新高考化学一轮总复习练26第八章第26讲沉淀溶解平衡含解析

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第26讲　沉淀溶解平衡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．(双选)25 ℃时，用Na2SO4溶液沉淀Ba2＋、Pb2＋、Ca2＋三种金属离子(M2＋)，所需SO最低浓度的负对数值p(SO)＝－lgc(SO)与p(M2＋)＝－lg(M2＋)关系如图所示，下列说法正确的是(　BD　)A．Ksp(CaSO4)<Ksp(PbSO4)<Ksp(BaSO4)B．a点可表示CaSO4的饱和溶液，且c(Ca2＋)>c(SO)C．b点可表示PbSO4的不饱和溶液，且c(Pb2＋)<c(SO)D．向Ba2＋浓度为10－5 mol·L－1的废水中加入足量CaSO4粉末，会有BaSO4沉淀析出[解析]　SO最低浓度的负对数值p(SO)＝－lgc(SO)与p(M2＋)＝－lgc(M2＋)关系由图可知，根据Ksp＝c(M2＋)×c(SO)，代入数据进行计算，四种沉淀的Ksp大小顺序为Ksp(CaSO4)>Ksp(PbSO4)>Ksp(BaSO4)，A错误；根据图象可知，a点在曲线上，可表示CaSO4的饱和溶液，c(Ca2＋)>c(SO)，B正确；b点在曲线下方，表示PbSO4的过饱和溶液，且c(Pb2＋)＝c(SO)，C错误；由于Ksp(CaSO4)>Ksp(BaSO4)，溶解度较大的沉淀可以向溶解度更小的沉淀转化，向Ba2＋浓度为10－5 mol·L－1的废水中加入CaSO4粉末，沉淀由CaSO4转化为BaSO4沉淀，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。