专题3分层作业20 沉淀溶解平衡
A级 必备知识基础练
1.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.反应开始时,溶液中各离子浓度相等
B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等
C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等,且保持不变
D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解
2.将足量BaCO3粉末分别加入下列溶液中,充分溶解至溶液饱和。各溶液中Ba2+的浓度最小的为( )
A.少量水
B.10 mL 0.2 mol·L-1 Na2CO3溶液
C.50 mL 0.01 mol·L-1氯化钡溶液
D.100 mL 0.01 mol·L-1盐酸
3.向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是( )
A.m[MgCO3(s)] B.c(Mg2+)
C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
4.(2023浙江金华测试)25 ℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI固体,下列说法正确的是( )
A.溶液中Pb2+和I-的浓度都增大
B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡向右移动
D.溶液中Pb2+的浓度减小
5.已知某温度时,Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。该温度下某溶液中含有Cl-、Br-和Cr,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Cl-、Br-、Cr B.Cr、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、Cr D.Br-、Cr、Cl-
6.室温下BaSO4沉淀溶解平衡曲线如图,则在室温下,下列结论正确的是( )
A.b点无BaSO4沉淀生成
B.蒸发可使溶液由a点到c点
C.曲线上任意点的Ksp相同
D.向a点加入BaCl2固体,溶液可达b点
7.关于沉淀溶解平衡和溶度积常数,下列说法不正确的是 ( )
A.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
B.25 ℃时Cu(OH)2在水中的溶解能力大于其在CuCl2溶液中的溶解能力
C.向1 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液中先滴加2滴0.1 mol·L-1 MgCl2溶液,再滴加2滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,先生成白色沉淀,后生成红褐色沉淀,说明Ksp[Fe(OH)3]
8.已知某温度时Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,此温度下若在实验室中配制100 mL 5 mol·L-1 FeCl3溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,则需要加入2 mol·L-1的盐酸的体积大于 mL(忽略加入盐酸时体积的变化)。
B级 关键能力提升练
9.一定温度下,Ksp[Cu(OH)2]=2.21×10-20,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33;若Cu(OH)2和Al(OH)3的混合悬浊液中=1.7×109,则溶液的pH为( )
A.9 B.9.5
C.10 D.10.5
10.Zn(OH)2、ZnS分别为白色、淡黄色难溶物,二者溶解度均随温度升高而增大。某温度下,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-18。向物质的量浓度相同的NaOH和Na2S的混合溶液中滴加ZnSO4溶液,溶液中阳离子、阴离子浓度关系如图所示。图中p(Zn)=-lg c(Zn2+),p(B)=-lg c(OH-)或-lg c(S2-)。下列说法错误的是( )
A.Ⅰ表示的是Zn2+与OH-的浓度关系
B.该温度下,Ksp(ZnS)=1.0×10-28
C.升高温度时,b点一定会向a点方向移动
D.已知此温度下Ka2(H2S)=4.0×10-16,向0.01 mol·L-1 NaHS溶液中滴加等体积0.2 mol·L-1 ZnSO4溶液不能产生沉淀
11.已知:常温下,Ksp(CuS)=6.0×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(PbS)=9.0×10-28。在自然界中,闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)遇硫酸铜溶液均能转化成铜蓝(CuS)。下列说法正确的是( )
A.饱和PbS溶液中,c(Pb2+)=4.5×10-14 mol·L-1
B.相同温度下,在水中的溶解度:ZnS>CuS>PbS
C.向PbS固体中滴加一定量CuSO4溶液,反应达到平衡时,溶液中=1.5×108
D.向含浓度相同的Cu2+、Zn2+、Pb2+的混合溶液中逐滴加入Na2S稀溶液,Zn2+先沉淀
12.25 ℃时,通过下列实验探究H2C2O4溶液的性质。H2C2O4的电离平衡常数:Ka1=5.9×10-2,Ka2=6.4×10-5。
实验 实验操作和现象
1 向酸性KMnO4溶液中滴加H2C2O4溶液,溶液紫红色褪去
2 向H2C2O4溶液中加入澄清石灰水,溶液变浑浊
3 将Na2CO3固体缓慢加入H2C2O4溶液中,有气体产生
4 向H2C2O4溶液中滴加NaOH溶液,至溶液pH=7
下列有关说法正确的是( )
A.实验1说明H2C2O4溶液具有漂白性
B.实验2反应静置后的上层清液中有c(Ca2+)·c(C2)
D.实验4所得溶液中,c(Na+)>c(C2)>c(HC2)
13.(2023陕西西安月考)T ℃时,CdCO3和Cd(OH)2的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知pCd2+为Cd2+浓度的负对数,pN为阴离子浓度的负对数。下列说法正确的是( )
A.Ⅰ表示CdCO3沉淀溶解平衡曲线
B.Z点对应的c(Cd2+)为1×10-5 mol·L-1
C.Y点对应的Cd(OH)2溶液是不饱和溶液
D.T ℃时,在Cd(OH)2(s)+C(aq)CdCO3(s)+2OH-(aq)平衡体系中K=100
14.氧化铁是一种重要的无机材料,化学性质稳定,催化活性高,具有良好的耐光性、耐热性和对紫外线的屏蔽性,从某种工业酸性废液(主要含Na+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、Cl-、S)中回收氧化铁的流程如图所示:
已知:某温度下Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11,
Ksp[Fe(OH)2]=2.2×10-16,Ksp[Fe(OH)3]=3.5×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33。
(1)写出该酸性废液中通入空气时发生反应的离子方程式: ,指出使用空气比使用氯气好的原因是 。
(2)已知Fe3+(aq)+3OH-(aq)Fe(OH)3(s) ΔH=-Q1 kJ·mol-1(Q>0),题(1)中每生成1 mol含铁微粒时,放热Q2 kJ,请你计算1 mol Fe2+全部转化为Fe(OH)3(s)的热效应ΔH= 。
(3)在题给温度下,根据已知条件计算在pH=5的溶液中,理论上Fe3+在该溶液中可存在的最大浓度c(Fe3+)= 。
(4)有人用氨水调节溶液的pH,在pH=5时将Fe(OH)3沉淀出来,此时可能混有的杂质是 (填化学式,下同),用 试剂可将其除去。
C级 学科素养拔高练
15.在T ℃时,难溶物Ag2CrO4在水溶液中的溶解平衡曲线如右图所示,又知T ℃时AgCl的Ksp=1.8×10-10。下列说法错误的是( )
A.T ℃时,Ag2CrO4的Ksp=1×10-11
B.T ℃时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等
C.T ℃时,X点的溶液不稳定,会自发转变到Z点
D.T ℃时,将0.01 mol·L-1的AgNO3溶液逐渐滴入20 mL 0.01 mol·L-1 KCl和0.01 mol·L-1 K2CrO4的混合溶液中,Cl-先沉淀
参考答案
专题3 分层作业20 沉淀溶解平衡
1.B 解析 A项,反应开始时,各离子的浓度没有必然的关系;C项,沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度保持不变,但不一定相等;D项,沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,由于固体的溶度积为常数,平衡不发生移动。
2.B 解析 足量BaCO3加入水中存在平衡BaCO3(s)Ba2++C。A项,加少量H2O时BaCO3少量溶解,其中c(Ba2+)可作为其他选项的参照物;B项相当于在A项的基础上加Na2CO3溶液,使BaCO3的沉淀溶解平衡左移,c(Ba2+)相对减小;C项相当于在A项的基础上加入BaCl2溶液,c(Ba2+)相对增大;D项相当于在A项的基础上加入HCl,使上述平衡右移,c(Ba2+)相对增大。
3.A 解析 含有MgCO3固体的溶液中存在溶解平衡:MgCO3(s)Mg2++C,加入少许浓盐酸,c(H+)增大,H+与C反应生成HC或CO2,使c(C)减小,溶解平衡正向移动,c(Mg2+)增大,而Ksp(MgCO3)只与温度有关,Ksp(MgCO3)不变,综上所述,A项正确。
4.D 解析 加入KI固体时,溶液中c(I-)增大,使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移动,因此溶液中c(Pb2+)减小,A、C错误,D正确;但由于溶液的温度未发生改变,故PbI2的溶度积常数Ksp不变,B错误。
5.C 解析 由于滴加少量AgNO3溶液对原溶液中阴离子浓度几乎无影响,则Cl-、Br-、Cr刚开始产生沉淀时,Ag+的浓度分别为 mol·L-1=1.56×10-8 mol·L-1, mol·L-1=7.7×10-11 mol·L-1, mol·L-1=3×10-4.5 mol·L-1,开始沉淀时所需要的Ag+浓度越小,则越先沉淀,因此产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、Cr,C项正确。
6.C 解析 b点对应的溶液中c(Ba2+)·c(S)>Ksp(BaSO4),为过饱和溶液,因此有BaSO4沉淀生成,A错误;蒸发溶液时,c(Ba2+)、c(S)都增大,因此不可能使溶液由a点到c点,B错误;曲线上任意点的Ksp=c(Ba2+)·c(S),故其Ksp相同,C正确;向a点加入BaCl2固体,c(Ba2+)增大,Ba2+与S会结合形成BaSO4沉淀,最终溶液中c(Ba2+)与c(S)浓度不相等,因此不可能使溶液达到b点,D错误。
7.C 解析 Ksp是溶度积常数,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,A正确;25 ℃时Cu(OH)2在水中存在溶解平衡:Cu(OH)2(s)Cu2++2OH-,在CuCl2溶液中,平衡向左移动,故在水中的溶解能力大于其在CuCl2溶液中的溶解能力,B正确;向1 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液中先滴加2滴0.1 mol·L-1 MgCl2溶液,生成氢氧化镁沉淀,NaOH有剩余,再滴加2滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,则发生反应Fe3++3OH-Fe(OH)3↓,不能说明红褐色沉淀由白色沉淀转化而来,即不能说明Ksp[Fe(OH)3]
8.答案 2.5
解析 若使配制过程不出现浑浊现象,则c(Fe3+)·c3(OH-)
9.C 解析 若Cu(OH)2和Al(OH)3的混合悬浊液中=
=1.7×109,则c(OH-)=10-4 mol·L-1,溶液的pH=10。
10.D 解析 若Ⅰ表示的是Zn2+与OH-的浓度关系,则a点时c(Zn2+)=c(OH-)=10-6 mol·L-1,Ksp[Zn(OH)2]=10-6×(10-6)2=1.0×10-18,所以假设成立,即Ⅰ表示的是Zn2+与OH-的浓度关系,A项正确;Ⅰ表示的是Zn2+与OH-的浓度关系,则Ⅱ表示的是Zn2+与S2-的浓度关系,b点时c(Zn2+)=c(S2-)=10-14 mol·L-1,Ksp(ZnS)=c(Zn2+)·c(S2-)=10-14×10-14=1.0×10-28,B项正确;Ⅱ表示的是Zn2+与S2-的浓度关系,ZnS溶解吸热,升高温度时溶液中c(Zn2+)、c(S2-)增大,则p(Zn)、p(B)减小,即升高温度时,b点一定会沿着ba方向向a点移动,C项正确;等体积混合瞬间,NaHS的浓度为0.005 mol·L-1、ZnSO4的浓度为0.1 mol·L-1,c(S2-)= mol·L-1≈1.4×10-9 mol·L-1,溶液中离子浓度之积c(Zn2+)·c(S2-)=1.4×10-9×0.1=1.4×10-10>1.0×10-28=Ksp(ZnS),所以可产生ZnS沉淀,D项错误。
11.C 解析 饱和PbS溶液中存在PbS(s)Pb2++S2-,Ksp(PbS)=c(Pb2+)·c(S2-)=9.0×10-28,又c(Pb2+)=c(S2-),故c(Pb2+)=3.0×10-14 mol·L-1,A错误;由于ZnS、CuS、PbS类型相同,通过Ksp的比较可确定溶解度的大小,相同温度下,在水中的溶解度:ZnS>PbS>CuS,B错误;反应达到平衡时,=1.5×108,C正确;向含浓度相同的Cu2+、Zn2+、Pb2+的混合溶液中逐滴加入Na2S稀溶液,Ksp值越小需要的S2-越少,先沉淀,故Cu2+先沉淀,D错误。
12.D 解析 向酸性KMnO4溶液中滴加H2C2O4溶液,溶液紫红色褪去,说明H2C2O4具有还原性,A错误;向H2C2O4溶液中加入澄清石灰水,因生成草酸钙沉淀而变浑浊,故实验2反应静置后的上层清液是草酸钙的饱和溶液,则有c(Ca2+)·c(C2)=Ksp(CaC2O4),B错误;已知H2C2O4的电离平衡常数:Ka1=5.9×10-2,Ka2=6.4×10-5,则草酸是弱酸,将Na2CO3固体缓慢加入H2C2O4溶液中,发生复分解反应有气体产生,则反应的离子方程式为H2C2O4+CC2+CO2↑+H2O,C错误;向H2C2O4溶液中滴加NaOH溶液,发生中和反应,草酸钠因水解使溶液呈碱性,草酸氢根离子既电离又水解,Kh(HC2)=≈1.7×10-13
13.C 解析 根据CdCO3(s)Cd2++C,则CdCO3的沉淀平衡中存在pCd2+=pN,故Ⅱ是CdCO3的沉淀溶解平衡曲线,故A错误。图中Z点对应的pCd2+为3,则Z点对应的c(Cd2+)为1×10-3 mol·L-1,故B错误。T ℃,由图可知,pN=4时,CdCO3中pCd2+为8,即Ksp(CdCO3)=c(C)·c(Cd2+)=10-12;pN=4时,Cd(OH)2中pCd2+为6,即Ksp[Cd(OH)2]=c2(OH-)·c(Cd2+)=10-14;在Cd(OH)2(s)+C(aq)CdCO3(s)+2OH-(aq)平衡体系中,平衡常数K==10-2,故D错误。Y点离子浓度幂之积为c(Cd2+)·c2(OH-)=10-4×(10-6)2=10-16
(2)-(Q2+Q1) kJ·mol-1
(3)3.5×10-11 mol·L-1
(4)Al(OH)3 NaOH溶液(合理即可)
解析 (1)向酸性废液中通入空气时,Fe2+被空气中的O2所氧化,离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,该方法的优点是成本低且无污染。
(2)对于反应4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,生成1 mol Fe3+时,放热Q2 kJ,1 mol Fe3+转化为Fe(OH)3放出热量Q1 kJ,根据盖斯定律,1 mol Fe2+全部转化为Fe(OH)3(s)的热效应ΔH=-(Q2+Q1) kJ·mol-1。
(3)溶液pH=5,则c(OH-)=10-9 mol·L-1,根据
Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=3.5×10-38,Fe3+的最大浓度为3.5×10-11 mol·L-1。
(4)根据Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,当溶液pH=5时,
Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=1.0×10-33,求得c(Al3+)=1.0×10-6 mol·L-1,小于1.0×10-5 mol·L-1,Al3+也完全沉淀,故可能混有的杂质是Al(OH)3;Al(OH)3能溶于强碱溶液,而Fe(OH)3不溶于强碱溶液,故可用NaOH溶液除去。
15.C 解析 Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为Ag2CrO4(s)2Ag++Cr,Ksp=c2(Ag+)·c(Cr)=(1×10-3)2×(1×10-5)=1×10-11,A项正确;溶度积常数随温度变化而变化,所以T ℃时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等,B项正确;T ℃时,X点是过饱和溶液,变为饱和溶液的过程中,银离子与铬酸根离子浓度均降低,不会自发转变到Z点,C项错误;将0.01 mol·L-1 AgNO3溶液逐渐滴入20 mL 0.01 mol·L-1 KCl和0.01 mol·L-1 K2CrO4的混合溶液中,c(Cr)=0.01 mol·L-1,形成沉淀需要的c(Ag+)= mol·L-1=10-4.5 mol·L-1,c(Cl-)=0.01 mol·L-1,形成沉淀需要的c(Ag+)= mol·L-1=1.8×10-8 mol·L-1,所以先析出氯化银沉淀,D项正确。
6
