选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡第2课时课时练习

第2课时　沉淀溶解平衡的应用

基础过关练

题组一　沉淀的生成与溶解

1.(2020重庆一中高二上期末)已知25 ℃时,FeS、CuS的Ksp分别为6.3×10-18、1.3×10-36,H2S的电离平衡常数Ka1=9.1×10-8、Ka2=1.1×10-12,下列有关说法正确的是              (　　)

A.除去工业废水中的Cu2+可以选用FeS作沉淀剂

B.将足量CuSO4固体溶解在0.1 mol/L H2S溶液中,Cu2+的最大浓度为1.3×10-35 mol/L

C.因为H2SO4是强酸,所以反应CuSO4+H2S CuS↓+H2SO4不能发生

D.向H2S的饱和溶液中通入少量SO2气体,溶液的酸性增强

2.(2021黑龙江哈尔滨期中)工业生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2++MnS CuS+Mn2+,下列说法错误的是              (　　)

A.该反应达平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+)

B.MnS的Ksp比CuS的Ksp大

C.往平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)变大

D.该反应的平衡常数K=

题组二　沉淀的转化

3.已知:Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),在有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液,产生的实验现象是              (　　)

A.固体逐渐溶解,最后消失

B.固体由白色变为黑色

C.固体颜色变化但质量不变

D.固体逐渐增多,但颜色不变

4.(2020陕西西安中学高二期末)往锅炉中注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸去除,下列叙述中正确的是              (　　)

A.温度升高,Na2CO3溶液的KW增大,c(OH-)减小

B.CaSO4能转化为CaCO3,说明Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)

C.CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶,是因为硫酸酸性强于盐酸

D.沉淀转化的离子方程式为C(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+S(aq)

5.(2021山西长治二中高二月考)某学生在实验室中进行如下实验:①向盛有1 mL 0.1 mol·L-1MgCl2溶液的试管中加1 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液,得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c。②向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,沉淀变为红褐色。下列分析不正确的是              (　　)

A.滤液b中不含有Mg2+

B.实验可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶

C.②中颜色变化说明Mg(OH)2转化为Fe(OH)3

D.浊液a中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)

题组三　沉淀溶解平衡在物质分离中的应用

6.(2020山东德州高二上期末)工业上常先以MnO2为原料制得粗MnCl2溶液,通过添加过量难溶电解质MnS,使溶液中含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀,再经蒸发、结晶,可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实,下列分析正确的是              (　　)

A.MnS的Ksp小于CuS、PbS、CdS等硫化物的Ksp

B.除杂试剂MnS也可用FeS代替

C.MnS与Cu2+反应的离子方程式是Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq)

D.整个过程中涉及的反应类型只有复分解反应

7.(2020河北石家庄二中高二上月考)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

8.(2021北京首师大第二附中高三月考)粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2+。提纯时,为了除去Fe2+,常加入少量H2O2,然后加入少量碱至溶液pH=4,可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。下列说法不正确的是              (　　)

A.溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4

B.加入H2O2,将Fe2+氧化,2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O

C.由于CuSO4的催化作用,会使部分H2O2分解而损失

D.调溶液pH=4的依据是Cu(OH)2比Fe(OH)3更难溶

能力提升练

题组一　沉淀溶解平衡的综合应用

1.(2020广东六校联盟高三上月考,)可溶性钡盐有毒,医院中常用无毒硫酸钡作为内服“钡餐”造影剂。医院抢救钡离子中毒者时,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,是因为碳酸钡比硫酸钡更难溶

B.可以用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃

C.抢救钡离子中毒者时,若没有硫酸钠也可以用碳酸钠溶液代替

D.误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒

2.(2020北京顺义一模,)某实验小组探究某温度下难溶电解质的溶解平衡,查得如下表资料,依据表中数据进行的预测不合理的是              (　　)

A.向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体,有浑浊出现

B.除去FeSO4溶液中的CuSO4,可选用FeS作沉淀剂

C.向含等物质的量MgCl2和FeCl3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先出现的沉淀是Mg(OH)2

D.向1 mL 0.1 mol·L-1 MgCl2溶液中滴加2 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液,取澄清溶液滴加2滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,有浑浊出现

3.(2021广东珠海第二中学期中,)Ⅰ.重金属离子对河流及海洋造成严重污染。某化工厂废水(pH=2.0,ρ≈1 g/mL)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度各约为0.01 mol·L-1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,有关数据如下:

(1)你认为往废水中投入　　　　(填字母),沉淀效果最好。 

A.NaOH　　　　　　　　B.Na2S

C.KI　　　　　　　　  D.Ca(OH)2

(2)常温下,如果用生石灰处理上述废水,使溶液的pH=8.0,处理后的废水中c(Pb2+)=　　　　mol/L。 

Ⅱ.为了研究难溶盐的沉淀溶解平衡和沉淀转化,某同学设计如下实验。回答下列问题:

已知:25 ℃,Ksp(AgI,黄色)=8.3×10-17,Ksp(AgSCN,白色)=1.0×10-12。

(3)步骤3中现象a是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)向50 mL 0.005 mol/L的AgNO3溶液中加入150 mL 0.005 mol/L的KSCN溶液,若混合后溶液体积为200 mL,则溶液中Ag+的浓度约为　　　　mol/L。 

题组二　沉淀溶解平衡与工艺流程

4.[2020福建福州八(县)市一中期末联考,]某科研小组设计出利用工业废酸(10%H2SO4)来堆浸某废弃的氧化铜锌矿,提取锌、铜元素,实现废弃物综合利用,方案如图所示:

各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。

请回答下列问题:

(1)加入A物质的目的是　　　　　　　　　　,物质A可使用下列物质中的　　　　(填字母)。 

A.酸性KMnO4溶液　　　　　　　B.O2　

C.H2O2溶液　　　　　　　      D.Cl2

(2)氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS,在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS)　　　　Ksp(ZnS)(填“>”“<”或“=”)。 

(3)反应生成海绵铜的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH,应控制pH的范围是　　　　。 

(5)写出NH4HCO3溶液与Zn2+反应生成Zn2(OH)2CO3的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(6)物质B可用于生产化肥,其化学式是　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.A　CuS比FeS难溶,除去工业废水中的Cu2+可以选用FeS作沉淀剂,A正确;H2S是弱酸,0.1 mol/L的H2S溶液中硫离子的最大浓度为0.1 mol/L,CuS的Ksp为1.3×10-36,所以溶液中Cu2+的最小浓度为1.3×10-35 mol/L,B错误;CuSO4+H2S CuS↓+H2SO4能够发生,C错误;H2S与SO2反应生成单质硫和水,氢离子浓度减小,溶液的酸性减弱,D错误。

2.A　该反应达平衡时,c(Mn2+)、c(Cu2+)不变,但不一定相等,A错误;用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+,利用的是CuS比MnS更难溶,所以MnS的Ksp比CuS的Ksp大,B正确;往平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Cu2+)增大,平衡正向移动,c(Mn2+)变大,C正确;该反应的平衡常数K===,D正确。

3.B　Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),则在ZnS饱和溶液中加CuSO4会使白色ZnS沉淀转化生成黑色CuS沉淀。

4.D　温度升高,促进水的电离,KW增大;温度升高,促进Na2CO3的水解,溶液中c(OH-)增大,A项错误。Ksp(CaCO3)<Ksp(CaSO4),B项错误。CaCO3与盐酸反应生成CO2,CaSO4与盐酸不满足复分解反应发生的条件,与酸性强弱无关,C项错误。反应的离子方程式为C(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+S(aq),D项正确。

5.A　实验①中得到Mg(OH)2悬浊液和NaCl溶液的混合物,经过滤得到的c为Mg(OH)2沉淀,Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),所得滤液b中含少量Mg2+,A项错误,D项正确;实验②中加入FeCl3溶液后Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,可证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶,B、C项正确。

6.C　通过添加过量难溶电解质MnS,使溶液中含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,属于沉淀的转化,由难溶的物质转化为更难溶的物质,MnS的Ksp大于CuS、PbS、CdS等硫化物的Ksp,A错误;除杂试剂MnS如用FeS代替,会引入新的杂质,B错误;MnS与Cu2+反应的离子方程式为Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq),C正确;工业上以MnO2制MnCl2,锰元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,沉淀的转化属于复分解反应,D错误。

7.A　向溶液中通入Cl2,可将Fe2+氧化为Fe3+;再加入纯净的CuO粉末调节pH为4~5,Fe3+可转化为Fe(OH)3而除去,A正确。在酸性溶液中H2S与Fe2+不反应,而H2S与Cu2+反应生成CuS沉淀,B错误。C项中的操作会引入新的杂质离子N,C错误。由金属的活动性Fe>Cu知,D错误。

8.D　为防止Cu2+水解生成Cu(OH)2使溶液变浑浊,溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4,A项正确;H2O2具有强氧化性,能与Fe2+发生氧化还原反应,即2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,B项正确;H2O2在CuSO4催化下可发生分解反应,C项正确;溶液pH=4时,Fe3+可水解生成Fe(OH)3而除去,即Fe(OH)3比Cu(OH)2更难溶,D项错误。

能力提升练

1.B　碳酸钡能与胃酸反应生成可溶性钡盐,钡离子有毒,所以不能用碳酸钡作为内服造影剂,A错误;用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃,反应后c(Ba2+)= mol·L-1≈3.1×10-10 mol·L-1< mol·L-1,B正确;碳酸钡与胃酸反应转化为可溶性钡盐,起不到解毒的作用,C错误;饱和BaSO4溶液中c(Ba2+)== mol·L-1>1.0×10-5 mol·L-1,所以误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,不会引起钡离子中毒,D错误。

2.C　饱和FeS溶液中存在沉淀溶解平衡:FeS(s) Fe2+(aq)+S2-(aq),加入少量Na2S固体后,溶液中硫离子浓度增大,平衡逆向移动,有浑浊出现,A正确;FeS的溶度积大于CuS的溶度积,除去FeSO4溶液中的CuSO4,可选用FeS作沉淀剂,B正确;Mg2+与Fe3+浓度相等,设为a mol·L-1,Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=1.8×10-11,c(OH-)= mol·L-1=×10-6 mol·L-1,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,c(OH-)= mol·L-1=×10-3 mol·L-1,则形成氢氧化铁沉淀所需pH小于氢氧化镁,故最先出现的沉淀是氢氧化铁,C错误;向1 mL 0.1 mol·L-1MgCl2溶液中滴加 2 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液,恰好反应生成氢氧化镁沉淀,饱和溶液中存在氢氧化镁的沉淀溶解平衡,取澄清溶液滴加2滴0.1 mol·L-1FeCl3溶液,会生成氢氧化铁沉淀,有浑浊出现,D正确。　

3.答案　(1)B　(2)1.2×10-3　(3)出现白色沉淀　(4)4.0×10-10

解析　(1)由题给表格中的数据可知,硫化物的溶度积较小,则应选择硫化钠。

(2)Pb(OH)2的溶度积为1.2×10-15,pH=8.0,c(OH-)=10-6 mol/L,则c(Pb2+)== mol/L=1.2×10-3 mol/L。

(3)加入硝酸银溶液,银离子会和硫氰酸根离子反应得到AgSCN白色沉淀。

(4)向50 mL 0.005 mol/L的AgNO3溶液中加入150 mL 0.005 mol/L的KSCN溶液,KSCN过量,溶液中剩余的c(SCN-)==0.002 5 mol/L,则c(Ag+)== mol/L=4.0×10-10 mol/L。

4.答案　(1)将Fe2+氧化成Fe3+,方便后续生成沉淀除去　BC　(2)<　(3)Fe+Cu2+ Fe2++Cu　(4)3.2≤pH<6.2　(5)2Zn2++4HC Zn2(OH)2CO3↓+H2O+3CO2↑　(6)(NH4)2SO4

解析　(1)根据表中数据可知Fe3+易被除去,将Fe2+氧化成Fe3+,以便除去;除铁过程中加入A和氨水,使Fe2+变成Fe(OH)3沉淀,故A应为氧化剂,为不引入新的杂质,应选BC。(2)相同条件下,溶解度大的物质先溶解,结合在H2SO4作用下ZnS可溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)。(3)堆浸后溶液中有Cu2+,加入铁粉后反应生成海绵铜的离子方程式为Fe+Cu2+ Fe2++Cu。(4)从表中数据可知,Fe3+沉淀完全时pH=3.2,Zn2+开始沉淀时pH=6.2,故除铁时应控制pH的范围是3.2≤pH<6.2。(5)NH4HCO3溶液与Zn2+反应的离子方程式为2Zn2++4HC H2O+Zn2(OH)2CO3↓+

3CO2↑。(6)因所用废酸为硫酸,B又可用于生产化肥,故B为(NH4)2SO4。