1、3-4-2 沉淀溶解平衡1要使工业废水中的重金属P沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂,已知P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,选用的沉淀剂最好是()A.硫化物 B.硫酸盐C.碳酸盐D.以上沉淀剂均可【答案】A【解析】产生沉淀的溶解度越小,沉淀反应进行得越完全。故答案A。225 时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)6.31018 mol2L2；Ksp(CuS)1.31036 mol2L2；Ksp(ZnS)1.61024 mol2L2。下列关于常温
2、时的有关叙述正确的是()A硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大B将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 molL1的Na2S溶液中，Zn2的浓度最大只能达到1.61023 molL1C除去工业废水中含有的Cu2，可采用FeS固体作为沉淀剂D向饱和的FeS溶液中加入FeSO4固体后，混合液中Fe2变大、S2变小，但Ksp(FeS)变大【答案】C【解析】化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由Ksp可知，常温下，CuS的溶解度最小，故A错；将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 molL1的Na2S溶液中，S2的浓度将减至非常小，而Zn2的浓度远远
3、大于1.61023 molL1；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀；温度不变，Ksp(FeS)不变。故答案C。3已知：25 时，KspMg(OH)25.611012 mol3L3，KspMgF27.421011 mol3L3。下列说法正确的是()A25 时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的Mg2大B25 时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，Mg2增大C25 时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 molL1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 molL1NH4Cl溶液中的Ksp小D25 时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后
4、，Mg(OH)2不可能转化成为MgF2【答案】B【解析】A项，Mg(OH)2的溶度积小，故其电离的Mg2浓度要小一些，错；B项，NH可以结合Mg(OH)2电离出的OH，从而促使Mg(OH)2的电离平衡正向移动，Mg2增大，正确；C项，Ksp仅与温度有关，故错；D项，二者Ksp接近，使用浓NaF溶液可以使Mg(OH)2转化成为MgF2，故D错。故答案B。4已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25 )见下表：难溶电解质AgClAgBrAgIAg2SO4Ag2CrO4Ksp1.81010 mol2L25.41013 mol2L28.51017 mol2L21.4105 mol3L31.121012
5、 mol3L3下列叙述不正确的是()A由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小B将等体积的4103 molL1的AgNO3溶液和4103 molL1的 K2CrO4溶液混合，有Ag2CrO4沉淀产生C向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到黄色AgBr悬浊液D向100 mL 0.1 molL1的Na2SO4溶液中加入1 mL 0.1 molL1的AgNO3溶液，有白色沉淀生成【答案】D【解析】D项，混合溶液中Ag0.1 molL10.001 molL1，Ag2SO0.00120.1 mol3L31107 mol3L3NCl-I-Ag+B.溶液中先产生的是AgI沉淀C.AgCl
6、的Ksp的数值为1.6910-10D.若在AgI悬浊液中滴加少量的KCl溶液,黄色沉淀不会转变成白色沉淀【答案】A【解析】选A。加入AgNO3溶液后,首先生成AgI沉淀,反应后剩余n(Ag+)=0.003 L0.01 molL-1=310-5mol,继续生成AgCl沉淀,反应后剩余n(Cl-)=0.005 L0.01 molL-1-310-5mol=210-5mol,c(Cl-)=1.5410-3molL-1。浊液中Ag+=1.110-7molL-1,I-=1.3510-9molL-1,混合液中n(K+)=110-4mol,n(N)=0.008 L0.01 molL-1=810-5mol,则K
7、+N,故K+NCl- Ag+I-,A项错误;AgI的Ksp数值小,Ag+相同时先产生AgI沉淀,B项正确;AgI的Ksp=Ag+21.4910-16(molL-1)2,AgCl的Ksp=Ag+2=1.6910-10(molL-1)2,C项正确;沉淀向着Ksp较小的一方转化,D项正确。故答案A。7在Cl和CrO离子浓度都是0.100 molL1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略体积改变)时，问AgCl和Ag2CrO4哪一种先沉淀？当Ag2CrO4开始沉淀时，溶液中Cl离子浓度是多少？已知：Ksp(AgCl)1.561010 mol2L2，Ksp(Ag2CrO4)9.01012 mol3L3
8、。【答案】AgCl先沉淀；当Ag2CrO4开始沉淀时，溶液中Cl离子浓度是1.64105 molL1【解析】已知，Ksp(AgCl)1.561010 mol2L2 Ksp(Ag2CrO4)9.01012 mol3L3AgCl开始沉淀所需Ag为Ag molL11.56109 molL1Ag2CrO4开始沉淀所需Ag为Ag molL19.5106 molL1因此，AgCl先沉淀。当Ag2CrO4开始沉淀时：Ag9.5106 molL1此时，Cl molL11.64105 molL1。8一溶液中含有Fe3和Fe2，它们的浓度都是0.050 molL1。如果要求Fe3沉淀完全而Fe2不生成沉淀Fe(O
9、H)2，需控制pH在何范围？已知：KspFe(OH)31.11036 mol4L4KspFe(OH)21.641014 mol3L3(提示：当某离子浓度小于105 molL1时可以认为该离子沉淀完全)【答案】溶液的pH控制在3.77.8之间。【解析】Fe3沉淀完全时，Fe3为1105 molL1，则Fe3沉淀完全时所需的OH为OHKspFe(OH)3/Fe31/3(1.11036/1105)1/3 molL14.81011 molL1pH14pOH1410.33.7Fe2开始沉淀时所需OH为OHKspFe(OH)2/Fe21/2(1.641014/0.050)1/2 molL15.7107 m
10、olL1pH14pOH146.27.8因此，溶液的pH控制在3.77.8之间，可使Fe3沉淀完全而Fe2不沉淀。9二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料。工业上以软锰矿为原料，利用硫酸亚铁制备高纯二氧化锰的流程如下：某软锰矿的主要成分为MnO2，还含Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物。部分阳离子以氢氧化物或硫化物的形式完全沉淀时溶液的pH见下表，回答下列问题：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Cu(OH)2pH5.23.29.710.46.7沉淀物Zn(OH)2CuSZnSMnSFeSpH8
11、.00.422.577(1)硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为_。(2)滤渣A的主要成分为_。(3)加入MnS的目的是除去_杂质。(4)碱性锌锰干电池中，MnO2参与的电极反应方程式为_。(5)从废旧碱性锌锰干电池中可以回收利用的物质有_(写出两种)。【答案】(1)MnO22FeSO42H2SO4=MnSO4Fe2(SO4)32H2O(2)Fe(OH)3、Al(OH)3(3)Cu2、Zn2(4)MnO22H2O2e=Mn(OH)22OH(5)锌、二氧化锰【解析】(1)根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4，Fe2被氧化为Fe3，其反
12、应方程式为2FeSO4MnO22H2SO4=MnSO4Fe2(SO4)32H2O。(2)根据反应后滤液(Mn2、Fe3、Al3、Cu2、Zn2、Fe2)加氨水调pH至5.4，结合题表可知滤渣A的主要成分为Fe(OH)3和Al(OH)3。(3)根据题表可知加入MnS是为了生成溶解度更小的CuS、ZnS而除去Cu2、Zn2。(4)碱性锌锰干电池中Zn作负极，则MnO2作正极得电子。其电极反应式应为MnO22H2O2e=Mn(OH)22OH。(5)从碱性锌锰干电池的原料可知，其废旧电池可回收利用的物质为锌和MnO2。10某小型化工厂生产皓矾(ZnSO47H2O)的工艺流程如下图所示：已知：开始生成氢
13、氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为Fe(OH)3：2.73.7；Fe(OH)2：7.69.6；Zn(OH)2：5.78.0。试回答下列问题：(1)加入的试剂应是_，其目的是_。(2)加入的试剂，供选择使用的有：氨水、NaClO溶液、20% H2O2溶液、浓硫酸、浓硝酸等，应选用_，其理由是_。(3)加入的试剂是_，目的是_。【答案】(1)Zn将Cu2、Fe3、Fe2等杂质离子除去；(2)20% H2O2溶液H2O2作氧化剂，可将Fe2氧化为Fe3，且不引入其他杂质(3)ZnO或Zn(OH)2，调节溶液的pH，使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀【解析】向溶液中加入Zn，发生反应：Cu2Zn=Zn
14、2Cu、2Fe3Zn=2Fe2Zn2，然后把Fe2氧化成Fe3，在选择氧化剂时，应使用H2O2，因为H2O2的还原产物为H2O，不引入杂质，然后通过调节溶液的pH值，使Fe3水解生成Fe(OH)3沉淀而除去。11已知在25 的水溶液中，AgX、AgY、AgZ均难溶于水，但存在溶解平衡。当达到平衡时，溶液中离子浓度的乘积是一个常数(此常数用Ksp表示，Ksp和水的Kw相似)。如：AgX(s)Ag(aq)X(aq)Ksp(AgX)AgX1.81010 mol2L2AgY(s) Ag(aq)Y(aq)Ksp(AgY)AgY1.01012 mol2L2AgZ(s) Ag(aq)Z(aq)Ksp(AgZ
15、)AgZ8.71017 mol2L2(1)根据以上信息，判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(用已被溶解的溶质的物质的量/1 L溶液表示)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为_。(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体，则Y_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)在25 时，若取0.188 g的AgY(相对分子质量188)固体放入100 mL水中(忽略溶液体积的变化)，则溶液中Y的物质的量浓度为_。(4)由上述Ksp判断，在上述(3)的体系中，能否实现AgY向AgZ的转化，并简述理由：_。【答案】(1)S(AgX)S(AgY)S(AgZ)(2)减小 (3)1.01
16、06 molL1(4)能，因为Ksp(AgY)1.01012 mol2L2Ksp(AgZ)8.71017 mol2L2【解析】(2)由于AgY比AgX更难溶，则向AgY的饱和溶液中加入AgX固体，发生沉淀的转化，AgX(s)Y(aq)=AgY(s)X(aq)，则Y减小。(3)25 时，AgY的Ksp1.01012 mol2L2，即溶液达到饱和时，AgY1.0106 molL1，而将0.188 g AgY溶于100 mL水中，形成的为饱和溶液(溶质还有未溶解的)，则Y1.0106 molL1。(4)由于Ksp(AgZ)Ksp(AgY)，可以实现AgY向AgZ的转化。12工业废水中常含有一定量的C
17、r2O和CrO，它们会对人类及生态系统产生很大危害，必须进行处理。还原沉淀法是常用的一种方法，其过程如下：CrOCr2OCr3Cr(OH)3(1)转化过程中存在平衡：2CrO2HCr2OH2O。能说明该反应达平衡状态的是_(填字母序号)。aCr2O和CrO的浓度相同b2v(Cr2O)v(CrO)c溶液的pH保持不变(2)若1 L废水转化后所得溶液中含铬元素的质量为28.6 g，CrO有 转化为Cr2O(已知铬的相对原子质量为52)。转化后所得溶液中Cr2O_。已知：常温时该反应的平衡常数K1014 mol3L3。上述转化后所得溶液的pH_。(3)若在还原过程中还原1 mol Cr2O，需要_m
18、ol的FeSO47H2O。(4)沉淀过程中生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3(aq)3OH(aq)，常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp1032 mol4L4，要使Cr3降至105 molL1，溶液的pH应调至_。【答案】(1)c(2)0.25 molL16(3)6(4)5【解析】(1)溶液的pH不变，说明H不变，表明反应已达平衡，c正确。(2)CrO2Cr2O0.55 molL1，解得：CrO0.05 molL1，Cr2O0.25 molL1，K1014 mol3L3，解得：H106 molL1，pH6。(3)Cr2O中Cr的化合价是6，所以1 mo
19、l Cr2O被还原转移6 mol电子；1 mol Fe2被氧化生成Fe3，转移 1 mol电子，因此根据得失电子守恒可知需要FeSO47H2O的物质的量为6 mol。(4)由溶度积常数的表达式KspCr3OH31032 mol4L4可知，当Cr3105 molL1时，OH109 molL1，所以pH5。13.工业上制取CuCl2的生产流程如图所示:请结合下表数据,回答下列问题:物质Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3溶度积(25)8.010-16mol3L-32.210-20mol3L-34.010-38mol4L-4完全沉淀时的pH范围9.66.434(1)向含有等浓度Fe2+、Cu2
20、+、Fe3+的混合溶液中滴加NaOH溶液,最先生成的沉淀是。(2)溶液A中加入NaClO的目的是。(3)在溶液B中加入CuO后过滤,这次加入CuO控制的pH范围是。(4)在Cu(OH)2中加入盐酸使Cu(OH)2转变为CuCl2,采用过量盐酸和低温蒸干的目的是。【答案】(1)Fe(OH)3(2)氧化Fe2+生成Fe3+,有利于沉淀分离；(3)34(4)抑制Cu2+水解,防止生成CuO【解析】(1)根据完全沉淀时的pH可知,Fe(OH)3完全沉淀时的pH最小,故在Fe2+、Cu2+和Fe3+溶液中加入NaOH溶液时,Fe3+最先生成沉淀。(2)根据表中完全沉淀时的pH范围可知,Fe2+沉淀时Cu2+已基本沉淀完全,所以必须先将Fe2+转变为Fe3+才能完全除去,所以溶液A中加入NaClO的目的是氧化Fe2+生成Fe3+,有利于沉淀分离。(3)在溶液B中加CuO调节溶液的pH使Fe3+完全沉淀,Fe3+完全沉淀时pH的范围是34。(4)因为溶液中存在以下平衡:Cu2+2H2OCu(OH)2+2H+,加入过量盐酸和低温,能使平衡向逆反应方向移动,防止Cu2+水解。
