ksp[Ca(OH)2]}？_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

[解析]　(1)由溶度积的概念可直接写出。(2)①Cl－抑制了AgCl的溶解，①正确；②物质的溶解过程大多是吸热过程，②正确；③正确；④除去溶液中的

Mg2＋，用OH－沉淀比用CO好，是因为Mg(OH)2的Ksp更小，使溶液中剩余的Mg2＋更少，④错误；⑤正确。(3)根据沉淀的转化原理可知，向其中加入Mg2＋即可。

[答案]　(1)Ksp＝c(Ag＋)·c平(S2－)

(2)④

(3)加足量MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，洗涤，干燥即得纯Mg(OH)2

12．已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12mol3·L－3，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20mol3·L－3，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39mol4·L－4，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×

10－33mol4·L－4。

(1)①25 ℃时，向浓度均为0.1 mol·L－1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成__________________________________________(填化学式)沉淀。

②将MgCl2、AlCl3的混合溶液(A)与过量氨水(B)反应，为使Mg2＋、Al3＋同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入________(填“A”或“B”)，再滴加另一反应物。

(2)①25 ℃时，Fe3＋发生水解反应Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，该反应的平衡常数为_________________________________________________________。

②25 ℃时，若向FeCl3溶液中加入一定量的石灰水来调节溶液的pH，可得到红褐色沉淀。若调节后溶液的pH为5，则溶液中Fe3＋的浓度为_____________。

(3)溶液中金属离子的物质的量浓度低于1.0×10－5mol·L－1时，可认为已沉淀完全。现向一定浓度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水，当Fe3＋恰好完全沉淀时，测得c(Al3＋)＝0.2 mol·L－1，此时所得沉淀中________(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3。

[解析]　(1)①因为Ksp[Mg(OH)2]＞Ksp[Cu(OH)2]，生成Cu(OH)2所需要的c平(OH－)小于生成Mg(OH)2所需要的c平(OH－)，因此先生成Cu(OH)2沉淀。②若要使Mg2＋、Al3＋同时生成沉淀，则应先加入氨水。

(2)①K＝＝＝＝

(mol·L－1)2≈3.85×10－4 (mol·L－1)2。②pH＝5时，c平(Fe3＋)＝＝ mol·L－1＝2.6×10－12mol·L－1。

(3)Fe3＋恰好完全沉淀时，c(OH－)＝＝ mol3·L－3＝2.6×10－34mol3·L－3，c(Al3＋)·c3(OH－)＝0.2×2.6×10－34mol4·L－4＝5.2×10－35

mol4·L－4＜Ksp[Al(OH)3]，所以没有生成Al(OH)3沉淀。

[答案]　(1)①Cu(OH)2　②B　(2)①3.85×10－4

②2.6×10－12mol·L－1　(3)不含有

[素养培优练]

13．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＝2×10－20mol3·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

D　[Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，其中Ksp＝c平(Cu2＋)·c(OH－)。若要生成Cu(OH)2沉淀，则c(Cu2＋)·c2(OH－)＞Ksp，故c(OH－)＞＝mol·L－1，故c(OH－)＞1×10－9mol·L－1，则c(H＋)＜1×10－5mol·L－1，因此pH应大于5。]

14．已知25 ℃时，电离常数Ka(HF)＝3.6×10－4 mol·L－1，溶度积常数Ksp(CaF2)＝1.46×10－10 mol3·L－3。现向1 L 0.2 mol·L－1 HF溶液中加入1 L 0.2 mol·L－1 CaCl2溶液，则下列说法中正确的是(　　)

A．25 ℃时，0.1 mol·L－1 HF溶液的pH＝1

B．Ksp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化

C．该体系中Ksp(CaF2)＝

D．该体系中有CaF2沉淀产生

D　[氟化氢为弱酸，在水溶液中不能完全电离，则25 ℃时，0.1 mol·L－1 HF溶液的pH>1，A错误；Ksp只与温度有关，则Ksp(CaF2)只是温度的函数，与浓度无关，B错误；温度不变时，电离常数和溶度积常数均不变，Ka(HF)＝3.6×10－4 mol·L－1，Ksp(CaF2)＝1.46×10－10 mol3·L－3，Ka(HF)·Ksp(CaF2)≠1，C错误；两溶液混合后，钙离子浓度为0.1 mol·L－1，c平(F－)＝＝6×10－3

mol·L－1，则Q＝c2(F－)·c(Ca2＋)＝(6×10－3)2×0.1＝3.6×10－6 mol3·L－3>Ksp(CaF2)，说明有沉淀生成，D正确。]

15．一定温度下，金属硫化物的沉淀溶解平衡曲线如图所示。纵坐标p(Mn＋)表示－lg c平(Mn＋)，横坐标p(S2－)表示－lg c平(S2－)，下列说法不正确的是    (　　)

A．该温度下，Ag2S的Ksp＝1.6×10－49 mol3·L－3

B．该温度下，溶解度的大小关系为NiS>SnS

C．SnS和NiS的饱和溶液中＝104

D．向含有等物质的量浓度的Ag＋、Ni2＋、Sn2＋的溶液中加入饱和Na2S溶液，则析出沉淀的先后顺序为Ag2S、SnS、NiS

C　[由a(30,10－lg 4)可知，当c平(S2－)＝10－30 mol·L－1时，c平(Ag＋)＝

10－(10－lg 4) mol·L－1＝4×10－10 mol·L－1，Ksp(Ag2S)＝c(Ag＋)·c平(S2－)＝(4×

10－10)2×10－30 mol3·L－3＝1.6×10－49 mol3·L－3，A正确；由SnS、NiS的沉淀溶解平衡曲线可知，当两条曲线表示的c平(S2－)相同时，对应的c平(Ni2＋)>c平(Sn2＋)，由于SnS和NiS沉淀类型相同，则溶解度的大小关系为NiS>SnS，B正确；利用NiS的溶解平衡曲线上b点数据，则Ksp(NiS)＝c平(Ni2＋)·c平(S2－)＝10－6×10－15 mol2·L－2＝10－21 mol2·L－2，同理可得Ksp(SnS)＝c平(Sn2＋)·c平(S2－)＝10－25×100 mol2·L－2＝10－25 mol2·L－2，SnS和NiS的饱和溶液中＝＝＝10－4，C错误；假设溶液中Ag＋、Ni2＋与Sn2＋的浓度均为0.1 mol·L－1，分别生成Ag2S、NiS与SnS沉淀时，需要的c平(S2－)分别为1.6×10－47 mol·L－1、10－20

mol·L－1、10－24 mol·L－1，因此生成沉淀的先后顺序为Ag2S、SnS与NiS，D正确。]

16．某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高，为控制砷的排放，可采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表。请回答以下问题：

表1　几种盐的Ksp

表2　工厂污染物排放浓度及允许排放标准

(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c平(H2SO4)＝____mol·L－1。

(2)若酸性废水中Fe3＋的浓度为1.0×10－4mol·L－1，则c平(AsO)＝________mol·L－1。

(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(弱酸H3AsO3)不易沉降，可投入MnO2先将其氧化成五价砷(弱酸H3AsO4)，此时MnO2被还原为Mn2＋，该反应的离子方程式为______________________________________________________________。

(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的形式沉降。

①将pH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，原因为__________________

________________________________________________________________。

③砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25 ℃)为Ka1＝5.6×10－3mol·L－1，Ka2＝1.7×10－7mol·L－1，Ka3＝4.0×10－12mol·L－1，第三步电离的平衡常数表达式为Ka3＝______________，Na3AsO4第一步水解的离子方程式为AsO＋H2OHAsO＋OH－，该步水解的平衡常数(25 ℃)为___________________。

[解析]　(1)c平(H2SO4)＝＝0.3 mol·L－1。

(2)c平(AsO)＝mol·L－1＝5.7×10－17mol·L－1。(3)利用化合价升降原理配平相关方程式，即可得出离子方程式为2H＋＋MnO2＋H3AsO3===H3AsO4＋Mn2＋＋H2O。(4)①由于H2SO4是强酸，废水中c平(SO)较大，所以当pH＝2时，生成的沉淀为CaSO4，②H3AsO4为弱酸，当pH较小时，抑制了H3AsO4的电离，

c平(AsO)较小，不易形成Ca3(AsO4)2沉淀，当pH≈8时，AsO的浓度增大，容易形成Ca3(AsO4)2沉淀。③H3AsO4的第一步电离为H3AsO4H＋＋H2AsO，第二步电离为H2AsOH＋＋HAsO，第三步电离为HAsOH＋＋AsO，Ka3＝。AsO第一步水解的平衡常数Kh＝＝＝＝＝＝2.5×10－3mol·L－1。

[答案]　(1)①0.3　(2)5.7×10－17

(3)2H＋＋MnO2＋H3AsO3===H3AsO4＋Mn2＋＋H2O

(4)①CaSO4　②H3AsO4是弱酸，当溶液pH调节到8左右，c(AsO)增大，容易形成Ca3(AsO4)2沉淀或pH增大，促进H3AsO4电离，c(AsO)增大，Q＝

c3(Ca2＋)·c2(AsO)＞Ksp[Ca3(AsO4)2]，Ca3(AsO4)2才开始沉淀　

③　2.5×10－3mol·L－1