人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡课后测评

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[合格过关练]


1．欲除去混在BaSO4中的少量CaCO3杂质，下列措施正确的是( )


A．盐酸、过滤 B．稀硫酸、过滤


C．NaOH溶液、过滤D．四氯化碳、分液


A [A项，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，BaSO4不溶于盐酸，故可行；B项，CaSO4微溶，阻止反应进一步进行；C项，CaCO3与NaOH不反应；D项，CaCO3不溶于CCl4。]


2．以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有少量Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些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，可推知MnS具有的相关性质是( )


A．具有吸附性


B．溶解度与CuS、PbS、CdS等相同


C．溶解度大于CuS、PbS、CdS


D．溶解度小于CuS、PbS、CdS


C [本题考查了沉淀的转化，MnS与Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋生成溶解度更小的硫化物。]


3．某pH＝1的ZnCl2和HCl的混合溶液中含有FeCl3杂质，为了除去FeCl3杂质，需将溶液调至pH＝4，在调节溶液pH时，应选用的试剂是( )


A．NaOHB．ZnO


C．Na2CO3D．Fe2O3


B [加入的物质应该能消耗溶液中的H＋而促使Fe3＋成为沉淀，过滤除去，但同时要注意不能引入新的杂质离子，故选B。]


4．在2 mL物质的量浓度相等的NaCl和NaI溶液中滴入几滴AgNO3溶液，发生的反应为( )


A．只有AgCl沉淀生成


B．只有AgI沉淀生成


C．生成等物质的量的AgCl和AgI沉淀


D．两种沉淀都有，但以AgI为主


D [在同浓度的NaCl和NaI溶液中c(Cl－)＝c(I－)，但滴入几滴AgNO3溶液后，由于Ksp(AgI)

5．下列有关说法正确的是( )


A．常温下，AgCl在等物质的量浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同


B．常温下，向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末，过滤，向洗净的沉淀中加稀盐酸有气泡产生，说明常温下Ksp(BaCO3)

C．向AgCl浊液中滴加Na2S溶液，白色沉淀变成黑色，说明AgCl的溶解平衡正向移动


D．已知Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，说明Ag2CrO4的溶解度小于AgCl


C [A选项，CaCl2溶液中c(Cl－)浓度大，AgCl的溶解度小，错误；B选项，如果Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，但存在BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，因为Na2CO3溶液浓度大，也有可能生成少部分BaCO3沉淀，错误；D选项，Ag2CrO4的溶解度大，错误。]


6．已知常温下，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17，下列叙述中正确的是( )


A．常温下，AgCl在饱和NaCl溶液中的Ksp比在纯水中的Ksp小


B．将0.001 ml·L－1 AgNO3溶液滴入KCl和KI的混合溶液中，一定产生AgI沉淀


C．向AgCl的悬浊液中加入KI溶液，沉淀由白色转化为黄色


D．向AgCl的饱和溶液中加入NaCl晶体，有AgCl析出且溶液中c(Ag＋)>c(Cl－)


C [Ksp只与温度有关，A错误；若溶液中c(Ag＋)·c(I－)Ksp(AgI)，故向AgCl的悬浊液中加入KI溶液时，白色沉淀AgCl将转化为黄色沉淀AgI，C正确；向AgCl的饱和溶液中加入NaCl晶体时有AgCl析出，使溶液中c(Ag＋)

7．已知同温度下的溶解度：Zn(OH)2>ZnS，MgCO3>Mg(OH)2。就溶解或电离出S2－的能力而言，FeS>H2S>CuS。则下列离子方程式错误的是( )


A．Mg2＋＋2HCOeq \\al(－,3)＋2Ca2＋＋4OH－===Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O


B．Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋


C．Zn2＋＋S2－＋2H2O===Zn(OH)2↓＋H2S↑


D．FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑


C [就溶解度而言，反应向着生成溶解度更小的方向进行；就电离而言，反应向着难电离的方向进行。]


8．实验：①0.1 ml·L－1 AgNO3溶液和0.1 ml·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 ml·L－1 KI溶液，出现浑浊；③向沉淀c中滴加0.1 ml·L－1KI溶液，沉淀变为黄色。下列分析不正确的是( )


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AgI


D．实验可以证明AgI比AgCl更难溶


B [注意“0.1 ml·L－1 AgNO3溶液和0.1 ml·L－1 NaCl溶液等体积混合”，即二者恰好完全反应，是分析、解答本题的关键。A.向二者恰好反应后的滤液b中滴加0.1 ml·L－1 KI溶液出现碘化银沉淀，则说明浊液a中存在沉淀溶解平衡，正确。B.向滤液b中加入0.1 ml·L－1 KI溶液，出现浑浊，则说明b中含有Ag＋，错误。C.③中颜色变化是沉淀进行了转化，即AgCl转化为AgI，正确。D.因AgCl沉淀能转化为AgI沉淀，所以Ksp(AgI)

9．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溶液是将浓盐酸用蒸气加热到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


A [根据题干信息，A项中的操作可将Fe2＋转化为Fe3＋及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＋生成CuS沉淀，B错误；C项中的操作会引入新的杂质离子NHeq \\al(＋,4)，C错误；由金属的活动性Fe>Cu知，D错误。]


10．下列事实不能用平衡移动原理解释的是( )


A．Mg(OH)2不溶于水，但能溶于浓NH4Cl溶液中


B．水垢中含有的CaSO4，先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，再用酸除去


C．洗涤BaSO4沉淀时，用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀比用蒸馏水洗涤损失少


D．FeCl3溶液中混有FeCl2，常加入少量的H2O2，使Fe2＋氧化为Fe3＋


D [Mg(OH)2不溶于水，但由于NH4Cl是强酸弱碱盐，在溶液中存在水解平衡：NHeq \\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋，使溶液显酸性，所以能溶于浓NH4Cl溶液中，由于消耗溶液中的氢离子，故可以使水解平衡正向移动，可以用平衡移动原理解释，A不选；水垢中含有的CaSO4，在溶液中存在沉淀溶解平衡：CaSO4(s)Ca2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，若先用Na2CO3溶液处理，Ca2＋就会与溶液中的COeq \\al(2－,3)结合形成难溶性的CaCO3沉淀，发生沉淀的转化，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，再加入稀盐酸，发生反应：CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，转化为可溶性的物质，可以用平衡移动原理解释，B不选；洗涤BaSO4沉淀时，BaSO4在溶液中存在沉淀溶解平衡：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，若用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀，由于增大了溶液中c(SOeq \\al(2－,4))，使沉淀溶解平衡逆向移动，溶解的硫酸钡的物质的量比用蒸馏水洗涤少，所以损失减少，可以用平衡移动原理解释，C不选；FeCl3溶液中混有FeCl2，常加入少量的H2O2，会发生反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，达到了除杂的目的，与化学平衡无关，故使Fe2＋氧化为Fe3＋不能用平衡移动原理解释，D符合题意。]


[素养培优练]


11．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是( )


A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度


B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性


C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓


D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应


D [CuSO4与PbS反应可以生成CuS，所以CuS的溶解度小于PbS的，A错误；硫化物中硫的化合价为－2，具有还原性，B错误；ZnS难溶于水，不能写成离子形式，C错误；铜的硫化物首先被氧化成CuSO4，然后硫酸铜与ZnS、PbS发生复分解反应生成更难溶的CuS，D正确。]


12．一定温度下，难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，其平衡常数Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)称为难溶电解质的溶度积。已知下表数据：


下列关于含有等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法正确的是( )


A．向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到的是蓝色沉淀


B．该混合溶液中c(SOeq \\al(2－,4))∶[c(Cu2＋)＋c(Fe2＋)＋c(Fe3＋)]>5∶4


C．向该混合溶液中加入适量氯水，调节pH到4～5后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液


D．向该混合溶液中加入适量氨水，调节pH到9.6后过滤，将所得沉淀灼烧，可得到等物质的量的CuO、FeO、Fe2O3三种固体的混合物


B [在滴加NaOH溶液的过程中，先生成Fe(OH)3沉淀，故最先看到的是Fe(OH)3红褐色沉淀，A项错误；假设Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋均不水解，则c(SOeq \\al(2－,4))∶[c(Cu2＋)＋c(Fe2＋)＋c(Fe3＋)]＝5∶4，而这三种阳离子都可以水解，所以c(SOeq \\al(2－,4))∶[c(Cu2＋)＋c(Fe2＋)＋c(Fe3＋)]>5∶4，B项正确；氯水可将Fe2＋氧化为Fe3＋，pH＝4～5时，Fe3＋被完全沉淀，因为加入了氯水，所以还引入了Cl－，C项错误；灼烧后得不到FeO，因为在灼烧过程中，铁元素会完全转化为Fe2O3，D项错误。]


13．海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：





注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5 ml·L－1，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。


Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9


Ksp(MgCO3)＝6.82×10－6


Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6


Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12


下列说法正确的是( )


A．沉淀物X为CaCO3


B．滤液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋


C．滤液N中存在Mg2＋、Ca2＋


D．步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物


A [由于HCOeq \\al(－,3)＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O，且Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9，Q＝c(COeq \\al(2－,3))·c(Ca2＋)＝1.0×10－3×1.1×10－2＝1.1×10－5>Ksp(CaCO3)，因此X为CaCO3，A正确；Ca2＋反应完后剩余浓度大于1.0×10－5 ml·L－1，则M中存在Mg2＋、Ca2＋，B不正确；pH＝11.0时可求得c(OH－)＝10－3 ml·L－1，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，c(Mg2＋)＝eq \f(5.61×10－12,10－32) ml·L－1<1.0×10－5 ml·L－1，因此N中只存在Ca2＋不存在Mg2＋，C不正确；同理，加入4.2 g NaOH固体时沉淀物应是Mg(OH)2，D错误。]


14．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，以达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度[S/(ml·L－1)]如图所示。





难溶金属氢氧化物的S－pH图


(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。


(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为________(填字母)。


A．<1 B．4左右 C．>6


(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的C2＋杂质，______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是_________________________________。


(4)要使氢氧化铜沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水，生成[Cu(NH3)4)]2＋，写出反应的离子方程式：______________________________。


[解析] (1)据图知pH＝4～5时，Cu2＋开始沉淀为Cu(OH)2，因此pH＝3时，铜元素主要以Cu2＋形式存在。


(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，即要保证Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋还未沉淀，据图知pH应为4左右。


(3)据图知，C2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的C2＋。


(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：


Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。


[答案] (1)Cu2＋ (2)B (3)不能 C2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小 (4)Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O


15．(1)已知相关物质的溶度积常数见下表：


某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl2·2H2O晶体，加入________，室温下调至pH＝4，使溶液中的Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中的c(Fe3＋)＝________。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl2·2H2O晶体。


(2)已知AgCl为难溶于水和酸的白色固体，Ag2S为难溶于水和酸的黑色固体。常温下，Ksp(AgCl)＝1.8×10－18，Ksp(Ag2S)＝6.3×10－50。取AgNO3溶液，加NaCl溶液，静置，过滤，洗涤后，再加Na2S溶液，预测实验现象，并写出反应的离子方程式。


[解析] (1)除去酸性CuCl2溶液中的少量FeCl3，可加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO3调节溶液的pH，使Fe3＋先转化为沉淀析出。pH＝4时，c(H＋)＝10－4 ml·L－1，则c(OH－)＝eq \f(1×10－14,10－4) ml·L－1＝1×10－10 ml·L－1，此时c(Fe3＋)＝eq \f(Ksp[FeOH3],c3OH－)＝eq \f(2.6×10－39,1×10－103) ml·L－1＝2.6×10－9 ml·L－1。


(2)





AgCl(s)存在溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，Ag2S(s)2Ag＋(aq)＋S2－(aq)。加入S2－，使Q(Ag2S)增大，Q(Ag2S)>Ksp(Ag2S)，生成Ag2S沉淀，2Ag＋(aq)＋S2－(aq)===Ag2S(s)，AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，AgCl沉淀溶解平衡向右移动而逐渐溶解。


[答案] (1)Cu(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu2(OH)2CO3] 2.6×10－9 ml·L－1 (2)现象：白色沉淀(AgCl)转化成黑色沉淀(Ag2S)。离子方程式：Ag＋＋Cl－===AgCl↓，S2－(aq)＋2AgCl(s)Ag2S(s)＋2Cl－(aq)。


16．[素养题]钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用，它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在，BaSO4和SrSO4都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将BaSO4和SrSO4转化成难溶弱酸盐。


已知：SrSO4(s)Sr2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq) Ksp＝2.5×10－7


SrCO3(s)Sr2＋(aq)＋COeq \\al(2－,3)(aq) Ksp＝2.5×10－9


(1)将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为___________________________


________________________________________________________________；


该反应的平衡常数表达式为____________；该反应能发生的原因是_____________________________________________________


(用沉淀溶解平衡的有关理论解释)。


(2)对于上述反应，实验证明增大COeq \\al(2－,3)的浓度或降低温度都有利于提高SrSO4的转化率。判断在下列两种情况下，平衡常数K的变化情况(填“增大”“减小”或“不变”)。


①升高温度，平衡常数K将______________。


②增大COeq \\al(2－,3)的浓度，平衡常数K将________________________________。


(3)已知，SrSO4和SrCO3在酸中的溶解度与BaSO4和BaCO3类似，设计实验证明上述过程中SrSO4是否完全转化成SrCO3。实验所用的试剂为________；实验现象及其相应结论为_____________________________________________


_____________________________________________________________。


[解析] (1)SrSO4转化成SrCO3的离子反应为SrSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)SrCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，平衡常数表达式为K＝eq \f(cSO\\al(2－,4),cCO\\al(2－,3))，根据沉淀转化的原理，该反应能够发生，是因为Ksp(SrCO3)

(2)①降低温度有利于提高SrSO4的转化率，说明降温平衡向正反应方向移动，因此升高温度，平衡向逆反应方向移动，故平衡常数K减小。②平衡常数只与温度有关，增大COeq \\al(2－,3)的浓度，平衡常数不变。


(3)根据提供的信息，可以推断SrSO4难溶于盐酸，而SrCO3可溶于盐酸，因此向溶液中加入盐酸，若沉淀全部溶解，则SrSO4完全转化成SrCO3，若沉淀没有全部溶解，则SrSO4没有完全转化成SrCO3，需要注意的是，不能选择稀硫酸，因为SrCO3与稀硫酸反应生成SrSO4。


[答案] (1)SrSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)SrCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq) K＝eq \f(cSO\\al(2－,4),cCO\\al(2－,3)) Ksp(SrCO3)

(2)①减小 ②不变


(3)盐酸 若沉淀完全溶解，则证明SrSO4完全转化成SrCO3，否则，未完全转化物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp(25 ℃)
8.0×10－16
2.2×10－20
4.0×10－38
完全沉淀时的pH范围
≥9.6
≥6.4
≥3
模拟海水中的离子浓度/(ml·L－1)
Na＋
Mg2＋
Ca2＋
Cl－
HCOeq \\al(－,3)
0.439
0.050
0.011
0.560
0.001
物质
Cu(OH)2
Fe(OH)3
CuCl
CuI
Ksp
2.2×10－20
2.6×10－39
1.7×10－7
1.3×10－12