1、第27讲难溶电解质的溶解平衡课时集训测控导航表知识点基础能力挑战沉淀溶解平衡及其应用1,310溶度积常数及其应用2,4,56沉淀溶解平衡曲线7,8,9111.要使工业废水中的重金属离子Pb2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂,已知Pb2+与这些离子形成的化合物的溶解度如下:化合物PbSO4PbCO3PbS溶解度/g1.0310-41.8110-71.8410-14由上述数据可知,选用的沉淀剂最好为(B)A.硫酸盐B.硫化物C.碳酸盐D.以上沉淀剂均可解析:根据表格数据,PbS的溶解度最小,因此选用硫化物最好,故B正确。2.(2018湖南长沙长郡中学押题卷)已知25 时,RSO4(s)
2、+C(aq)RCO3(s)+S(aq)的平衡常数K=1.75104,Ksp(RCO3)=2.8010-9,下列叙述中正确的是(C)A.向c(C)=c(S)的混合液中滴加RCl2溶液,首先析出RSO4沉淀B.将浓度均为610-6 mol/L的RCl2、Na2CO3溶液等体积混合后可得到RCO3沉淀C.25 时,RSO4的Ksp约为4.910-5D.相同温度下,RCO3在水中的Ksp大于在Na2CO3溶液中的Ksp解析:RSO4(s)+C(aq)RCO3(s)+S(aq)的平衡常数K=1.75104,Ksp(RSO4)=1.75104Ksp(RCO3)=1.751042.8010-9=4.910-
3、5,C项正确;RSO4、RCO3属于同种类型且Ksp(RSO4)Ksp(RCO3),向c(C)=c(S)的混合液中滴加RCl2溶液,首先析出RCO3沉淀,A项错误;将浓度均为610-6 mol/L RCl2、Na2CO3溶液等体积混合后,c(R2+)=310-6 mol/L、c(C)=310-6 mol/L,此时的离子积Qc=c(R2+)c(C)=310-6310-6=910-12ZnS,MgCO3Mg(OH)2;溶解或电离出S2-的能力:FeSH2SCuS。则下列离子方程式错误的是(D)A.Mg2+2HC+2Ca2+4OH-Mg(OH)2+2CaCO3+2H2OB.FeS+2H+Fe2+H2
4、SC.Cu2+H2SCuS+2H+D.Zn2+S2-+2H2OZn(OH)2+H2S解析:MgCO3的溶解度大于Mg(OH)2,因此有Mg2+2HC+2Ca2+4OH-Mg(OH)2+2CaCO3+2H2O,A项正确;由于电离出S2-的能力:FeSH2SCuS,故有FeS+2H+Fe2+H2S,B项正确;同理可推出C项正确;因ZnS比Zn(OH)2更难溶,故发生反应:Zn2+S2-ZnS,D项错误。4.(2019河南信阳高中模拟)已知25 时,电离常数Ka(HF)=3.610-4,溶度积常数Ksp(CaF2)=1.4610-10。现向1 L 0.2 molL-1HF溶液中加入1 L 0.2 m
5、olL-1CaCl2溶液,下列说法正确的是(D)A.25 时,0.1 molL-1HF溶液中pH=1B.Ksp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化C.该体系中Ksp(CaF2)=D.该体系中有CaF2沉淀产生解析:HF为弱酸,不能完全电离,则25 时,0.1 molL-1HF溶液中pH1,A项错误;Ksp只与温度有关,B项错误;由已知得Ksp(CaF2),C项错误;两溶液混合后,c(Ca2+)=0.1 molL-1,c(F-)=610-3 molL-1,则Qc=c2(F-)c(Ca2+)=3.610-6Ksp(CaF2),故体系中有CaF2沉淀产生,D项正确。5.已知25 时,Ksp(Ag2S
6、)=6.310-50、Ksp(AgCl)=1.510-16。某研究性学习小组探究AgCl、Ag2S沉淀转化的原因。步骤现象.将NaCl与AgNO3溶液混合产生白色沉淀.向所得固液混合物中加Na2S溶液沉淀变为黑色.滤出黑色沉淀,加入NaCl溶液较长时间后,沉淀变为乳白色(1)中的白色沉淀是。(2)中能说明沉淀变黑的离子方程式是,沉淀转化的主要原因是。(3)滤出步骤中乳白色沉淀,推测含有AgCl。用浓HNO3溶解,产生红棕色气体,部分沉淀未溶解,过滤得到滤液X和白色沉淀Y。.向X中滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀.向Y中滴加KI溶液,产生黄色沉淀由判断,滤液X中被检出的离子是。由、可确认步
7、骤中乳白色沉淀含有AgCl和另一种沉淀。(4)该学生通过如下对照实验确认了步骤中乳白色沉淀产生的原因:在NaCl存在下,氧气将中黑色沉淀氧化。现象B:一段时间后,出现乳白色沉淀C:一段时间后,无明显变化A中产生的气体是。C中盛放的物质W是。该同学认为B中产生沉淀的反应如下(请补充完整):2Ag2S+2H2O4AgCl+4NaOH从平衡移动的角度,解释B中NaCl的作用: 。解析:(1)中NaCl与AgNO3溶液混合发生反应:Ag+Cl-AgCl,所以白色沉淀是AgCl。(2)水中存在AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),向所得固液混合物中加Na2S溶液,由于c(S2-)c2(Ag+)K
8、sp(Ag2S)=6.310-50,S2-与Ag+生成Ag2S使上述平衡正向移动,最终白色沉淀变黑,该反应的离子方程式是2AgCl(s)+S2-Ag2S(s)+2Cl-。沉淀转化的主要原因是Ag2S比AgCl溶解度更小或Ag2S的Ksp更小。(3)滤出黑色沉淀加入NaCl溶液,较长时间后,沉淀变为乳白色,滤出步骤中乳白色沉淀,用浓HNO3溶解,产生红棕色气体,部分沉淀未溶解,过滤得到滤液X和白色沉淀Y,向X中滴加Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,说明X中含有S;向Y中滴加KI溶液,产生黄色沉淀,说明白色沉淀Y为AgCl;可进一步确定乳白色沉淀含有AgCl和单质S。(4)该学生的实验目的是通过
9、对照实验确认了步骤中乳白色沉淀产生的原因是在NaCl存在下,氧气将中黑色沉淀氧化。所以在MnO2作催化剂条件下H2O2发生分解反应生成O2,即A中产生的气体是O2;C中盛放的物质W是Ag2S的悬浊液;B中产生沉淀的反应为2Ag2S+O2+4NaCl+2H2O4AgCl+2S+4NaOH。B中O2将Ag2S氧化生成S时有Ag+游离出来,NaCl中大量的Cl-与游离的Ag+结合成AgCl沉淀。由于c(Ag+)减小,有利于中反应平衡右移,B中最终出现乳白色沉淀。答案:(1)AgCl(2)2AgCl(s)+S2-Ag2S(s)+2Cl-Ag2S比AgCl溶解度更小(或Ag2S的Ksp更小) (3)SS
10、(4)O2Ag2S的悬浊液 1O24NaCl2S O2将Ag2S氧化生成S时有Ag+游离出来,NaCl中大量的Cl-与游离的Ag+结合成AgCl沉淀。由于c(Ag+)减小,有利于中反应平衡右移,B中最终出现乳白色沉淀6.(2018江西南昌十所重点中学模拟)25 时,在氢氧化镁悬浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),已知25 时 KspMg(OH)2=1.810-11,KspCu(OH)2=2.210-20。下列说法错误的是(C)A.若向Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl(s),c(Mg2+)会增大B.若向Mg(OH)2悬浊液中滴加CuSO4溶液,
11、沉淀将由白色逐渐变为蓝色C.若向Mg(OH)2悬浊液中加入适量蒸馏水,Ksp保持不变,故上述平衡不发生移动D.若向Mg(OH)2悬浊液中加入少量Na2S(s),固体质量将增大解析:向Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl(s),c(OH-)减小,Mg(OH)2沉淀溶解平衡正向移动,c(Mg2+)会增大,A项正确;向Mg(OH)2悬浊液中滴加CuSO4溶液,由于KspMg(OH)2=1.810-11KspCu(OH)2=2.210-20,则白色氢氧化镁沉淀将逐渐变为蓝色的氢氧化铜沉淀,B项正确;加入少量水,Ksp保持不变,但c(Mg2+)、c(OH-)减小,沉淀溶解平衡正向移动,C项错误;向M
12、g(OH)2悬浊液中加入少量Na2S(s),由于S2-水解呈碱性,所以溶液中c(OH-)增大,Mg(OH)2沉淀溶解平衡逆向移动,有Mg(OH)2固体析出,固体质量增大,D项正确。7.某温度下,难溶物FeR的水溶液中存在平衡:FeR(s)Fe2+(aq)+R2-(aq),其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是(B)A.可以通过升温实现由a点变到c点B.b点对应的Ksp等于a点对应的KspC.d点可能有沉淀生成D.该温度下,Ksp=410-18解析:升高温度,FeR溶液中Fe2+和R2-的浓度同时增大,A项错误;沉淀溶解平衡曲线上的点均为平衡点,温度不变,Ksp不变,B项正确;d点相对于平
13、衡点a点,c(Fe2+)相同,c(R2-)小于a点,没有沉淀生成,C项错误;选a点或b点计算,得Ksp(FeR)=210-18,D项错误。8.(2018天津红桥区一模)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,离子浓度变化如图所示。下列有关说法正确的是(D)A.常温下,PbI2的Ksp为210-6B.温度不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,平衡向左移动,Pb2+的浓度减小C.温度不变,T时刻改变的条件可能是向溶液中加入了KI固体,PbI2的Ksp增大D.常温下,Ksp(PbS)=810-28,向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液,反应PbI2(s)+S2-(a
14、q)PbS(s)+2I-(aq)的化学平衡常数为51018解析:根据图像知常温下平衡时溶液中c(Pb2+)、c(I-)分别是10-3 molL-1、210-3 molL-1,因此PbI2的Ksp=c(Pb2+)c2(I-)=410-9,A错误;PbI2饱和溶液中存在平衡:PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),温度不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,Pb2+浓度增大,平衡逆向移动,最终平衡时Pb2+浓度仍然比原平衡时大,B错误;根据图像知T时刻改变的条件是增大碘离子浓度,温度不变,PbI2的Ksp不变,C错误;反应PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)的
15、化学平衡常数K=51018,D正确。9.(2018山东潍坊二模)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 c(M2+)关系如图所示,下列说法正确的是(D)A.Ksp(CaSO4)Ksp(PbSO4)Ksp(BaSO4)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+)Ksp(PbSO4)Ksp(BaSO4),A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错误;图线中坐
16、标数值越大,对应离子实际浓度越小,b点在曲线下方,表示 PbSO4的过饱和溶液,且c(Pb2+)=c(S),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 molL-1的废水中加入CaSO4粉末,沉淀由CaSO4转化为BaSO4沉淀,D正确。10.(2018江西赣州适应性考试)铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某废旧铍铜元件(含BeO:25%、CuS:71%、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的工艺流程如下:已知:.铍、铝元素化学性质相似.常温下:KspCu(OH)2=2.210-20、K
17、spFe(OH)3=4.01、KspMn(OH)2=2.110-13(1)滤液A的主要成分除NaOH外,还有(填化学式),写出反应中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式: 。(2)溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,选择最合理步骤顺序。a.加入过量的NaOHb.通入过量的CO2c.加入过量的氨水d.加入适量的HCle.过滤f.洗涤从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是 。(3)MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质,写出反应中CuS发生反应的化学方程式: 。若用浓HNO3溶解金属硫化物,缺点是(任写一条)。(4)溶液D中含c(Cu2+)=2.2 molL-
18、1、c(Fe3+)=0.008 molL-1,c(Mn2+)=0.01 molL-1,逐滴加入稀氨水调节pH可依次分离,首先沉淀的是(填离子符号),为使铜离子开始沉淀,常温下应调节溶液的pH大于。解析:(1)废旧铍铜元件的成分有BeO、CuS、FeS、SiO2,根据信息,BeO属于两性氧化物,CuS、FeS不与氢氧化钠溶液反应,SiO2属于酸性氧化物,能与氢氧化钠溶液反应,因此滤液A中主要成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2;根据信息,Be与过量盐酸反应生成氯化铍和水,其离子方程式为Be+4H+Be2+2H2O。(2)利用Be元素、铝元素化学性质相似,向溶液C中先加入过量的氨水,生成
19、Be(OH)2沉淀,然后过滤、洗涤,再加入适量的HCl,生成BeCl2,合理步骤是cefd。为了抑制Be2+的水解,需要在HCl的氛围中对BeCl2溶液蒸发结晶。(3)根据信息,CuS中S转化为S单质,MnO2中Mn被还原为Mn2+,根据化合价升降法进行配平,其化学反应方程式为MnO2+CuS+2H2SO4S+MnSO4+CuSO4+2H2O;用浓硝酸作氧化剂,浓HNO3被还原成NO2,NO2有毒污染环境。(4)三种金属阳离子出现沉淀,根据浓度商与Ksp的关系,Cu2+开始转化成沉淀,c(OH-)= molL-1=110-10 molL-1,Fe3+开始转化成沉淀,c(OH-)=molL-1=
20、10-12molL-1,Mn2+开始转化成沉淀,c(OH-)= molL-1=10-6 molL-1,因此首先沉淀的是Fe3+,为使Cu2+开始沉淀,此时c(OH-)=110-10 molL-1,c(H+)= molL-1=10-4 molL-1,即pH=4,当pH4时,Cu2+出现沉淀。答案:(1)Na2SiO3、Na2BeO2Be+4H+Be2+2H2O(2)cefd在氯化氢气流中蒸发结晶(或蒸发结晶时向溶液中持续通入氯化氢气体)(3)MnO2+CuS+2H2SO4S+MnSO4+CuSO4+2H2O产生污染环境的气体(4)Fe3+411.金属氢氧化物在酸中溶解度不同,可以利用这一性质,控
21、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下的溶解度S/(molL-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(填字母)。A.1B.在4左右C.6(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+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)42+,写出反应的离子方程式:。(5)已知一些难溶物的溶度积常数如表所示:物质FeSMnSCuSKsp6.312.510-131.310-35物质PbSHg
22、SZnSKsp3.410-286.411.61为除去某工业废水中含有的Cu2+、Pb2+、Hg2+杂质,最适宜向此工业废水中加入过量的。A.NaOHB.FeS C.Na2S解析:(1)由图可知,在pH=3时溶液中铜元素的主要存在形成是Cu2+,不会出现Cu(OH)2沉淀。(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)从图示关系可看出,Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小,不能通过调节溶液pH而达到分离的目的。(4)Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),加入氨水后生成难电离的Cu(NH3)42+,促进Cu(OH)2的溶解。(5)要使三种离子生成沉淀,最好选择难溶于水的FeS,使三种杂质离子转化为更难溶解的金属硫化物沉淀。答案:(1)Cu2+(2)B(3)不能Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小(4)Cu(OH)2+4NH3H2OCu(NH3)42+2OH-+4H2O(5)B