高考化学一轮复习题组训练8.4难溶电解质的沉淀溶解平衡1含解析

难溶电解质的沉淀溶解平衡

沉淀溶解平衡及其影响因素

1.(2020·大连模拟)常温下,以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等杂质离子,通过添加过量的难溶物MnS,可使杂质离子转化成沉淀并过滤除去,下列说法正确的是              (　　)

A.过滤后的溶液中一定没有S2-

B.MnS难溶于水,可溶于MnCl2溶液中

C.加入MnS后生成CuS的离子方程式是Cu2++S2-CuS↓

D.常温时,Ksp(PbS)<Ksp(MnS)

【解析】选D。难溶不是不溶,只是溶解度小,故A错误;MnS难溶于水也难溶于MnCl2溶液,故B错误;沉淀转化的离子方程式为Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)

+Mn2+(aq),故C错误;通过添加过量的难溶电解质MnS,除去Cu2+、Pb2+、Cd2+等离子,是沉淀转化的原理,利用CuS、PbS、CdS比MnS更难溶于水的原理转化,故D正确。

2.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是              (　　)

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除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液

④恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高

⑤给溶液加热,溶液的pH升高

⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加

⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变

A.①⑥　　　　　　 B.①⑥⑦

C.②③④⑥    D.①②⑥⑦

【解析】选A。②会生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,错误;加入氢氧化钠溶液会使平衡左移,有Ca(OH)2沉淀生成,但Ca(OH)2的溶度积较大,要除去Ca2+,应把Ca2+转化为更难溶的CaCO3,③错误;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,④错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,⑤错误;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,⑥正确;加入NaOH固体平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦错误。

沉淀反应的应用

3.要使工业废水中的Pb2+沉淀,可用S2-、S、C等作沉淀剂,已知Pb2+与这些离子形成的化合物的溶解度如下:             

由上述数据可知,沉淀剂最好选用 (　　)

A.S2-    B.S

C.C   D.以上离子均可

【解析】选A。沉淀工业废水中的Pb2+时,生成沉淀的反应进行得越完全越好,由于PbS的溶解度最小,故最好选硫化物作为沉淀剂。

4.已知:25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=1×10-9。

(1)医学上进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH约为1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因是(用溶解平衡原理解释) ______________。 

万一误服了少量BaCO3,应尽快用大量0.5 mol·L-1Na2SO4溶液给患者洗胃,如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化,残留在胃液中的Ba2+浓度仅为________________________mol·L-1。 

(2)长期使用的锅炉需要定期除水垢,否则会降低燃料的利用率。水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,而后用酸除去。

①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为 ______________。 

②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理: ______________。 

【解析】(1)BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq),由于Ba2+、S均不与H+反应,无法使平衡移动。c(Ba2+)==2×10-10mol·L-1。(2)①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq);②由平衡CaSO4(s)Ca2+(aq)+S(aq)可知,加入Na2CO3溶液后,C和Ca2+结合生成CaCO3沉淀,c(Ca2+)减小,使CaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动,发生反应CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)。

答案:(1)对于平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq),H+不能减少Ba2+或S的浓度,平衡不能向溶解的方向移动　2×10-10

(2)①CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)

②CaSO4存在沉淀溶解平衡,加入Na2CO3溶液后,C与Ca2+结合生成CaCO3沉淀,Ca2+浓度减小,使CaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动

1.沉淀先后顺序的判断

向溶液中加入沉淀剂,当可能有多种沉淀生成时,哪种沉淀的溶解度最小(当各种沉淀的Ksp表达式相同时,Ksp越小,沉淀的溶解度越小),则最先生成该沉淀。如:

(1)向含等浓度Cl-、Br-、I-的混合液中加入AgNO3溶液,最先生成的沉淀是AgI。

(2)向含等浓度C、OH-、S2-的混合液中加入CuSO4溶液,最先生成的沉淀是CuS。

(3)向Mg(HCO3)2溶液中加入适量NaOH溶液,生成的沉淀是Mg(OH)2而不是MgCO3,[原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小]。

2.沉淀生成的两大应用

(1)分离离子:同一类型的难溶电解质,如AgCl、AgBr、AgI,溶度积小的物质先析出,溶度积大的物质后析出。

(2)控制溶液的pH来分离物质,如除去CuCl2中的FeCl3就可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2等物质,将Fe3+转化为Fe(OH)3而除去。

【加固训练】

1.为除去MgCl2酸性溶液中的Fe2+,可在一定条件下分步加入两种试剂,过滤后再加入适量盐酸,这种试剂是              (　　)

A.氯水　NH3·H2O　　  B.HNO3　NaOH

C.KMnO4　Na2CO3    D.H2O2　MgCO3

【解析】选D。除去MgCl2溶液中的Fe2+,不能混入新杂质,因此加入的试剂不能带入新的杂质离子,应选D。

2.氧化铁是一种重要的无机材料,化学性质稳定,催化活性高,具有良好的耐光性、耐热性和对紫外线的屏蔽性,从某种酸性工业废液(主要含Na+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、Cl-、S)中回收氧化铁的流程如图所示:

已知:常温下Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11、Ksp[Fe(OH)2]=2.2×10-16;

Ksp[Fe(OH)3]=3.5×10-38、Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33。

(1)写出在该酸性废液中通入空气时发生的反应的离子方程式:

________________,使用空气的优点是 ________________________。 

(2)常温下,在pH=5的溶液中Fe3+存在的最大浓度为_______________。  

(3)有人利用氨水调节溶液pH,在pH=5时将Fe(OH)3沉淀出来,此时可能混有的杂质是____________(填化学式,下同),用____________试剂可将其除去。 

【解析】(1)向酸性废液中通入空气时,Fe2+可被空气中的氧气氧化,反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O;该方法的优点是耗费少且无污染。

(2)溶液pH=5,则c(OH-)=10-9 mol·L-1,根据Ksp[Fe(OH)3]=3.5×10-38,即可计算出 c(Fe3+)为3.5×10-11 mol·L-1。

(3)根据Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,可计算出溶液pH=5 时,c(Al3+)=1.0×

10-6 mol·L-1<1.0×10-5 mol·L-1,Al3+也完全沉淀,故可能混有的杂质是Al(OH)3;Al(OH)3能溶于强碱,而Fe(OH)3 不溶,故可用NaOH溶液除去Al(OH)3沉淀。

答案:(1)4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O　耗费少且无污染

(2)3.5×10-11 mol·L-1

(3)Al(OH)3　NaOH