1、第3节沉淀溶解平衡A级 必备知识基础练1.在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。下列分析不正确的是()A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)D.海水呈弱酸性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中C浓度增大2.把氢氧化钙放入蒸馏水中,一段时间后达到如下平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),加入以下溶液,可使Ca(OH)2减少的是()A.Na2
2、S溶液B.AlCl3溶液C.NaOH溶液D.CaCl2溶液3.对于难溶盐MX,其饱和溶液中M+、X-的物质的量浓度之间的关系类似于c平(H+)c平(OH-)=KW,存在等式c平(M+)c平(X-)=Ksp。现将足量的AgCl分别加入下列物质中,溶解度由大到小的排列顺序是()20 mL 0.01 molL-1 KCl溶液30 mL 0.02 molL-1 CaCl2溶液40 mL 0.03 molL-1 HCl溶液10 mL蒸馏水50 mL 0.05 molL-1 AgNO3溶液A.B.C.D.4.CaSO4有很多用途,例如制豆腐就用到石膏(主要成分是CaSO4),CaSO4微溶于水,溶于水的部
3、分可以形成CaSO4饱和溶液,其饱和溶液中存在平衡:CaSO4(s)Ca2+(aq)+S(aq),分别采取下列措施,能使溶液中c(Ca2+)增大的是()A.降温B.加入CaSO4C.加入BaCl2D.加水5.下列说法正确的是()A.在一定温度下的AgCl水溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数B.AgCl的Ksp=1.810-10 mol2L-2,在任何含AgCl固体的溶液中,c平(Ag+)=c平(Cl-),且Ag+和Cl-浓度的乘积等于1.810-10 mol2L-2C.温度一定时,在AgCl饱和溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数D.向饱和AgCl溶液中加入盐酸,Ksp变大6.某
4、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,改变溶液的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.KspFe(OH)3c平(Cl-)c平(C2)C.实验3中Mn被还原成Mn2+,则反应的离子方程式:2Mn+5C2+14H+2Mn2+10CO2+7H2OD.依据实验4可得:Ksp(CaC2O4)c平(OH-)c平(H+)B.pH=6.5时的废水中含铅微粒有Pb2+、Pb(OH)+C.pH=12时,溶液中的离子有且仅有Pb(OH)3-、Pb(OH)42-、OH-和H+D.pH=10时,除铅效果最好13.(2021广东深圳高二期末)已知
5、t 时AgCl的Ksp=410-10 mol2L-2,在t 时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是()A.在t 时,Ag2CrO4的Ksp为110-11 mol3L-3B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4(s)可使溶液由Y点到Z点C.在t ,反应Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+Cr(aq)的平衡常数K=6.25107 Lmol-1D.在t 时,用0.001 molL-1 AgNO3溶液滴定20 mL 0.001 molL-1 KCl和0.001 molL-1的K2CrO4的混合溶液,Cr先沉淀14.(1)工业废水中常含有一定量的C
6、r2和Cr,它们对人类及生态系统会产生很大损害,必须进行处理。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),室温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c平(Cr3+)(OH-)=10-32 mol4L-4,要使c平(Cr3+)降低为10-5 molL-1,溶液的pH应调至。(2)在0.10 molL-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c平(Cu2+)= molL-1KspCu(OH)2=2.210-20 mol3L-3。若在0.1 molL-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉
7、淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是 molL-1。15.某电镀废水中含有大量的Cr3+、Cr或Cr2。(1)铬铁尖晶石也叫铝铬铁矿,化学成分为FeCrAlO4,含Cr2O332%38%,其中铁元素的化合价为价。(2)含有Cr2的废水毒性较大,对该废水做如下处理,则发生反应的离子方程式为。Cr2Cr3+(3)已知铬酸钠(Na2CrO4)中,各种含铬离子的分布分数与pH变化的关系如图所示。铬酸(H2CrO4)第二步电离的电离常数Ka2= molL-1。C级 学科素养拔高练16.某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高,为控制砷的排放,可采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。请回答以下问题
8、:表1几种盐的Ksp难溶物KspCa3(AsO4)26.810-19 mol5L-5CaSO47.110-5 mol2L-2FeAsO45.710-21 mol2L-2表2工厂污染物排放浓度及允许排放标准污染物H2SO4As废水浓度29.4 gL-11.6 gL-1排放标准pH=690.5 mgL-1(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度为 molL-1。(2)若酸性废水中Fe3+的浓度为1.010-4 molL-1,则c平(As)= molL-1。(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(弱酸H3AsO3)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(弱酸H3AsO4),此时MnO2被还原
9、为Mn2+,该反应的离子方程式为。(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=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,原因为_。砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25 )为Ka1=5.610-3 molL-1,Ka2=1.710-7 molL-1,Ka3=4.010-12 molL-1,第三步电离的平衡常数表达式为Ka3=,Na3AsO4第一步水解的离子方程式为As+H2OHAs+OH-,该步水解的平衡常数(25 )为
10、 。第3节沉淀溶解平衡A级必备知识基础练1.D海水中CO2的溶解度随温度的升高而减小,随压力的增大而增大,在浅海地区,海水层压力较小,同时水温比较高,因而CO2的浓度较小,即游离的CO2增多,根据平衡移动原理,反应向生成CaCO3方向进行,产生石灰石沉积,A项正确;在深海地区溶解的CO2较多,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少,B项正确;在深海地区中,石灰石溶解反应为CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq),C项正确;大气中CO2浓度增加,海水中溶解的CO2随之增大,导致C转化为HC,C浓度降低,D项错误。2.BNa2S水解使溶液显碱性,增大了溶液中OH-的浓度;
11、NaOH会提供大量OH-;CaCl2会增大Ca2+的浓度,所以A、C、D选项都会使平衡向左移动,从而使Ca(OH)2增多。AlCl3中的Al3+可与OH-发生反应生成Al(OH)3沉淀,使平衡向右移动,促进Ca(OH)2的溶解。3.BAgCl的沉淀溶解平衡为AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),由于c平(Ag+)c平(Cl-)=Ksp,c平(Cl-)或c平(Ag+)越大,越能抑制AgCl的溶解,AgCl的溶解度越小。注意AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,而与溶液的体积无关。中c平(Cl-)=0.01 molL-1,中c平(Cl-)=0.04 molL-1,中c平(
12、Cl-)=0.03 molL-1,中无Cl-和Ag+,中c平(Ag+)=0.05 molL-1。Ag+或Cl-浓度由小到大的顺序为。4.C降温时溶解度减小,钙离子浓度减小,故A错误;CaSO4饱和溶液中再加入硫酸钙,不再溶解,钙离子浓度不变,故B错误;加入BaCl2时,钡离子与硫酸根离子生成更难溶的硫酸钡沉淀,平衡正向移动,钙离子浓度增大,所以C正确;加水稀释时,钙离子浓度减小,故D错误。5.CAgCl的溶度积是饱和溶液中c平(Ag+)与c平(Cl-)的乘积,只受温度的影响,C正确,D错误;在含有AgCl固体的溶液中Ag+、Cl-不一定只来源于AgCl的溶解,二者浓度不一定相等,B错误;A中不
13、一定是饱和溶液,A错误。6.B比较b、c两点,金属离子的浓度相同,对应的pH分别为1.3、4.4,即前者c(OH-)小,根据Ksp的计算公式可得KspFe(OH)3KspCu(OH)2,A正确;加入NH4Cl固体,NH4Cl水解导致溶液的pH降低,由题图可以看出,c(Fe3+)应增大,B错误;KW只与温度有关,与溶液的酸碱性无关,C正确;b、c两点均在沉淀溶解平衡曲线上,因此这时的溶液均达到饱和,D正确。7.ACA项,只能说明Ca(OH)2的溶解度大于CaSO4的溶解度;B项,Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关;C项,反应的平衡常数K=2.6103 mol-2L2;
14、D项,c平(Mg2+)= molL-1=5.610-6 molL-1。8.B难溶电解质CuS和FeS组成类型相同,根据CuS的Ksp小于FeS的Ksp可知,CuS的溶解程度小于FeS的溶解程度, 故A错误;由于CuS比FeS更难溶,所以可以用FeS除去废水中的Cu2+,发生的反应为FeS(s)+Cu2+(aq)Fe2+(aq)+CuS(s),故B正确;Ksp只与温度有关,同温度下,向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后,Ksp(FeS)不变, 故C错误;向等浓度的FeCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,由于CuS的Ksp小于FeS的Ksp,最先出现的沉淀是CuS,故D错误。9.
15、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)减小不变(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)c平(C2)c平(H2C2O4),B错误;实验3中Mn被还原成Mn2+,则反应的离子方程式:2Mn+5C2+16H+2
16、Mn2+10CO2+8H2O,C错误;向0.1 molL-1 Na2C2O4溶液中加入等体积0.1 molL-1 CaCl2溶液,产生白色沉淀,则有:Q=c平(Ca2+)c平(C2)= molL-1 molL-1=2.510-3 mol2L-2Ksp(CaC2O4),故依据实验4可得:Ksp(CaC2O4)2.510-3 mol2L-2,D正确。11.A一般情况下溶度积大的沉淀较易转化成溶度积小的沉淀,由题给数据可得,向AgCl的白色悬浊液中加入Na2S溶液,可生成Ag2S黑色沉淀,故A符合题意;AgBr、AgI的饱和水溶液中Ag+的浓度分别为 molL-1、 molL-1,后者小于前者,故B
17、不符合题意;等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中c平(Cl-)不同,根据平衡移动可知,AgCl固体在这两溶液中溶解度不同,因温度不变,因此溶度积相同,故C不符合题意;1滴溶液体积约为0.05 mL,加入5 mL溶液中,混合溶液体积几乎不变,当硝酸银加入后,溶液中Ag+的浓度为=110-5 molL-1,Q(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-)=1.810-6 molL-1110-5 molL-1=1.810-11 mol2L-2c平(N)c平(H+),故A错误;由题图可知pH=6.5时,含铅微粒有Pb2+、Pb(OH)+,故B正确;由题图可知pH=12时,溶液中的离子有Pb(OH)3-、P
18、b(OH)42-、OH-、H+和N,故C错误;pH=10时,由题图可知Pb(OH)2的物质的量分数最大,除铅效果最好,故D正确。13.D在t 时,Ag2CrO4的溶度积Ksp(Ag2CrO4)=(Ag+)c平(Cr)=(110-3)210-5 mol3L-3=110-11 mol3L-3,A正确;在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4(s),c平(Cr)增大,可使溶液由Y点到Z点,故B正确;在t ,Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+Cr(aq)的平衡常数K=6.25107 Lmol-1,故C正确;在t 时,开始产生AgCl沉淀时Ag+的浓度为=410-7 molL-1
19、,开始产生Ag2CrO4沉淀时,Ag+的浓度为=110-4 molL-1,所以Cl-沉淀需要的Ag+较小而先沉淀,故D错误。14.答案 (1)5(2)2.210-80.2解析 (1)Cr(OH)3的溶度积Ksp=c平(Cr3+)(OH-)=10-32 mol4L-4,则c平(OH-)= molL-1=10-9 molL-1,c平(H+)= molL-1=10-5 molL-1,则pH=-lgc平(H+)=-lg10-5=5。(2)pH=8时c平(OH-)=10-6molL-1,由氢氧化铜的溶度积常数可知:Ksp=2.210-20 mol3L-3=10-12 mol2L-2c平(Cu2+),得c
20、平(Cu2+)=2.210-8 molL-1;要使Cu2+沉淀完全,已知c始(Cu2+)=0.1 molL-1,根据反应关系式:Cu2+2H+可得,c平(H+)=0.2 molL-1。15.答案 (1)+2(2)Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O(3)10-6.4解析 (1)FeCrAlO4中,Cr元素化合价为+3价,Al元素化合价为+3价,氧元素化合价为-2价,化合物中正负化合价代数和为零,则铁元素的化合价为+2价。(2)绿矾为FeSO47H2O,向废水中加入绿矾,得到Cr3+和Fe3+,Cr2为氧化剂,Fe2+为还原剂,根据化合价升降法进行配平,反应的离子方程式为Cr2
21、+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O。(3)铬酸(H2CrO4)第二步电离为HCrH+Cr,在M点,c平(Cr)=c平(HCr),pH=6.4,Ka2=,Ka2=c平(H+)=10-6.4 molL-1。C级学科素养拔高练16.答案 (1)0.3(2)5.710-17(3)2H+MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2+H2O(4)CaSO4H3AsO4是弱酸,当溶液pH调节到8左右,c平(As)增大,容易形成Ca3(AsO4)2沉淀或者pH增大,促进H3AsO4电离,c平(As)增大,Q=(Ca2+)(As)KspCa3(AsO4)2时,Ca3(AsO4)2才开始沉淀2.510
22、-3 molL-1解析 (1)由题意可得H2SO4的浓度为=0.3 molL-1。(2)c平(As)= molL-1=5.710-17 molL-1。(3)利用化合价升降原理配平相关方程式,即可得出离子方程式为2H+MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2+H2O。(4)由于H2SO4是强酸,废水中S浓度较大,所以当pH=2时,生成的沉淀为CaSO4。H3AsO4为弱酸,当pH较小时,抑制了H3AsO4的电离,c平(As)较小,不易形成Ca3(AsO4)2沉淀,当pH8时,As的浓度增大,容易形成Ca3(AsO4)2沉淀。H3AsO4的第一步电离方程式为H3AsO4H+H2As,第二步电离方程式为H2AsH+HAs,第三步电离方程式为HAsH+As,Ka3=。As第一步水解的平衡常数Kh1=2.510-3 molL-1。