1、沉淀溶解平衡一、选择题(本题包括6小题,每题4分,共24分)1.有关CaCO3的溶解平衡的说法中,不正确的是()A.CaCO3沉淀析出和沉淀溶解不断进行,但速率相等B.CaCO3难溶于水,其饱和溶液几乎不导电,属于弱电解质溶液C.升高温度,CaCO3沉淀的溶解度增大D.向CaCO3沉淀中加入纯碱固体,CaCO3的溶解度降低【解析】选B。达到平衡v沉淀溶解=v沉淀析出,A正确; CaCO3难溶于水,但溶解的部分完全电离出离子,属于强电解质溶液,B错误;一般温度越高,溶解度越大,C正确;纯碱电离出C抑制CaCO3沉淀溶解,CaCO3的溶解度降低,D正确。2.25 时,5种银盐的溶度积常数(Ksp)
2、如表所示,下列选项正确的是()AgClAg2SO4Ag2SAgBrAgI1.810-101.410-56.310-505.010-138.310-17A.AgCl、AgBr和AgI的溶解度依次增大B.将Ag2SO4溶于水后,向其中加入少量Na2S溶液,不可能得到黑色沉淀C.室温下,AgCl在水中的溶解性小于在食盐水中的溶解性D.将浅黄色溴化银浸泡在饱和NaCl溶液中,会有少量白色固体生成【解析】选D。由表中数据可知,AgCl、AgBr、AgI的Ksp依次减小,因此溶解度依次减小,A项错误;Ksp(Ag2SO4)Ksp(Ag2S),因此向Ag2SO4溶液中加入少量Na2S溶液,Ag2SO4会转化
3、为Ag2S,产生黑色沉淀,B项错误;食盐水相对于水,c(Cl-)增大,则AgCl在食盐水中的溶解平衡逆向移动,溶解性减小,C项错误;在氯化钠的饱和溶液中,氯离子的浓度较大,溴化银固体浸泡在其中,在溴化银溶解过程中会使氯离子与银离子的离子积大于其溶度积,所以会有少量白色固体生成,D项正确。【加固训练】下列说法中,正确的是()A.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解即停止B.Ksp越小,难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱C.Ksp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关D.相同温度下,AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同【解析】选C。难溶电解质在水溶液中达到沉
4、淀溶解平衡时,沉淀溶解平衡是动态平衡,沉淀和溶解速率相同,A错误;Ksp可用来判断相同类型的化合物在水中溶解度的大小,但是如果化合物的类型不同,就不能进行直接判断,Ksp越小的难溶电解质在水中的溶解能力不一定越弱,B错误;沉淀溶解平衡存在溶度积常数,Ksp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关,C正确;相同温度下,AgCl在水中的溶解能力大于在NaCl溶液中的溶解能力,因为氯化钠溶液中氯离子对氯化银溶解起到抑制作用,D错误。3.温度25 时,用Na2S沉淀Cu2+、Zn2+两种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)关系如图所示。下列说法不
5、正确的是()A.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)B.25 时,Ksp(CuS)约为110-35C.向100 mL浓度均为10-5 molL-1 Zn2+、Cu2+的混合溶液中逐滴加入10-4molL-1的 Na2S溶液,Cu2+先沉淀D.向Cu2+浓度为10-5molL-1废水中加入ZnS粉末,会有CuS沉淀析出【解析】选A。A、硫化钠溶液中的物料守恒为2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)=c(Na+),故A错误;B、在25 时,CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:CuS(s)Cu2+(aq) +S2-(aq),Ksp(CuS)=c(Cu2+)c
6、(S2-)=10-2510-10 =10-35,故B正确;C、依据题图可知,CuS的Ksp较小,故CuS最难溶,那么首先出现的沉淀是CuS,即Cu2+先沉淀,故C正确;D、由于在25 下,CuS溶液的Ksp是10-35,小于ZnS溶度积,故向Cu2+浓度为10-5molL-1废水中加入ZnS粉末,会有CuS沉淀析出,故D正确。【加固训练】可溶性钡盐有毒,医院中常用硫酸钡这种钡盐作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时,除催吐外,还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知:某温度下,Ksp(BaCO3)=5.110-9;Ksp(BaSO4)=1.110-10。下列推断正确的是()A.不用碳酸钡作为内
7、服造影剂,是因为Ksp(BaCO3)Ksp(BaSO4)B.抢救钡离子中毒患者时,若没有硫酸钠,可以用碳酸钠溶液代替C.若误饮c(Ba2+)=1.010-5 molL-1的溶液时,会引起钡离子中毒D.可以用0.36 molL-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃【解析】选D。胃液中为盐酸环境,难溶的碳酸盐在胃液中会溶解,故A、B错误;硫酸钡作内服造影剂,说明硫酸钡电离出的钡离子浓度是安全的,此时c(Ba2+)=1.0510-5molL-11.010-5molL-1,故误饮c(Ba2+)=1.010-5molL-1的溶液时,不会引起钡离子中毒,故C错误;用0.36 molL-1的Na2SO4
8、溶液洗胃时,胃液中:c(Ba2+)= molL-1=3.110-10molL-11.0510-5molL-1,故D正确。4.(2020渭南模拟)已知lg2=0.301 0,KspMn(OH)2=2.010-13 mol3L-3。实验室制氯气的废液中含Mn2+=0.1 molL-1,向该溶液中滴加稀氢氧化钠溶液至Mn2+完全沉淀的最小pH等于()A.8.15B.9.3C.10.15D.11.6【解析】选C。Mn2+沉淀较为完全时的浓度为110-5 molL-1,已知Ksp=Mn2+OH-2,OH-= molL-1=10-4 molL-1,H+= molL-1=10-10 molL-1,所以pH=
9、-lg=10+lg210.15。5.溶洞的形成与碳酸钙的溶解平衡有关。如图是碳酸钙(CaCO3)在25 和100 两种情况下,在水中的沉淀溶解平衡曲线。下列有关说法正确的是()A.CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq)H0,A项错误;Ksp仅与温度有关,但a、d点温度不确定,B项错误;25 时,用c点数据计算,Ksp=c(Ca2+)c(C)=2.010-51.410-4=2.810-9,C项正确;挥发水分,c(Ca2+)、c(C)均增大,而a点到c点,c(Ca2+)不变,D项错误。6.氢氧化钙是一种微溶于水的碱。如图是Ca(OH)2在温度分别为T1、T2时的两种沉淀溶解平衡曲线(浓度单位
10、为molL-1,与曲线对应的Ksp=410-6,1.6)。下列说法中正确的是()A.温度:T1T2B.在温度为T1时,P点分散系中分散质粒子直径1 nmC.Q点的溶液中c(OH-)约为0.012 5 molL-1D.加水稀释时溶液碱性减弱,Z点溶液可转化为Q点溶液【解析】选C。因Ca(OH)2溶解度随着温度的升高而减小,故曲线对应的温度较高,A错误;P点分散系相对T1是过饱和的,属于不稳定的浊液,B错误;由Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)及Ksp可求出c(OH-)=0.012 5 molL-1,C正确;加水稀释时,Ca2+、OH-浓度均减小,D错误。二、非选择题(本题包括
11、2小题,共26分)7.(12分)(1)在粗制CuSO45H2O晶体中常含有杂质Fe2+。在提纯时为了除去Fe2+,常加入合适氧化剂,使Fe2+氧化为Fe3+,下列物质可采用的是_。A.KMnO4B.H2O2C.Cl2D.HNO3然后再加入适当物质调整至溶液pH=3.6,使Fe3+转化为Fe(OH)3,可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的,调整溶液pH可选用下列物质中的_。A.NaOHB.NH3H2OC.CuOD.Cu(OH)2(2)甲同学怀疑调整至溶液pH=3.6是否能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的,乙同学认为可以通过计算确定,他查阅有关资料得到如下数据,常温下Fe(OH)3的
12、溶度积Ksp=8.010-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.010-20,通常认为残留在溶液中的离子浓度小于110-5 molL-1时就沉淀完全,设溶液中CuSO4的浓度为3.0 molL-1,则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为_,Fe3+完全沉淀时溶液的pH为_,通过计算确定上述方案_(填“可行”或“不可行”)。(已知lg2=0.3)【解析】(1)A、C、D三项虽然能氧化Fe2+,但引入了新的杂质离子,故只有B项符合要求。加入 CuO、Cu(OH)2能中和溶液中的H+,达到调节溶液pH的效果,而没有引入新的杂质离子。(2)由KspCu(OH)2=c(Cu2+)c2(OH-)=3.0
13、10-20,求得c(OH-)=10-10 molL-1,pH=4,而Fe3+沉淀完全时,则满足KspFe(OH)3=8.010-38,此时c(Fe3+)=110-5 molL-1,此时c(OH-)=210-11 molL-1,pH=3.3,也就是说,当Cu2+还未沉淀时,Fe3+早已沉淀完全,可行。答案:(1)BC、D(2)43.3可行8.(14分)根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题:(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤,若测得滤液中c(C)=10-3 molL-1,则Ca2+是否沉淀完全?_(填“是”或“否”)。已知c(Ca2+)10-5 molL-1时
14、可视为沉淀完全;Ksp(CaCO3)=4.9610-9(2)已知:25 时,KspMg(OH)2=5.610-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:pH9.6颜色黄色绿色蓝色25 时,在Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液的颜色为_。(3)向50 mL 0.018 molL-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 molL-1的盐酸,生成沉淀。已知该温度下AgCl的Ksp=1.010-10,忽略溶液的体积变化,请计算:完全沉淀后,溶液中c(Ag+)=_。完全沉淀后,溶液中pH=_。如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 mL 0.001 molL-1的盐酸,是否有白
15、色沉淀生成?_(填“是”或“否”)。【解析】(1)根据Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)c(C)=4.9610-9,得c(Ca2+)= molL-1=4.9610-6 molL-1110-4,c(H+)10,溶液为蓝色。(3)反应前,n(Ag+)=0.018 molL-10.05 L=0.910-3 mol,n(Cl-)=0.020 molL-10.05 L=110-3 mol;反应后剩余的Cl-为0.110-3 mol,则混合溶液中,c(Cl-)=1.010-3 molL-1,c(Ag+)=1.010-7 molL-1。H+没有参与反应,完全沉淀后,c(H+)=0.010 molL-1,p
16、H=2。因为加入的盐酸中c(Cl-)和反应后所得溶液中的c(Cl-)相同,c(Cl-)没有改变,c(Ag+)变小,所以Qc=c(Ag+)c(Cl-)bcC.若将上述NaCl溶液浓度改为0.2molL-1,则a1点会平移至a2点D.用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂【解析】选B。根据pM=-lg c(Cl-)或pM=-lg c(Cr)可知,c(Cr)越小,pM越大,根据图象,向10 mL 0.1 molL-1 NaCl溶液和10 mL 0.1 molL-1 K2CrO4溶液中分别滴加0.1 molL-1 AgNO3溶液。当滴加10 mL 0.1 molL-1 A
17、gNO3溶液时,氯化钠恰好反应,滴加20 mL 0.1 molL-1 AgNO3溶液时,K2CrO4恰好反应,因此a1所在曲线为氯化钠,b、c所在曲线为K2CrO4,据此分析解答。b点时恰好反应生成Ag2CrO4,-lg c(Cr)=4.0,c(Cr)= 10-4molL-1,则c(Ag+)=2 10-4molL-1,该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=c(Cr)c2(Ag+)=410-12,故A正确;a1点恰好反应,-lg c(Cl-)=4.9,c(Cl-)=10-4.9 molL-1,则c(Ag+)=10-4.9 molL-1,b点c(Ag+)=210-4 molL-1,c点,K2CrO4
18、过量,c(Cr)约为原来的,则c(Cr)= 0.025 molL-1,则c(Ag+)=10-5 molL-1,a1、b、c三点所示溶液中b点的c(Ag+)最大,故B错误;温度不变,氯化银的溶度积不变,若将上述NaCl溶液浓度改为0.2 molL-1,平衡时,-lg c(Cl-)=4.9,但需要的硝酸银溶液的体积变成原来的2倍,因此a1点会平移至a2点,故C正确;根据上述分析,当溶液中同时存在Cl-和Cr时,加入硝酸银溶液,Cl-先沉淀,用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂,滴定至终点时,会生成Ag2CrO4红棕色沉淀,故D正确。二、非选择题(本题包括2小题,共3
19、2分)4.(16分)海水矿物质中镁的含量仅次于氯和钠,居第三位。由于对镁的需求非常巨大,很多沿海国家都建有大型海水提镁工厂,有关物质的Ksp如表所示,请回答下列问题。物质CaCO3MgCO3Ca(OH)2Mg(OH)2Ksp2.810-96.810-65.510-61.810-11(1)能否直接把贝壳研磨成粉末撒入海水中使Mg2+转化为MgCO3沉淀?_(填“能”或“不能”),其原因是_。(2)实际生产中是把Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,而不是转化为MgCO3沉淀,其理由是_;请你推测应将贝壳进行怎样的加工处理:_。(3)某同学在实验室条件下模拟该生产过程,在加试剂时,误将纯碱溶液加入海水
20、中,他思考了一下,又在得到的混合体系中加入过量的烧碱溶液,你觉得他_(填“能”或“不能”)将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,理由是_。(4)过滤出Mg(OH)2沉淀后,用试剂_(填化学式)将其溶解,选择该试剂的理由是_。【解析】(1)CaCO3和MgCO3的组成中阴、阳离子个数比相同,从Ksp看,CaCO3的溶解能力比MgCO3的小,所以不能直接加贝壳粉末使Mg2+转化为MgCO3沉淀。(2)MgCO3的溶解度比Mg(OH)2的溶解度大,所以应把Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,即应把贝壳研磨、煅烧、加水制成石灰乳Ca(OH)2。(3)由沉淀的转化知,烧碱电离产生的OH-能与MgCO3溶解产
21、生的Mg2+生成溶解度更小的Mg(OH)2沉淀,使MgCO3的沉淀溶解平衡不断向右移动。(4)盐酸电离的H+与Mg(OH)2溶解产生的OH-结合生成水,使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡不断向右移动。答案:(1)不能MgCO3的溶度积比CaCO3的溶度积大,直接加贝壳粉末得不到MgCO3沉淀(2)为使Mg2+沉淀完全,应将Mg2+转化为溶解度更小的Mg(OH)2研磨、煅烧、加水制成石灰乳(3)能烧碱电离产生的OH-能结合MgCO3溶解产生的Mg2+生成溶解度更小的Mg(OH)2沉淀,使MgCO3的沉淀溶解平衡不断向右移动(4)HCl盐酸电离的H+与Mg(OH)2溶解产生的OH-结合生成水,使Mg(
22、OH)2的沉淀溶解平衡不断向右移动5.(16分)以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。表1几种砷酸盐的Ksp难溶物KspCa3(AsO4)26.810-19AlAsO41.610-16FeAsO45.710-21表2工厂污染物排放浓度及允许排放标准污染物H2SO4As浓度28.42 gL-11.6 gL-1排放标准pH 690.5 mgL-1回答下列问题:(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)=_molL-1。 (2)写出难溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表达式:KspCa3(AsO4)2=_。
23、若混合溶液中Al3+、Fe3+的浓度均为1.010-4 molL-1,c(As)最大是_molL-1。(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3为弱酸)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4为弱酸),写出该反应的离子方程式:_。(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2的形式沉降。将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为_。 Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为_。【解析】(1)H2SO4的浓度为28.42 gL-1,转化为物质的量浓度为c=0
24、.29 molL-1。(2)Ksp的表达式为离子浓度幂的乘积。Ksp小的物质先生成沉淀,所以Fe3+先沉淀,c(As)= molL-1=5.710-17molL-1。(3)由题意,MnO2可以将酸性废水中的三价砷氧化为五价砷,故反应的离子方程式为2H+MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2+H2O。(4)当Ca2+的浓度增大时,Ca2+与S可生成CaSO4沉淀。酸与碱发生中和反应,c(As)增大,当Ca2+与As浓度幂的乘积达到Ca3(AsO4)2的Ksp时,开始沉淀。答案:(1)0.29(2)c3(Ca2+)c2(As)5.710-17(3)2H+MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2+H2O(4)CaSO4H3AsO4是弱酸,当溶液中pH调节到8左右时As浓度增大,Ca3(AsO4)2开始沉淀
