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人教版 (2019)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课时同步训练题
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这是一份人教版 (2019)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课时同步训练题，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
十五 沉淀溶解平衡的应用
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括7小题,每小题7分,共49分)
1.向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液,出现白色沉淀,继续滴加一滴KI溶液并振荡,沉淀变为黄色,再滴加一滴Na2S溶液并振荡,沉淀又变成黑色。根据上述变化过程,分析此三种沉淀物的溶解度关系为( )
A.AgCl=AgI=Ag2SB.AgCl
C.AgCl>AgI>Ag2SD.AgI>AgCl>Ag2S
【解析】选C。本题考查了沉淀的转化,根据平衡移动原理,溶解度小的沉淀应当向溶解度更小的沉淀转化,所以溶解度AgCl>AgI>Ag2S。
2.下表为有关化合物的pKsp(pKsp=-lg Ksp)。某同学设计实验如下:①向AgNO3溶液中加入适量NaX溶液,得到沉淀AgX;②向①中加NaY,则沉淀转化为AgY;③向②中加入Na2Z,沉淀又转化为Ag2Z。则表中a、b、c的大小关系为( )
A.a>b>cB.a
C.c
【解析】选B。根据沉淀的转化原理可知,溶解度小的沉淀总是向着溶解度更小的沉淀转化,再结合pKsp=-lg Ksp可知Ksp越小其pKsp越大,故B正确。
3.下列化学原理的应用,主要是利用沉淀溶解平衡原理来解释的是( )
①热纯碱溶液洗涤油污的能力强
②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后,常用0.5%的Na2SO4溶液解毒
③溶洞、珊瑚的形成
④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡则能
⑤泡沫灭火器灭火的原理
A.②③④ B.①②③
C.③④⑤ D.①②③④⑤
【解析】选A。①⑤都是利用盐的水解原理,②③④涉及沉淀的生成与沉淀的溶解,都可利用沉淀溶解平衡原理来解释。
【补偿训练】
下列说法中正确的是( )
A.饱和石灰水中,加入一定量生石灰,温度明显升高,所得溶液的pH增大
B.AgCl悬浊液中存在平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡向左移动,溶液中离子的总浓度会减小
C.AgCl悬浊液中加入KI溶液,白色沉淀变成黄色,证明此条件下Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
D.硬水中含有较多的Ca2+、Mg2+、HC、S,加热煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+
【解析】选C。温度升高,Ca(OH)2溶解度降低,有Ca(OH)2析出,但溶液仍饱和,pH变小,A项错误;加入NaCl,平衡左移,但溶液中离子的总浓度会增大,B项错误;沉淀总是向溶解度更小的方向转化,C项中现象说明AgI的溶解度小于AgCl,对于阴、阳离子个数相等的难溶物,溶解度越小,Ksp越小,C项正确;加热煮沸,只能降低Ca2+、Mg2+的浓度,但不可能完全除去,D项错误。
4.(2020·淮安高二检测)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++2HC+2Ca2++4OH-Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
B.Cu2++H2SCuS↓+2H+
C.Zn2++S2-+2H2OZn(OH)2↓+H2S↑
D.FeS+2H+Fe2++H2S↑
【解析】选C。因为溶解度:Zn(OH)2>ZnS,溶液中离子反应往往是生成更难溶的物质,则Zn2+和S2-结合时更容易生成ZnS,Zn2++S2-ZnS↓,C项错误。其他选项所产生的沉淀均为所有可能沉淀中溶解度最小的,符合平衡原理。
5.MnS作为一种P型半导体,具有较大的带宽,作为一种窗口或缓冲材料在太阳能电池的应用上有巨大的潜力。工业生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+,Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)。下列说法错误的是( )
A.该反应平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+)
B.MnS的Ksp大于CuS的Ksp
C.向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)增大
D.该反应的平衡常数K=
【解析】选A。根据反应Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),可以推断Ksp(MnS)>Ksp(CuS),该反应的平衡常数K==>1,c(Mn2+)>c(Cu2+)。向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Cu2+)增大,溶解平衡向右移动,c(Mn2+)增大,所以,只有A项不正确。
【补偿训练】
(2019·银川高二检测)实验:①向盛有1 mL 0.1 ml·L-1MgCl2溶液的试管中加
1 mL 0.5 ml·L-1NaOH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 ml·L-1FeCl3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)
【解析】选A。将0.1 ml·L-1 MgCl2溶液和0.5 ml·L-1NaOH溶液等体积混合得到氢氧化镁悬浊液和氯化钠以及剩余氢氧化钠的混合物,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2Mg2++2OH-,将a中所得浊液氢氧化镁过滤,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2Mg2++2OH-,所得滤液中含少量Mg2+,故A错误;实验②向Mg(OH)2沉淀中滴加氯化铁会生成氢氧化铁沉淀,沉淀向着更难溶的物质转化,所以实验可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶,故B、C正确;浊液a为氢氧化镁悬浊液,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2Mg2++2OH-,故D正确。
6.(2020·武汉高二检测)在t℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知t℃时AgCl的Ksp=4×10-10,下列说法不正确的是( )
A.在t℃时,AgBr的Ksp为4.9×10-13
B.在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体,可使溶液由c点变到b点
C.图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
D.在t℃时,AgCl(s)+Br-(aq)AgBr(s)+Cl-(aq)平衡常数K≈816
【解析】选B。根据图中c点的c(Ag+)和c(Br-)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10-13,A正确。在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后,c(Br-)增大,溶解平衡逆向移动,c(Ag+)减小,故B错。在a点时Q
7.(2019·赣州高二检测)25℃时,三种难溶银盐的Ksp与颜色如表所示,下列说法正确的是( )
A.Ag2CrO4和AgI饱和溶液中,c(Ag+)前者小于后者
B.浓度均为2×10-5ml·L-1的NaCl和AgNO3溶液等体积混合能产生白色沉淀
C.向AgCl悬浊液中逐滴加入0.1 ml·L-1 KI溶液,沉淀将由白色转化为黄色
D.向浓度均为0.01 ml·L-1的KCl与K2CrO4混合溶液中慢慢滴入AgNO3溶液,先生成红色沉淀
【解析】选C。由表中数据可知,AgI饱和溶液中c(Ag+)=
=9.2×10-9ml·L-1,Ag2CrO4饱和溶液中:c(Ag+)==1.59
×10-4ml·L-1>9.2×10-9ml·L-1,即Ag2CrO4和AgI饱和溶液中,c(Ag+)前者大于后者,故A错误;浓度均为2×10-5ml·L-1的NaCl和AgNO3溶液等体积混合时瞬间c(Ag+)=c(Cl-)=×2×10-5ml·L-1=10-5ml·L-1,此时Q=10-5×10-5=10-10
<1.8×10-10=Ksp(AgCl),所以不能产生白色沉淀,故B错误;AgI溶度积小于AgCl,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,所以向AgCl悬浊液加入KI溶液,沉淀将由白色转化为黄色AgI,故C正确;浓度均为0.01 ml·L-1的KCl与K2CrO4混合溶液中慢慢滴入AgNO3溶液,产生AgCl时最小的c(Ag+)==
ml·L-1=1.8×10-8ml·L-1,产生Ag2CrO4时最小的c(Ag+)=
=ml·L-1=1.41×10-5ml·L-1>1.8×10-8ml·L-1,所以随着AgNO3溶液的慢慢滴入,先生成白色AgCl沉淀,故D错误。
【补偿训练】
某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断错误的是( )
A.Ksp[Fe(OH)3]
B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
【解析】选B。Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-),Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-),Fe3+、Cu2+浓度相等(b、c点)时,Fe3+对应的pH小,c(H+)较大,则c(OH-)较小,又知Ksp仅与温度有关,则Ksp[Fe(OH)3]
Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq),加入NH4Cl固体,因为N水解产生H+,H+与OH-反应使平衡正向移动,c(Fe3+)增大,B选项错误;c(H+)和c(OH-)的乘积为Kw,Kw仅与温度有关,C选项正确。
二、非选择题(本题包括2小题,共21分)
8.(9分) (2020·温州高二检测)已知几种难溶电解质的溶度积如表所示:
几种难溶电解质的Ksp(25℃)
(1)AgBr、AgI、FeS、ZnS、CuS的溶解能力由大到小的顺序为:___。
(2)向饱和的AgI溶液中加入固体硝酸银,则c(I-)____________(填“增大”“减小”或“不变”),若改加AgBr固体,则c(Ag+)____________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在25℃时,向100 mL浓度均为0.1 ml·L-1 FeCl2、ZnCl2、CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,生成的沉淀的先后顺序是_____________________(用沉淀物的化学式表示)。
【解析】(1)由同种类型的难溶电解质的Ksp越小溶解能力越小知,溶解能力AgBr>AgI>FeS>ZnS>CuS。
(2)向饱和的AgI溶液中加入固体硝酸银,c(Ag+)增大,则c(I-)减小;若改加AgBr固体,溶解使c(Ag+)增大。
(3)阳离子浓度相同,Ksp越小沉淀时所需的c(S2-)越小,就先沉淀。
答案:(1)AgBr>AgI>FeS>ZnS>CuS (2)减小
增大 (3)CuS、ZnS、FeS
9.(12分)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)+S(aq)
Ksp=2.5×10-7 ml2·L-2
SrCO3(s)Sr2+(aq)+C(aq)
Ksp=2.5×10-9 ml2·L-2
(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C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C的浓度,平衡常数K将_________________________。
(3)已知,SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性与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)+C(aq)SrCO3(s)+
S(aq),平衡常数表达式为K=,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C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)+C(aq)SrCO3(s)+S(aq)
K= Ksp(SrCO3)< Ksp(SrSO4),加入C后,平衡SrSO4(s)Sr2+(aq)+S(aq)正向移动,生成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
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题8分,共16分)
10.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汽加热到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
【解析】选A。根据题干信息,A项中的操作可将Fe2+先转化为Fe3+再转化为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+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;由金属的活泼性Fe>Cu知,D错误。
11.(2019·吉安高二检测)一定温度下,三种碳酸盐MCO3(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知:pM=-lg c(M),p(C)=-lg c(C)。下列说法正确的是( )
A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大
B.a点可表示MnCO3的饱和溶液,且c(Mn2+)=c(C)
C.b点可表示CaCO3的饱和溶液,且c(Ca2+)
D.c点可表示MgCO3的不饱和溶液,且c(Mg2+)>c(C)
【解析】选B。碳酸盐的溶度积可表示为Ksp(MCO3)=c(M2+)·c(C),由图像可知,MgCO3、CaCO3、MnCO3的pM为一定值时,其p(C)逐渐增大,由溶度积表达式可知三种物质的Ksp逐渐减小,A错;a点在MnCO3的沉淀溶解平衡曲线上,为其饱和溶液,结合MnCO3图中曲线知,c(C)=c(Mn2+),B对;b点在CaCO3的沉淀溶解平衡曲线上,为其饱和溶液,结合CaCO3曲线可知,c(C)c(Mg2+),D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共14分)
12.(2019·济南高二检测)(1)已知25 ℃时,
Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。向0.01 ml·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中,逐滴加入浓NaOH溶液,Cu2+完全沉淀时(Cu2+的浓度近似为2.2×
10-6 ml·L-1),溶液的pH为____________;此时____________(填“是”或“否”)有Mg(OH)2沉淀生成。
(2)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:
已知:
加入NH3·H2O调节pH=8可除去____________(填离子符号),滤渣Ⅱ中含____________(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是___ ___。
已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9。
【解析】(1)Cu2+完全沉淀时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20=c(Cu2+)·c2(OH-)=2.2×10-6·c2(OH-),则c(OH-)=1.0×10-7 ml·L-1,c(H+)==1.0×10-7 ml·L-1,则pH=7;此时c(Mg2+)·c2(OH-)=0.01×(1.0×10-7)2=1.0×10-16
(2)根据流程图和表中数据,加入NH3·H2O调pH为8,只有Fe3+完全沉淀,故可除去Fe3+;加入NaOH调pH=12.5,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,所以滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2;根据Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7可知,H2C2O4过量时Ba2+转化为BaC2O4沉淀,BaCl2·2H2O产品的产量会减少。
答案:(1)7 否
(2)Fe3+ Mg(OH)2、Ca(OH)2
H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少
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相关化合物
AgX
AgY
Ag2Z
pKsp
a
b
c
AgCl
Ag2CrO4
AgI
颜色
白
红
黄
Ksp
1.8×10-10
2.0×10-12
8.5×10-17
沉淀溶解平衡
Ksp
AgBr(s)Ag+(aq)+Br-(aq)
5.4×10-13
AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq)
8.5×10-17
FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq)
6.3×10-18
ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)
1.6×10-24
CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)
6.3×10-36
Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.1
3.2
十五 沉淀溶解平衡的应用
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括7小题,每小题7分,共49分)
1.向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液,出现白色沉淀,继续滴加一滴KI溶液并振荡,沉淀变为黄色,再滴加一滴Na2S溶液并振荡,沉淀又变成黑色。根据上述变化过程,分析此三种沉淀物的溶解度关系为( )
A.AgCl=AgI=Ag2SB.AgCl
C.AgCl>AgI>Ag2SD.AgI>AgCl>Ag2S
【解析】选C。本题考查了沉淀的转化,根据平衡移动原理,溶解度小的沉淀应当向溶解度更小的沉淀转化,所以溶解度AgCl>AgI>Ag2S。
2.下表为有关化合物的pKsp(pKsp=-lg Ksp)。某同学设计实验如下:①向AgNO3溶液中加入适量NaX溶液,得到沉淀AgX;②向①中加NaY,则沉淀转化为AgY;③向②中加入Na2Z,沉淀又转化为Ag2Z。则表中a、b、c的大小关系为( )
A.a>b>cB.a
C.c
【解析】选B。根据沉淀的转化原理可知,溶解度小的沉淀总是向着溶解度更小的沉淀转化,再结合pKsp=-lg Ksp可知Ksp越小其pKsp越大,故B正确。
3.下列化学原理的应用,主要是利用沉淀溶解平衡原理来解释的是( )
①热纯碱溶液洗涤油污的能力强
②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后,常用0.5%的Na2SO4溶液解毒
③溶洞、珊瑚的形成
④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡则能
⑤泡沫灭火器灭火的原理
A.②③④ B.①②③
C.③④⑤ D.①②③④⑤
【解析】选A。①⑤都是利用盐的水解原理,②③④涉及沉淀的生成与沉淀的溶解,都可利用沉淀溶解平衡原理来解释。
【补偿训练】
下列说法中正确的是( )
A.饱和石灰水中,加入一定量生石灰,温度明显升高,所得溶液的pH增大
B.AgCl悬浊液中存在平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量NaCl粉末,平衡向左移动,溶液中离子的总浓度会减小
C.AgCl悬浊液中加入KI溶液,白色沉淀变成黄色,证明此条件下Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
D.硬水中含有较多的Ca2+、Mg2+、HC、S,加热煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+
【解析】选C。温度升高,Ca(OH)2溶解度降低,有Ca(OH)2析出,但溶液仍饱和,pH变小,A项错误;加入NaCl,平衡左移,但溶液中离子的总浓度会增大,B项错误;沉淀总是向溶解度更小的方向转化,C项中现象说明AgI的溶解度小于AgCl,对于阴、阳离子个数相等的难溶物,溶解度越小,Ksp越小,C项正确;加热煮沸,只能降低Ca2+、Mg2+的浓度,但不可能完全除去,D项错误。
4.(2020·淮安高二检测)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++2HC+2Ca2++4OH-Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
B.Cu2++H2SCuS↓+2H+
C.Zn2++S2-+2H2OZn(OH)2↓+H2S↑
D.FeS+2H+Fe2++H2S↑
【解析】选C。因为溶解度:Zn(OH)2>ZnS,溶液中离子反应往往是生成更难溶的物质,则Zn2+和S2-结合时更容易生成ZnS,Zn2++S2-ZnS↓,C项错误。其他选项所产生的沉淀均为所有可能沉淀中溶解度最小的,符合平衡原理。
5.MnS作为一种P型半导体,具有较大的带宽,作为一种窗口或缓冲材料在太阳能电池的应用上有巨大的潜力。工业生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+,Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)。下列说法错误的是( )
A.该反应平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+)
B.MnS的Ksp大于CuS的Ksp
C.向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)增大
D.该反应的平衡常数K=
【解析】选A。根据反应Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),可以推断Ksp(MnS)>Ksp(CuS),该反应的平衡常数K==>1,c(Mn2+)>c(Cu2+)。向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Cu2+)增大,溶解平衡向右移动,c(Mn2+)增大,所以,只有A项不正确。
【补偿训练】
(2019·银川高二检测)实验:①向盛有1 mL 0.1 ml·L-1MgCl2溶液的试管中加
1 mL 0.5 ml·L-1NaOH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 ml·L-1FeCl3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)
【解析】选A。将0.1 ml·L-1 MgCl2溶液和0.5 ml·L-1NaOH溶液等体积混合得到氢氧化镁悬浊液和氯化钠以及剩余氢氧化钠的混合物,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2Mg2++2OH-,将a中所得浊液氢氧化镁过滤,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2Mg2++2OH-,所得滤液中含少量Mg2+,故A错误;实验②向Mg(OH)2沉淀中滴加氯化铁会生成氢氧化铁沉淀,沉淀向着更难溶的物质转化,所以实验可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶,故B、C正确;浊液a为氢氧化镁悬浊液,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2Mg2++2OH-,故D正确。
6.(2020·武汉高二检测)在t℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知t℃时AgCl的Ksp=4×10-10,下列说法不正确的是( )
A.在t℃时,AgBr的Ksp为4.9×10-13
B.在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体,可使溶液由c点变到b点
C.图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
D.在t℃时,AgCl(s)+Br-(aq)AgBr(s)+Cl-(aq)平衡常数K≈816
【解析】选B。根据图中c点的c(Ag+)和c(Br-)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10-13,A正确。在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后,c(Br-)增大,溶解平衡逆向移动,c(Ag+)减小,故B错。在a点时Q
7.(2019·赣州高二检测)25℃时,三种难溶银盐的Ksp与颜色如表所示,下列说法正确的是( )
A.Ag2CrO4和AgI饱和溶液中,c(Ag+)前者小于后者
B.浓度均为2×10-5ml·L-1的NaCl和AgNO3溶液等体积混合能产生白色沉淀
C.向AgCl悬浊液中逐滴加入0.1 ml·L-1 KI溶液,沉淀将由白色转化为黄色
D.向浓度均为0.01 ml·L-1的KCl与K2CrO4混合溶液中慢慢滴入AgNO3溶液,先生成红色沉淀
【解析】选C。由表中数据可知,AgI饱和溶液中c(Ag+)=
=9.2×10-9ml·L-1,Ag2CrO4饱和溶液中:c(Ag+)==1.59
×10-4ml·L-1>9.2×10-9ml·L-1,即Ag2CrO4和AgI饱和溶液中,c(Ag+)前者大于后者,故A错误;浓度均为2×10-5ml·L-1的NaCl和AgNO3溶液等体积混合时瞬间c(Ag+)=c(Cl-)=×2×10-5ml·L-1=10-5ml·L-1,此时Q=10-5×10-5=10-10
<1.8×10-10=Ksp(AgCl),所以不能产生白色沉淀,故B错误;AgI溶度积小于AgCl,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,所以向AgCl悬浊液加入KI溶液,沉淀将由白色转化为黄色AgI,故C正确;浓度均为0.01 ml·L-1的KCl与K2CrO4混合溶液中慢慢滴入AgNO3溶液,产生AgCl时最小的c(Ag+)==
ml·L-1=1.8×10-8ml·L-1,产生Ag2CrO4时最小的c(Ag+)=
=ml·L-1=1.41×10-5ml·L-1>1.8×10-8ml·L-1,所以随着AgNO3溶液的慢慢滴入,先生成白色AgCl沉淀,故D错误。
【补偿训练】
某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断错误的是( )
A.Ksp[Fe(OH)3]
B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
【解析】选B。Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-),Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-),Fe3+、Cu2+浓度相等(b、c点)时,Fe3+对应的pH小,c(H+)较大,则c(OH-)较小,又知Ksp仅与温度有关,则Ksp[Fe(OH)3]
Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq),加入NH4Cl固体,因为N水解产生H+,H+与OH-反应使平衡正向移动,c(Fe3+)增大,B选项错误;c(H+)和c(OH-)的乘积为Kw,Kw仅与温度有关,C选项正确。
二、非选择题(本题包括2小题,共21分)
8.(9分) (2020·温州高二检测)已知几种难溶电解质的溶度积如表所示:
几种难溶电解质的Ksp(25℃)
(1)AgBr、AgI、FeS、ZnS、CuS的溶解能力由大到小的顺序为:___。
(2)向饱和的AgI溶液中加入固体硝酸银,则c(I-)____________(填“增大”“减小”或“不变”),若改加AgBr固体,则c(Ag+)____________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在25℃时,向100 mL浓度均为0.1 ml·L-1 FeCl2、ZnCl2、CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,生成的沉淀的先后顺序是_____________________(用沉淀物的化学式表示)。
【解析】(1)由同种类型的难溶电解质的Ksp越小溶解能力越小知,溶解能力AgBr>AgI>FeS>ZnS>CuS。
(2)向饱和的AgI溶液中加入固体硝酸银,c(Ag+)增大,则c(I-)减小;若改加AgBr固体,溶解使c(Ag+)增大。
(3)阳离子浓度相同,Ksp越小沉淀时所需的c(S2-)越小,就先沉淀。
答案:(1)AgBr>AgI>FeS>ZnS>CuS (2)减小
增大 (3)CuS、ZnS、FeS
9.(12分)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)+S(aq)
Ksp=2.5×10-7 ml2·L-2
SrCO3(s)Sr2+(aq)+C(aq)
Ksp=2.5×10-9 ml2·L-2
(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C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C的浓度,平衡常数K将_________________________。
(3)已知,SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性与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)+C(aq)SrCO3(s)+
S(aq),平衡常数表达式为K=,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C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)+C(aq)SrCO3(s)+S(aq)
K= Ksp(SrCO3)< Ksp(SrSO4),加入C后,平衡SrSO4(s)Sr2+(aq)+S(aq)正向移动,生成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
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题8分,共16分)
10.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汽加热到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
【解析】选A。根据题干信息,A项中的操作可将Fe2+先转化为Fe3+再转化为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+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;由金属的活泼性Fe>Cu知,D错误。
11.(2019·吉安高二检测)一定温度下,三种碳酸盐MCO3(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知:pM=-lg c(M),p(C)=-lg c(C)。下列说法正确的是( )
A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大
B.a点可表示MnCO3的饱和溶液,且c(Mn2+)=c(C)
C.b点可表示CaCO3的饱和溶液,且c(Ca2+)
D.c点可表示MgCO3的不饱和溶液,且c(Mg2+)>c(C)
【解析】选B。碳酸盐的溶度积可表示为Ksp(MCO3)=c(M2+)·c(C),由图像可知,MgCO3、CaCO3、MnCO3的pM为一定值时,其p(C)逐渐增大,由溶度积表达式可知三种物质的Ksp逐渐减小,A错;a点在MnCO3的沉淀溶解平衡曲线上,为其饱和溶液,结合MnCO3图中曲线知,c(C)=c(Mn2+),B对;b点在CaCO3的沉淀溶解平衡曲线上,为其饱和溶液,结合CaCO3曲线可知,c(C)
二、非选择题(本题包括1小题,共14分)
12.(2019·济南高二检测)(1)已知25 ℃时,
Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。向0.01 ml·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中,逐滴加入浓NaOH溶液,Cu2+完全沉淀时(Cu2+的浓度近似为2.2×
10-6 ml·L-1),溶液的pH为____________;此时____________(填“是”或“否”)有Mg(OH)2沉淀生成。
(2)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如下:
已知:
加入NH3·H2O调节pH=8可除去____________(填离子符号),滤渣Ⅱ中含____________(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是___ ___。
已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9。
【解析】(1)Cu2+完全沉淀时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20=c(Cu2+)·c2(OH-)=2.2×10-6·c2(OH-),则c(OH-)=1.0×10-7 ml·L-1,c(H+)==1.0×10-7 ml·L-1,则pH=7;此时c(Mg2+)·c2(OH-)=0.01×(1.0×10-7)2=1.0×10-16
(2)根据流程图和表中数据,加入NH3·H2O调pH为8,只有Fe3+完全沉淀,故可除去Fe3+;加入NaOH调pH=12.5,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,所以滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2;根据Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7可知,H2C2O4过量时Ba2+转化为BaC2O4沉淀,BaCl2·2H2O产品的产量会减少。
答案:(1)7 否
(2)Fe3+ Mg(OH)2、Ca(OH)2
H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀,产品的产量减少
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相关化合物
AgX
AgY
Ag2Z
pKsp
a
b
c
AgCl
Ag2CrO4
AgI
颜色
白
红
黄
Ksp
1.8×10-10
2.0×10-12
8.5×10-17
沉淀溶解平衡
Ksp
AgBr(s)Ag+(aq)+Br-(aq)
5.4×10-13
AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq)
8.5×10-17
FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq)
6.3×10-18
ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)
1.6×10-24
CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)
6.3×10-36
Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.1
3.2
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