练案[24]　第八章　第24讲　难溶电解质的溶解平衡

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[练案24]第24讲　难溶电解质的溶解平衡A组　基础必做题1．(2021·辽宁新高考适应卷，15)天然水体中的H2CO3与空气中的CO2保持平衡。已知Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9，某溶洞水体中lg c(X)(X为H2CO3、HCO、CO或Ca2＋)与pH的关系如图所示。下列说法正确的是(　D　)A．曲线①代表COB．H2CO3的一级电离常数为10－8.3C．c(Ca2＋)随pH升高而增大D．pH＝10.3时，c(Ca2＋)＝2.8×10－7.9 mol·L－1[解析]　H2CO3分步电离：H2CO3H＋＋HCO、HCOH＋＋CO，因此碱性增强，pH增大，上述平衡正向移动；CaCO3存在沉淀溶解平衡：CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，温度一定，Ksp不变，c(CO)增大，则c(Ca2＋)减小。A项，曲线①表示HCO，曲线②表示CO，曲线③表示Ca2＋，错误；B项，通过曲线①与表示H2CO3的曲线的交点可得Ka1＝＝c(H＋)＝1×10－6.3，错误；C项，由于pH增大，c(CO)增大，则c(Ca2＋)减小，错误；D项，pH＝10.3时，曲线①与曲线②相交，溶液中，c(CO)＝c(HCO)＝1×10－1.1 mol·L－1，则c(Ca2＋)＝＝ mol·L－1＝2.8×10－7.9 mol·L－1，正确。2．将足量的AgCl分别放入相同温度下的下列物质中，相同体积液体中，AgCl的溶解量由大到小的排列顺序是(　B　)①20 mL 0.01 mol·L－1 KCl溶液②30 mL 0.02 mol·L－1 CaCl2溶液③40 mL 0.03 mol·L－1 HCl溶液④10 mL蒸馏水⑤50 mL 0.05 mol·L－1 AgNO3溶液A．①＞②＞③＞④＞⑤ B．④＞①＞③＞②＞⑤C．⑤＞④＞②＞①＞③ D．④＞③＞⑤＞②＞①[解析]　AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，由c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp可知，相同温度下c(Cl－)或c(Ag＋)越大，越能抑制AgCl的溶解，AgCl的溶解量就越小。①中c(Cl－)＝0.01 mol·L－1；②中c(Cl－)＝0.04 mol·L－1；③中c(Cl－)＝0.03 mol·L－1；④中c(Cl－)＝0；⑤中c(Ag＋)＝0.05 mol·L－1。故AgCl的溶解量由大到小的顺序为④＞①＞③＞②＞⑤。3．实验：①0.1 mol·L－1 AgNO3溶液和0.1 mol·L－1 NaCl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；②向滤液b中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，出现浑浊；③向沉淀c中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，沉淀变为黄色。下列分析不正确的是(　B　)A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)B．滤液b中不含有Ag＋C．③中颜色变化说明AgCl转化为AgID．实验可以证明AgI比AgCl更难溶[解析]　由题干信息可推知，AgNO3和NaCl恰好完全反应：AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3，沉淀c为AgCl(白色)，AgCl虽然为难溶性物质，但在水中仍有少量溶解，故滤液b中仍有极少量的Ag＋。向沉淀c中加入KI溶液时，AgCl＋I－===Cl－＋AgI(黄色)，生成了溶解度更小的AgI沉淀。故可判定B项错误，其他选项正确。4.25 ℃时向20 mL含0.10 mol·L－1 Cr2＋和0.10 mol·L－1 Fe2＋的混合溶液中滴加0.10 mol·L－1 NaOH溶液，金属阳离子浓度与滴入NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。若溶液中金属阳离子浓度小于10－5 mol·L－1视为完全沉淀。已知：25 ℃时，Cr(OH)2的Ksp为2×10－16，Fe(OH)2的Ksp为8×10－16。则下列说法错误的是(　C　)A．曲线A表示c(Fe2＋)B．当V(NaOH溶液)＝30 mL时，Fe2＋开始沉淀C．当pH＝7时，溶液中Fe2＋、Cr2＋均完全沉淀D．V(NaOH溶液)＞30 mL时，溶液中c(Fe2＋)∶c(Cr2＋)＝4.0[解析]　根据Cr(OH)2的Ksp为2×10－16，若使Cr2＋沉淀完全，则c(OH－)≥ mol·L－1，根据Fe(OH)2的Ksp为8×10－16，若使Fe2＋沉淀完全，则c(OH－)≥ mol·L－1，故Cr2＋先沉淀完全，由题图可知曲线A表示c(Fe2＋)，曲线B表示c(Cr2＋)，A正确；当V(NaOH溶液)＝30 mL时，c(Cr2＋)＝ mol·L－1＝0.01 mol·L－1，c(Fe2＋)＝0.1 mol·L－1×＝0.04 mol·L－1，Qc[Fe(OH)2]＝c(Fe2＋)·＝8×10－16＝Ksp[Fe(OH)2]，Fe2＋开始沉淀，B正确；根据前面分析中的计算结果可知，Fe2＋、Cr2＋完全沉淀时的溶液中c(OH－)均大于10－7 mol·L－1，所以当pH＝7时溶液中Fe2＋、Cr2＋均未完全沉淀，C错误；V(NaOH溶液)＞30 mL时，Fe(OH)2、Cr(OH)2都存在沉淀溶解平衡，所以溶液中c(Fe2＋)∶c(Cr2＋)＝＝4.0，D正确。5.20 ℃时部分物质的Ksp如下表所示，试回答下列问题：化学式AgClAgBrAgIAg2SAg2CrO4颜色白色浅黄色黄色黑色红色Ksp2.0×10－105.4×10－138.3×10－172.0×10－482.0×10－12(1)20 ℃时，上述五种银盐饱和溶液中，Ag＋物质的量浓度由大到小的顺序是__Ag2CrO4＞AgCl＞AgBr＞AgI＞Ag2S__。(2)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，＝__2.7×10－3__。(3)测定水体中氯化物的含量，常用标准硝酸银法进行滴定，滴定时，应加入的指示剂是__D__。A．KBr B．KIC．K2S D．K2CrO4[解析]　(2)＝＝2.7×10－3。(3)选择的指示剂是相同温度下比氯化银溶解度大的物质，故选D。6．某研究小组进行Mg(OH)2沉淀溶解和生成的实验探究。[查阅资料]25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。[实验探究]向2支均盛有1 mL 0.1 mol·L－1 MgCl2溶液的试管中分别加入2滴2 mol·L－1 NaOH溶液，制得等量Mg(OH)2沉淀。(1)分别向两支试管中加入不同试剂，记录实验现象如表：(表中填空填下列选项中字母代号)试管编号加入试剂实验现象Ⅰ2滴0.1 mol·L－1 FeCl3溶液①__A__Ⅱ4 mL 2 mol·L－1 NH4Cl溶液②__D__A．白色沉淀转化为红褐色沉淀B．白色沉淀不发生改变C．红褐色沉淀转化为白色沉淀D．白色沉淀溶解，得无色溶液(2)测得试管Ⅰ中所得混合液pH＝6，则溶液中c(Fe3＋)＝__4×10－14 mol·L－1__。(3)同学们猜想实验Ⅱ中沉淀溶解的主要原因有两种：猜想1：NH结合Mg(OH)2电离出的OH－，使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动。猜想2：__NH4Cl水解产生的H＋与Mg(OH)2电离出的OH－结合生成水，使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动__。(4)为验证猜想，同学们取少量相同质量的氢氧化镁盛放在两支试管中，一支试管中加入醋酸铵溶液(pH＝7)，另一支试管中加入NH4Cl和氨水混合液(pH＝8)，两者沉淀均溶解。该实验证明猜想正确的是__1__(填“1”或“2”)。[解析]　(1)已知n(MgCl2)＝1×10－3L×0.1 mol·L－1＝1×10－4 mol，n(NaOH)≈0.1×10－3 L×2 mol·L－1＝2×10－4 mol，由反应Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓可知，两者基本反应完全生成白色沉淀Mg(OH)2，当向其中加入FeCl3溶液时，由于Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38远小于Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，所以白色沉淀Mg(OH)2转化为红褐色沉淀Fe(OH)3；当向其中加入NH4Cl溶液时，NH与Mg(OH)2电离出的OH－结合生成弱电解质NH3·H2O，使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动，最终使Mg(OH)2完全溶解，得无色溶液。(2)当试管Ⅰ中所得混合液pH＝6时，即c(OH－)＝10－8 mol·L－1，由Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38可求得c(Fe3＋)＝4.0×10－14 mol·L－1。(3)NH4Cl因水解而呈酸性，生成的H＋与Mg(OH)2电离出的OH－结合生成水，使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动。(4)由于醋酸铵溶液(pH＝7)呈中性，能使Mg(OH)2沉淀溶解，说明不是因为NH水解呈酸性，导致Mg(OH)2溶解；当加入弱碱性的NH4Cl和氨水混合液(pH＝8)时，沉淀也溶解，说明猜想2是错误的。因此证明Mg(OH)2沉淀溶解的根本原因是NH与Mg(OH)2电离出OH－结合生成弱电解质NH3·H2O，促进Mg(OH)2溶解平衡正向移动，最终得无色溶液，所以猜想1是正确的。B组　能力提升题7．某电路板生产企业的水质情况及国家允许排放的污水标准如下表所示。为研究废水中Cu2＋处理的最佳pH，取5份等量的废水，分别用30%的NaOH溶液调节pH至8.5、9、9.5、10、11，静置后，分析上层清液中铜元素的含量，实验结果如图所示。查阅资料，平衡Ⅰ：Cu(OH)2＋4NH3[Cu(NH3)2]2＋＋2OH－；平衡Ⅱ：Cu(OH)2＋2OH－[Cu(OH)4]2－。下列说法不正确的是(　B　)项目废水水质排放标准pH1.06～9Cu2＋/(mg·L－1)72≤0.5NH/(mg·L－1)2 632≤15A．废水中Cu2＋处理的最佳pH约为9B．b～c段：随pH升高，Cu(OH)2的量增加，平衡Ⅰ正向移动，铜元素含量上升C．c～d段：随pH升高，c(OH－)增加，平衡Ⅰ逆向移动，铜元素含量下降D．d点以后，随c(OH－)增加，铜元素含量可能上升[解析]　由图像中的变化曲线可知pH＝9时铜离子浓度最小，废水中Cu2＋处理的最佳pH约为9，A正确；b～c段随c(OH－)增大，铵根离子与氢氧根离子结合生成一水合氨，氨气浓度增大，Cu(OH)2＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－平衡正向移动，Cu(OH)2的量减少，溶液中铜元素含量上升，B错误；c～d段，随c(OH－)的增大，Cu(OH)2＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－平衡逆向移动，溶液中铜元素含量下降，C正确；d点以后，随c(OH－)增加，平衡Ⅱ：Cu(OH)2＋2OH－[Cu(OH)4]2－正向进行，上层清液中铜元素的含量可能上升，D正确。8．(2022·山东德州期末)已知pNi＝－lg c(Ni2＋)，常温下H2S的电离平衡常数Ka1＝1.3×10－7，Ka2＝7.1×10－15。常温下，向10 mL 0.1 mol·L－1 Ni(NO3)2溶液中滴加0.1 mol·L－1 Na2S溶液，滴加过程中pNi与Na2S溶液体积的关系如图所示。下列说法不正确的是(　C　)A．E、F、G三点中，F点对应溶液中水电离程度最小B．常温下，Ksp(NiS)＝1×10－21C．Na2S溶液中c(S2－)＋c(HS－)＋c(H2S)＝c(Na＋)D．Na2S溶液中，S2－第一步水解常数Kh1＝[解析]　Ni(NO3)2是强酸弱碱盐，Ni2＋水解，促进水的电离，使溶液显酸性，如Ni(NO3)2与Na2S恰好完全反应，生成硝酸钠，此时水的电离程度最小，由图可知，F点对应溶液中水电离程度最小，A项正确；完全沉淀时，pNi＝－lg c(Ni2＋)＝10.5，Ksp(NiS)＝c(Ni2＋)·c(S2－)＝1×10－10.5×1×10－10.5＝1×10－21，B正确；根据物料守恒可得2c(S2－)＋2c(HS－)＋2c(H2S)＝c(Na＋)，C项错误；S2－第一步水解常数Kh1＝＝＝，D正确。9．(2022·山东济南一模)某温度下，向10 mL 0.01 mol·L－1 PbCl2溶液中滴加0.01 mol·L－1的Na2S溶液，滴加过程中－lg c(Pb2＋)与Na2S溶液体积的关系如图所示。下列有关说法正确的是(　A　)A．该温度下，Ksp(PbS)＝1.0×10－28B．a、b、c三点对应的溶液中，水的电离程度最小的为a点C．若改用0.02 mol·L－1 Na2S溶液，b点应该水平右移D．若改用0.02 mol·L－1 PbCl2溶液，b点移向右下方[解析]　该温度下，平衡时c(Pb2＋)＝c(S2－)＝10－14 mol·L－1，则Ksp(PbS)＝c(Pb2＋)·c(S2－)＝(10－14)2＝10－28，A项正确；Pb2＋单独存在或S2－单独存在均会水解，促进水的电离，b点时恰好形成PbS的沉淀，此时水的电离程度最小，B项错误；若改用0.02 mol·L－1的Na2S溶液，由于温度不变，Ksp(PbS)＝c(Pb2＋)·c(S2－)不变，即平衡时c(Pb2＋)不变，纵坐标不变，但消耗的Na2S体积减小，故b点水平左移，C项错误；若改用0.02 mol·L－1的PbCl2溶液，PbCl2的物质的量增加，则消耗的Na2S的体积增大，即反应后溶液的体积增大，c(Pb2＋)减小，纵坐标增大，b点应移向右上方，D项错误。10．(2022·北京东城一模)已知：Ag＋＋SCN－===AgSCN↓(白色)，某同学探究AgSCN的溶解平衡及转化，进行以下实验。下列说法中，不正确的是(　C　)A．①中现象能说明Ag＋与SCN－生成AgSCN沉淀的反应有限度B．②中现象产生的原因是发生了反应：Fe(SCN)3＋3Ag＋===3AgSCN↓＋Fe3＋C．③中产生黄色沉淀的现象能证明AgI的溶解度比AgSCN的溶解度小D．④中黄色沉淀溶解的原因可能是AgI与KI溶液中的I－进一步发生了反应[解析]　向AgNO3与KSCN恰好完全反应的上层清液中滴加Fe(NO3)3溶液，出现浅红色，说明上层清液中含SCN－，即Ag＋与SCN－生成AgSCN沉淀的反应有限度，A项正确；根据②中红色褪去，产生白色沉淀，可确定发生：Fe(SCN)3＋3Ag＋===3AgSCN↓＋Fe3＋，B项正确；前一个实验中滴加0.5 mL 2 mol/L AgNO3溶液，Ag＋过量，反应②中Ag＋有剩余，即滴加KI溶液，I－与过量Ag＋反应生成AgI沉淀，不能说明AgI的溶解度小于AgSCN，C项不正确；加入KI后，白色沉淀AgSCN转化成黄色沉淀AgI，随后沉淀溶解，得到无色溶液，可能是AgI与KI溶液中的I－进一步发生反应，D项正确。11．已知：Ksp(BaSO4)＝2×10－10，Ksp(BaSO3)＝2.5×10－7，现有Na2SO4、Na2SO3的混合溶液，其中c(Na2SO3)＝0.5 mol·L－1，c(Na2SO4)＝0.05 mol·L－1。若向该溶液中加入等体积的0.5 mol·L－1 BaCl2溶液，充分反应后，溶液中c(Ba2＋)＝__1×10－5 mol·L－1__(混合时溶液体积变化忽略不计)。若向该混合溶液中加BaCl2固体，当SO开始沉淀时，c(SO)＝__4×10－4 mol·L－1__；当SO沉淀完全时，c(SO)＝__1.25×10－2 mol·L－1__。[解析]　若向该溶液中加入等体积的0.5 mol·L－1的BaCl2溶液(设为1 L)，则0.5 mol BaCl2先和Na2SO4反应：Ba2＋＋SO===BaSO4↓0.05 mol  　　0.05 mol剩余的0.45 mol BaCl2再和Na2SO3反应：Ba2＋＋SO===BaSO3↓0.45 mol     0.45 mol故溶液中剩余SO的物质的量为0.05 mol，则c(SO)余＝＝0.025 mol·L－1，故溶液中的c(Ba2＋)＝ mol·L－1＝1×10－5 mol·L－1若向该混合溶液中加BaCl2固体，当SO开始沉淀时，则BaSO3已达溶解平衡：c(Ba2＋)＝ mol·L－1＝5×10－7 mol·L－1，则c(SO)＝ mol·L－1＝4×10－4 mol·L－1。当SO沉淀完全时，c(SO)＝10－5 mol·L－1，则c(Ba2＋)＝ mol·L－1＝2×10－5 mol·L－1，故c(SO)＝ mol·L－1＝1.25×10－2 mol·L－1。12．以炼锌厂的烟道灰(如图，主要成分为ZnO，还含有少量Fe2O3、CuO、SiO2、MnO等)为原料可生产草酸锌晶体(ZnC2O4·2H2O)。有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表：氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Zn(OH)2开始沉淀时的pH1.96.54.25.4完全沉淀时的pH3.39.76.78.2已知：Ksp(FeS)＝1.4×10－19，Ksp(MnS)＝2.8×10－13。(1)滤渣A的主要成分为__SiO2__(填化学式)。(2)生成滤渣B的离子方程式为__ZnS＋Cu2＋===CuS＋Zn2＋__。(3)除铁时加入ZnO控制反应液的pH范围为__3.3～5.4__。(4)25 ℃时，向0.10 mol·L－1的H2S溶液中通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液的pH，溶液的pH与c(S2－)的关系如图所示(忽略溶液体积的变化和H2S的挥发)。①pH＝13时，溶液中的c(H2S)＋c(HS－)＝__0.043__mol·L－1。②某溶液中含未知浓度的Mn2＋、0.01 mol·L－1 Fe2＋和0.10 mol·L－1 H2S，当溶液pH＝__2__时，Fe2＋开始沉淀，当Mn2＋开始沉淀时，溶液中＝__2×106__。[解析]　用盐酸酸浸时SiO2不溶解，过滤分离，滤渣A为SiO2，滤液中加入过氧化氢进行除锰，再通过调节溶液pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，过滤，滤液中再加入ZnS，Cu2＋转化为CuS沉淀，过滤除去的滤渣B为CuS，滤液中主要为氯化锌，加入草酸铵得到草酸锌晶体，最终的滤液中含有氯化铵等。(1)滤渣A为SiO2。(2)加入ZnS与溶液中的Cu2＋反应转化为沉淀CuS，离子方程式为ZnS＋Cu2＋===CuS＋Zn2＋。(3)除铁(部分Cu2＋可能被除去)时加入ZnO控制pH使Fe3＋沉淀完全，而Zn2＋不能沉淀，故控制反应液pH的范围为3.3～5.4。(4)①根据溶液pH与c(S2－)关系图，pH＝13时，c(S2－)＝5.7×10－2 mol·L－1，在0.10 mol·L－1 H2S溶液中，根据硫原子守恒：c(H2S)＋c(HS－)＋c(S2－)＝0.10 mol·L－1，所以c(H2S)＋c(HS－)＝(0.1－5.7×10－2)mol·L－1＝0.043 mol·L－1；②当Q＝Ksp(FeS)时开始沉淀，所以c(S2－)＝＝ mol·L－1＝1.4×10－17 mol·L－1，结合图像得出此时的pH＝2，所以pH＝2时Fe2＋开始沉淀；当Mn2＋开始沉淀时，溶液中＝＝＝2×106。