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人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡第2课时当堂达标检测题
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这是一份人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡第2课时当堂达标检测题，共10页。试卷主要包含了0×10-5×4，1 ml·L-1溶液中,c≥3等内容，欢迎下载使用。
1.常温下有关物质的溶度积如下,下列说法不正确的是( )。
A.常温下,除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好
B.常温下,除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用Na2CO3溶液比NaOH溶液效果好
C.向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=2×1021
D.无法利用Ca(OH)2制备NaOH
答案:D
解析:Ksp[Mg(OH)2]2.常温下,取一定量的PbI2固体配成饱和溶液,T时刻改变某一条件,离子的浓度变化如图所示[注:第一次平衡时c(I-)=2×10-3 ml·L-1,c(Pb2+)=1×10-3 ml·L-1],下列有关说法正确的是( )。
A.常温下,PbI2的Ksp=2×10-6
B.温度不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,PbI2的溶解度不变,Pb2+浓度不变
C.常温下Ksp(PbS)=8×10-28,向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液,PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)反应的化学平衡常数为5×1018
D.T时刻改变的条件是升高温度,PbI2的Ksp增大
答案:C
解析:由PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)得Ksp=c(Pb2+)·c2(I-)=1×10-3×(2×10-3)2=4×10-9,A项错误;温度不变,PbI2的溶度积不变,但Pb2+浓度增大,B项错误;PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)反应的平衡常数K==5×1018,C项正确;T时刻若改变的条件是升高温度,c(Pb2+)、c(I-)均呈增大趋势,D项错误。
3.在T℃时,碳酸钙在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知T℃时硫酸钙的Ksp=9.1×10-6。下列说法不正确的是( )。
A.除去锅炉水垢中硫酸钙的办法是将其转化为碳酸钙,然后用酸去除
B.图中Y点碳酸钙的结晶速率大于其溶解速率
C.通过蒸发,可使溶液由X点变化到Z点
D.在T℃时,反应CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)的平衡常数K=3 250
答案:C
解析:CaSO4溶液中存在沉淀溶解平衡:CaSO4(s)Ca2+(aq)+S(aq),加入较浓的Na2CO3溶液,Ca2+与C结合生成CaCO3沉淀,使CaSO4转化为CaCO3,并与稀盐酸等反应生成可溶性钙盐而除去,A项正确。图中Y点位于溶解平衡曲线的上面,此时c(Ca2+)、c(C)均大于该条件下的平衡浓度,应生成CaCO3沉淀,使c(Ca2+)及c(C)减小,故Y点CaCO3的结晶速率大于溶解速率,B项正确。图中X点向Z点转化,c(C)不变,c(Ca2+)增大,而蒸发浓缩时,c(Ca2+)、c(C)均增大,故不能使溶液由X点变化到Z点,C项错误。由图可得Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·c(C)=7.0×10-5×4.0×10-5=2.8×10-9;T℃时,反应CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)的平衡常数K==3250,D项正确。
4.硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法正确的是( )。
A.283 K时,图中X点对应的溶液是不饱和溶液
B.三个不同温度下,363 K时Ksp(SrSO4)最大
C.温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(S)的增大而减小
D.283 K下的SrSO4饱和溶液升温到363 K后变为不饱和溶液
答案:A
解析:由图可知,X点离子积Q5.25 ℃时,用Na2SO4溶液沉淀Ba2+、Pb2+、Ca2+三种金属离子(M2+),所需S最低浓度的负对数值p(S)=-lg c(S)与p(M2+)=-lg(M2+)关系如图所示,下列说法正确的是( )。
A.Ksp(CaSO4)B.A点可表示CaSO4的饱和溶液,且c(Ca2+)=c(S)
C.B点可表示PbSO4的不饱和溶液,且c(Pb2+)D.向Ba2+浓度为10-5 ml·L-1的废水中加入足量CaSO4粉末,会有BaSO4沉淀析出
答案:D
解析:根据Ksp=c(M2+)×c(S),代入图中数据进行计算,三种沉淀的Ksp大小顺序为Ksp(CaSO4)>Ksp(PbSO4)>Ksp(BaSO4),A项错误;根据图像可知,A点在曲线上,可表示CaSO4的饱和溶液,但是c(Ca2+)>c(S),B项错误;图线中坐标数值越大,对应离子的浓度越小,B点在曲线下方,表示PbSO4的过饱和溶液,C项错误;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10-5ml·L-1的废水中加入CaSO4粉末,沉淀由CaSO4转化为BaSO4沉淀,D项正确。
6.部分铁的化合物的溶度积常数(25 ℃)如图所示,下列有关说法中正确的是( )。
A.在c(C)=0.1 ml·L-1溶液中,c(Fe2+)≥3.2×10-10 ml·L-1
B.将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH=10,则c(Fe2+)C.增加溶液的酸性,有利于将Fe2+沉淀为FeS和FeCO3
D.将反应液中的Fe2+氧化为Fe3+,有利于将铁从溶液中除净
答案:D
解析:FeCO3的溶度积常数为Ksp(FeCO3)=c(Fe2+)·c(C),溶液中c(C)=0.1ml·L-1,则有c(Fe2+)≤ml·L-1=3.2×10-10ml·L-1,A项错误;Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,故将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH=10,c(Fe2+)==4.9×10-9ml·L-1,c(Fe3+)==2.8×10-27ml·L-1,则有c(Fe2+)>c(Fe3+),B项错误;增加溶液的酸性,不利于Fe2+沉淀为FeCO3,C项错误;将Fe2+氧化为Fe3+,有利于生成Fe(OH)3沉淀,D项正确。
7.25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表:
下列叙述中不正确的是( )。
A.向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 ml·L-1 KI溶液,有黄色沉淀产生
B.25 ℃时,AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag+的浓度相同
C.25 ℃,AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同
D.在100 mL 1.8×10-6 ml·L-1 NaCl溶液中,加入1 mL 1×10-3ml·L-1 AgNO3溶液,不能产生白色沉淀
答案:B
解析:由四种物质的溶度积可知溶解度大小关系为AgCl>AgBr>AgI>Ag2S,A项正确,B项错误;温度不变,Ksp不变,C项正确;加入1mL硝酸银溶液后,溶液体积近似为100mL,则c(Cl-)=1.8×10-6ml·L-1,c(Ag+)=1×10-5ml·L-1, Q=c(Cl-)×c(Ag+)=1.8×10-118.已知室温下,Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1 ml·L-1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系,合理的是( )。
答案:C
解析:因为Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3,所以加入NaOH溶液时,先生成溶解度小的沉淀,即先生成Fe(OH)3沉淀,当Fe3+沉淀完全后,NaOH才与Al3+反应生成Al(OH)3沉淀,到Al3+沉淀完全后,Al(OH)3与NaOH反应使沉淀溶解,C项正确。
9.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )。
A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中加入蒸馏水,氯化银的Ksp增大
C.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中加入碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中通入CO2气体,沉淀溶解平衡不移动
答案:C
解析:通过溶度积比较溶解度的大小时,阴、阳离子的个数比必须相同,A项错误;溶度积与温度有关,与物质的量浓度无关,B项错误;碘化银的溶解度更小,由溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,C项正确;在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中通入CO2气体,会生成可溶性的Ca(HCO3)2,D项错误。
10.牙齿表面由一层成分为Ca5(PO4)3OH的物质保护着,它在唾液中存在下列平衡:
Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)。
(1)进食后,细菌和酶作用于食物,产生有机酸,这时牙齿就会受到腐蚀,其原因是 。
(2)已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小,质地更坚固,请用离子方程式表示当牙膏中配有氟化物添加剂后防止龋齿的原因: 。
(3)根据上述原理,请你提出一种其他促进矿化的方法: 。
答案:(1)H++OH-H2O,平衡向脱矿方向移动
(2)5Ca2+(aq)+3P(aq)+F-(aq)Ca5(PO4)3F(s)
(3)增加c(Ca2+)或c(P)
解析:(1)进食后,细菌和酶作用于食物产生的有机酸能与OH-发生反应,使平衡Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)向右移动,从而使牙齿受到腐蚀。(2)由于Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH的溶解度小,当牙膏中配有氟化物添加剂后很容易发生沉淀的转化。(3)要促进矿化也就是使平衡向矿化的方向移动,可以加Ca2+或P。
能力提升
1.在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是( )。
A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7
B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-2CuCl
C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好
D.Cu2++Cu2Cu+平衡常数很小,逆反应趋于完全
答案:C
解析:根据CuCl(s)Cu+(aq)+Cl-(aq)可知
Ksp(CuCl)=c(Cu+)·c(Cl-),从Cu+图像中任取一点代入计算可得Ksp(CuCl)≈10-7,A项正确;由题干中“可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-”可知Cu、Cu2+与Cl-可以发生反应生成CuCl沉淀,B项正确;Cu(s)+Cu2+(aq)2Cu+(aq),增加固体Cu的物质的量,平衡不移动,Cu+的浓度不变,C项错误;Cu(s)+Cu2+(aq)2Cu+(aq),平衡常数K=,从图中两条曲线上任取横坐标相同的c(Cu2+)、c(Cu+)两点代入计算,例如当c(Cl-)=1×10-7ml·L-1时,c(Cu2+)=10-1.4ml·L-1、c(Cu+)=10-3.7ml·L-1,可得K=10-6,该反应的平衡常数很小,逆反应趋于完全,D项正确。
2.已知:pAg=-lg c(Ag+),Ksp(AgCl)=1.8×10-10。如图是向10 mL AgNO3溶液中逐滴加入0.1 ml·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积变化的图像(实线)。根据图像所得下列结论正确的是( )。
A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1 ml·L-1
B.图中X点的坐标为(100,6)
C.图中X点表示溶液中Ag+被恰好完全沉淀(浓度为0)
D.若把0.1 ml·L-1 NaCl溶液换成0.1 ml·L-1 NaI溶液,则图像在终点后变为虚线部分
答案:B
解析:加入NaCl之前,pAg=0,所以c(AgNO3)=1ml·L-1,A项错误;由于X点c(Ag+)=1×10-6ml·L-1,所以Ag+视为沉淀完全(但浓度不为0),则加入的NaCl的物质的量n(NaCl)=n(AgNO3)=0.01L×1ml·L-1=0.01ml,所以V(NaCl溶液)==100mL,B项正确,C项错误;若把NaCl换成NaI,由于Ksp(AgI)更小,所以c(Ag+)更小,pAg更大,与图像不符,D项错误。
3.已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如图,横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或Zn物质的量浓度的对数(假设Zn2+浓度为10-5 ml·L-1时,Zn2+已沉淀完全)。下列说法不正确的是( )。
A.往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,反应的离子方程式可表示为Zn2++4OH-Zn+2H2O
B.从图中数据计算可得Zn(OH)2的溶度积Ksp=1×10-17
C.某废液中含Zn2+,沉淀Zn2+可以控制溶液pH的范围是8.0~12.0
D.向1 L 1 ml·L-1 ZnCl2溶液中加入NaOH固体至pH=6.0,需NaOH 0.2 ml
答案:D
解析:A项,当溶液pH>12.0时,Zn2+就转化成Zn,正确。B项,依据pH=7时,c(Zn2+)=1×10-3ml·L-1计算,此时有沉淀溶解平衡存在,Ksp=1×10-3×(1×10-7)2=1×10-17,正确。C项,当c(Zn2+)=1×10-5ml·L-1时认为废液中Zn2+已完全沉淀,所以控制pH在8~12范围内可将Zn2+沉淀完全,正确。D项,当pH=6.0,即c(OH-)=1×10-8ml·L-1时,由Ksp可知此时c(Zn2+)=1×10-1ml·L-1,即有0.9mlZn2+转化为Zn(OH)2,需NaOH为1.8ml,不正确。
4.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Z点到Y点
C.图中X点对应的是AgBr的不饱和溶液
D.在T℃时,AgCl(s)+Br-(aq)AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K≈816
答案:B
解析:根据图中Z点的c(Ag+)和c(Br-)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10-13,A项正确;在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后,c(Br-)增大,沉淀溶解平衡逆向移动,c(Ag+)减小,B项错误;在X点时c(Ag+)·c(Br-)5.往含I-和Cl-的稀溶液中滴入AgNO3溶液,沉淀的质量与加入AgNO3溶液体积的关系如图所示。则原溶液中的比值为( )。
A.B.
C.D.
答案:C
解析:根据I-+Ag+AgI↓(黄色),Cl-+Ag+AgCl↓(白色),结合图示,可知I-、Cl-消耗AgNO3溶液的体积分别为V1、(V2-V1),因此在原溶液中。
6.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,达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下达到溶解平衡的浓度c/(ml·L-1)如图所示。
(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 。
A.<1
B.在4左右
C.>6
(3)在Ni(NO3)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: 。
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
解析:(1)由图可知,在pH=3时溶液中不会出现Cu(OH)2沉淀,则铜元素主要以Cu2+形式存在。(2)要除去Fe3+的同时必须保证Cu2+不能沉淀,因此pH应保持在4左右。(3)从图示关系可以看出,C2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小,不能通过调节pH而达到分离的目的。(4)Cu(OH)2悬浊液中存在如下平衡:Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),加入氨水后Cu2+与NH3结合生成难电离的[Cu(NH3)4]2+,Cu2+浓度减小,平衡正向移动,Cu(OH)2固体不断溶解。
7.以下是20 ℃时几种难溶电解质的溶解度:
在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的沉淀溶解平衡原理除去某些离子。例如:
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=4,过滤结晶即可。
请回答下列问题。
(1)上述三个除杂方案都能够达到很好的效果,Fe2+、Fe3+都被转化为 (填化学式)而除去。
(2)①中加入的试剂应选择 为宜,其原因是 。
(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的离子方程式为 。
(4)下列关于方案③相关的叙述中,正确的是 。
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染
B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤
C.调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中
E.在pH>4的溶液中Fe3+一定不能大量存在
答案:(1)Fe(OH)3
(2)氨水 不会引入新的杂质
(3)2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s)3Mg2+(aq)+2Fe(OH)3(s)
(4)ACDE
解析:①中为了不引入杂质离子,应加入氨水使Fe3+沉淀,而不能用NaOH溶液等。②中根据数据可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2固体除去Fe3+,然后将沉淀一并过滤。③中利用Fe3+易水解的特点,据题意可知调节溶液的pH=4可使Fe3+沉淀完全,为了不引入杂质离子,可使用CuO、Cu(OH)2等。物质
CaCO3
MgCO3
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
3.4×10-9
6.82×10-6
4.68×10-6
5.6×10-12
2.8×10-39
化合物
FeCO3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
FeS
溶度积
3.2×10-11
4.9×10-17
2.8×10-39
6.3×10-18
物质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
颜色
白
浅黄
黄
黑
Ksp
1.8×10-10
5.4×10-13
8.5×10-17
6.3×10-50
难溶电
解质
Mg(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
溶解
度/g
6.9×10-4
1.7×10-6
1.5×10-4
3.0×10-9
1.常温下有关物质的溶度积如下,下列说法不正确的是( )。
A.常温下,除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好
B.常温下,除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用Na2CO3溶液比NaOH溶液效果好
C.向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=2×1021
D.无法利用Ca(OH)2制备NaOH
答案:D
解析:Ksp[Mg(OH)2]
A.常温下,PbI2的Ksp=2×10-6
B.温度不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,PbI2的溶解度不变,Pb2+浓度不变
C.常温下Ksp(PbS)=8×10-28,向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液,PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)反应的化学平衡常数为5×1018
D.T时刻改变的条件是升高温度,PbI2的Ksp增大
答案:C
解析:由PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)得Ksp=c(Pb2+)·c2(I-)=1×10-3×(2×10-3)2=4×10-9,A项错误;温度不变,PbI2的溶度积不变,但Pb2+浓度增大,B项错误;PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)反应的平衡常数K==5×1018,C项正确;T时刻若改变的条件是升高温度,c(Pb2+)、c(I-)均呈增大趋势,D项错误。
3.在T℃时,碳酸钙在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知T℃时硫酸钙的Ksp=9.1×10-6。下列说法不正确的是( )。
A.除去锅炉水垢中硫酸钙的办法是将其转化为碳酸钙,然后用酸去除
B.图中Y点碳酸钙的结晶速率大于其溶解速率
C.通过蒸发,可使溶液由X点变化到Z点
D.在T℃时,反应CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)的平衡常数K=3 250
答案:C
解析:CaSO4溶液中存在沉淀溶解平衡:CaSO4(s)Ca2+(aq)+S(aq),加入较浓的Na2CO3溶液,Ca2+与C结合生成CaCO3沉淀,使CaSO4转化为CaCO3,并与稀盐酸等反应生成可溶性钙盐而除去,A项正确。图中Y点位于溶解平衡曲线的上面,此时c(Ca2+)、c(C)均大于该条件下的平衡浓度,应生成CaCO3沉淀,使c(Ca2+)及c(C)减小,故Y点CaCO3的结晶速率大于溶解速率,B项正确。图中X点向Z点转化,c(C)不变,c(Ca2+)增大,而蒸发浓缩时,c(Ca2+)、c(C)均增大,故不能使溶液由X点变化到Z点,C项错误。由图可得Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·c(C)=7.0×10-5×4.0×10-5=2.8×10-9;T℃时,反应CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)的平衡常数K==3250,D项正确。
4.硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法正确的是( )。
A.283 K时,图中X点对应的溶液是不饱和溶液
B.三个不同温度下,363 K时Ksp(SrSO4)最大
C.温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(S)的增大而减小
D.283 K下的SrSO4饱和溶液升温到363 K后变为不饱和溶液
答案:A
解析:由图可知,X点离子积Q
A.Ksp(CaSO4)
C.B点可表示PbSO4的不饱和溶液,且c(Pb2+)
答案:D
解析:根据Ksp=c(M2+)×c(S),代入图中数据进行计算,三种沉淀的Ksp大小顺序为Ksp(CaSO4)>Ksp(PbSO4)>Ksp(BaSO4),A项错误;根据图像可知,A点在曲线上,可表示CaSO4的饱和溶液,但是c(Ca2+)>c(S),B项错误;图线中坐标数值越大,对应离子的浓度越小,B点在曲线下方,表示PbSO4的过饱和溶液,C项错误;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10-5ml·L-1的废水中加入CaSO4粉末,沉淀由CaSO4转化为BaSO4沉淀,D项正确。
6.部分铁的化合物的溶度积常数(25 ℃)如图所示,下列有关说法中正确的是( )。
A.在c(C)=0.1 ml·L-1溶液中,c(Fe2+)≥3.2×10-10 ml·L-1
B.将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH=10,则c(Fe2+)
D.将反应液中的Fe2+氧化为Fe3+,有利于将铁从溶液中除净
答案:D
解析:FeCO3的溶度积常数为Ksp(FeCO3)=c(Fe2+)·c(C),溶液中c(C)=0.1ml·L-1,则有c(Fe2+)≤ml·L-1=3.2×10-10ml·L-1,A项错误;Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,故将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH=10,c(Fe2+)==4.9×10-9ml·L-1,c(Fe3+)==2.8×10-27ml·L-1,则有c(Fe2+)>c(Fe3+),B项错误;增加溶液的酸性,不利于Fe2+沉淀为FeCO3,C项错误;将Fe2+氧化为Fe3+,有利于生成Fe(OH)3沉淀,D项正确。
7.25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表:
下列叙述中不正确的是( )。
A.向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 ml·L-1 KI溶液,有黄色沉淀产生
B.25 ℃时,AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag+的浓度相同
C.25 ℃,AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同
D.在100 mL 1.8×10-6 ml·L-1 NaCl溶液中,加入1 mL 1×10-3ml·L-1 AgNO3溶液,不能产生白色沉淀
答案:B
解析:由四种物质的溶度积可知溶解度大小关系为AgCl>AgBr>AgI>Ag2S,A项正确,B项错误;温度不变,Ksp不变,C项正确;加入1mL硝酸银溶液后,溶液体积近似为100mL,则c(Cl-)=1.8×10-6ml·L-1,c(Ag+)=1×10-5ml·L-1, Q=c(Cl-)×c(Ag+)=1.8×10-11
答案:C
解析:因为Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3,所以加入NaOH溶液时,先生成溶解度小的沉淀,即先生成Fe(OH)3沉淀,当Fe3+沉淀完全后,NaOH才与Al3+反应生成Al(OH)3沉淀,到Al3+沉淀完全后,Al(OH)3与NaOH反应使沉淀溶解,C项正确。
9.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )。
A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中加入蒸馏水,氯化银的Ksp增大
C.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中加入碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中通入CO2气体,沉淀溶解平衡不移动
答案:C
解析:通过溶度积比较溶解度的大小时,阴、阳离子的个数比必须相同,A项错误;溶度积与温度有关,与物质的量浓度无关,B项错误;碘化银的溶解度更小,由溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,C项正确;在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中通入CO2气体,会生成可溶性的Ca(HCO3)2,D项错误。
10.牙齿表面由一层成分为Ca5(PO4)3OH的物质保护着,它在唾液中存在下列平衡:
Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)。
(1)进食后,细菌和酶作用于食物,产生有机酸,这时牙齿就会受到腐蚀,其原因是 。
(2)已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小,质地更坚固,请用离子方程式表示当牙膏中配有氟化物添加剂后防止龋齿的原因: 。
(3)根据上述原理,请你提出一种其他促进矿化的方法: 。
答案:(1)H++OH-H2O,平衡向脱矿方向移动
(2)5Ca2+(aq)+3P(aq)+F-(aq)Ca5(PO4)3F(s)
(3)增加c(Ca2+)或c(P)
解析:(1)进食后,细菌和酶作用于食物产生的有机酸能与OH-发生反应,使平衡Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)向右移动,从而使牙齿受到腐蚀。(2)由于Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH的溶解度小,当牙膏中配有氟化物添加剂后很容易发生沉淀的转化。(3)要促进矿化也就是使平衡向矿化的方向移动,可以加Ca2+或P。
能力提升
1.在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是( )。
A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7
B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-2CuCl
C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好
D.Cu2++Cu2Cu+平衡常数很小,逆反应趋于完全
答案:C
解析:根据CuCl(s)Cu+(aq)+Cl-(aq)可知
Ksp(CuCl)=c(Cu+)·c(Cl-),从Cu+图像中任取一点代入计算可得Ksp(CuCl)≈10-7,A项正确;由题干中“可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-”可知Cu、Cu2+与Cl-可以发生反应生成CuCl沉淀,B项正确;Cu(s)+Cu2+(aq)2Cu+(aq),增加固体Cu的物质的量,平衡不移动,Cu+的浓度不变,C项错误;Cu(s)+Cu2+(aq)2Cu+(aq),平衡常数K=,从图中两条曲线上任取横坐标相同的c(Cu2+)、c(Cu+)两点代入计算,例如当c(Cl-)=1×10-7ml·L-1时,c(Cu2+)=10-1.4ml·L-1、c(Cu+)=10-3.7ml·L-1,可得K=10-6,该反应的平衡常数很小,逆反应趋于完全,D项正确。
2.已知:pAg=-lg c(Ag+),Ksp(AgCl)=1.8×10-10。如图是向10 mL AgNO3溶液中逐滴加入0.1 ml·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积变化的图像(实线)。根据图像所得下列结论正确的是( )。
A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1 ml·L-1
B.图中X点的坐标为(100,6)
C.图中X点表示溶液中Ag+被恰好完全沉淀(浓度为0)
D.若把0.1 ml·L-1 NaCl溶液换成0.1 ml·L-1 NaI溶液,则图像在终点后变为虚线部分
答案:B
解析:加入NaCl之前,pAg=0,所以c(AgNO3)=1ml·L-1,A项错误;由于X点c(Ag+)=1×10-6ml·L-1,所以Ag+视为沉淀完全(但浓度不为0),则加入的NaCl的物质的量n(NaCl)=n(AgNO3)=0.01L×1ml·L-1=0.01ml,所以V(NaCl溶液)==100mL,B项正确,C项错误;若把NaCl换成NaI,由于Ksp(AgI)更小,所以c(Ag+)更小,pAg更大,与图像不符,D项错误。
3.已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如图,横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或Zn物质的量浓度的对数(假设Zn2+浓度为10-5 ml·L-1时,Zn2+已沉淀完全)。下列说法不正确的是( )。
A.往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,反应的离子方程式可表示为Zn2++4OH-Zn+2H2O
B.从图中数据计算可得Zn(OH)2的溶度积Ksp=1×10-17
C.某废液中含Zn2+,沉淀Zn2+可以控制溶液pH的范围是8.0~12.0
D.向1 L 1 ml·L-1 ZnCl2溶液中加入NaOH固体至pH=6.0,需NaOH 0.2 ml
答案:D
解析:A项,当溶液pH>12.0时,Zn2+就转化成Zn,正确。B项,依据pH=7时,c(Zn2+)=1×10-3ml·L-1计算,此时有沉淀溶解平衡存在,Ksp=1×10-3×(1×10-7)2=1×10-17,正确。C项,当c(Zn2+)=1×10-5ml·L-1时认为废液中Zn2+已完全沉淀,所以控制pH在8~12范围内可将Zn2+沉淀完全,正确。D项,当pH=6.0,即c(OH-)=1×10-8ml·L-1时,由Ksp可知此时c(Zn2+)=1×10-1ml·L-1,即有0.9mlZn2+转化为Zn(OH)2,需NaOH为1.8ml,不正确。
4.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Z点到Y点
C.图中X点对应的是AgBr的不饱和溶液
D.在T℃时,AgCl(s)+Br-(aq)AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K≈816
答案:B
解析:根据图中Z点的c(Ag+)和c(Br-)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10-13,A项正确;在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后,c(Br-)增大,沉淀溶解平衡逆向移动,c(Ag+)减小,B项错误;在X点时c(Ag+)·c(Br-)
A.B.
C.D.
答案:C
解析:根据I-+Ag+AgI↓(黄色),Cl-+Ag+AgCl↓(白色),结合图示,可知I-、Cl-消耗AgNO3溶液的体积分别为V1、(V2-V1),因此在原溶液中。
6.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,达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下达到溶解平衡的浓度c/(ml·L-1)如图所示。
(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 。
A.<1
B.在4左右
C.>6
(3)在Ni(NO3)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: 。
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
解析:(1)由图可知,在pH=3时溶液中不会出现Cu(OH)2沉淀,则铜元素主要以Cu2+形式存在。(2)要除去Fe3+的同时必须保证Cu2+不能沉淀,因此pH应保持在4左右。(3)从图示关系可以看出,C2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小,不能通过调节pH而达到分离的目的。(4)Cu(OH)2悬浊液中存在如下平衡:Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),加入氨水后Cu2+与NH3结合生成难电离的[Cu(NH3)4]2+,Cu2+浓度减小,平衡正向移动,Cu(OH)2固体不断溶解。
7.以下是20 ℃时几种难溶电解质的溶解度:
在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的沉淀溶解平衡原理除去某些离子。例如:
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=4,过滤结晶即可。
请回答下列问题。
(1)上述三个除杂方案都能够达到很好的效果,Fe2+、Fe3+都被转化为 (填化学式)而除去。
(2)①中加入的试剂应选择 为宜,其原因是 。
(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的离子方程式为 。
(4)下列关于方案③相关的叙述中,正确的是 。
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染
B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤
C.调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中
E.在pH>4的溶液中Fe3+一定不能大量存在
答案:(1)Fe(OH)3
(2)氨水 不会引入新的杂质
(3)2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s)3Mg2+(aq)+2Fe(OH)3(s)
(4)ACDE
解析:①中为了不引入杂质离子,应加入氨水使Fe3+沉淀,而不能用NaOH溶液等。②中根据数据可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2固体除去Fe3+,然后将沉淀一并过滤。③中利用Fe3+易水解的特点,据题意可知调节溶液的pH=4可使Fe3+沉淀完全,为了不引入杂质离子,可使用CuO、Cu(OH)2等。物质
CaCO3
MgCO3
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
3.4×10-9
6.82×10-6
4.68×10-6
5.6×10-12
2.8×10-39
化合物
FeCO3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
FeS
溶度积
3.2×10-11
4.9×10-17
2.8×10-39
6.3×10-18
物质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
颜色
白
浅黄
黄
黑
Ksp
1.8×10-10
5.4×10-13
8.5×10-17
6.3×10-50
难溶电
解质
Mg(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
溶解
度/g
6.9×10-4
1.7×10-6
1.5×10-4
3.0×10-9
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