2025人教版高中化学选择性必修1同步--分层作业20　沉淀溶解平衡的应用（含解析）

2025人教版高中化学选择性必修1
分层作业20　沉淀溶解平衡的应用
A级 必备知识基础练
　　　　　　　　　　　　　　　　
题组1.沉淀的生成及离子沉淀的先后
1.(2024·黑龙江牡丹江模拟)已知25 ℃时,
Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12、Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。在c(Mg2+)=c(Cu2+)的酸性溶液中,逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大,下列判断正确的是(　　)
A.Mg2+先沉淀
B.Cu2+先沉淀
C.同时沉淀
D.Mg2+和Cu2+均不可能沉淀
2.(2024·山东济宁兖州区检测)下表是25 ℃时某些盐的溶度积常数和弱酸的电离平衡常数。下列说法正确的是(　　)
化学式 CH3COOH H2CO3 AgCl Ag2CrO4
Ka或Ksp Ka=1.75×10-5 =4.5×10-7 =4.7×10-11 Ksp=1.8×10-10 Ksp=2.0×10-12
A.常温下,相同浓度的①CH3COONH4、
②NH4HCO3、③NH4HSO4溶液中,c(N)由大到小的顺序是①>②>③
B.向饱和氯水中滴加NaOH溶液至溶液刚好呈中性时,c(Na+)=2c(ClO-)+c(HClO)
C.AgCl在盐酸中的Ksp大于其在水中的Ksp
D.向浓度均为1×10-3 mol·L-1的KCl和K2CrO4的混合溶液中滴加1×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液,Cr先形成沉淀
3.(2024·江西上饶模拟)依据下表有关铁的难溶化合物的溶度积,有关说法正确的是(　　)
化合物 溶度积(25 ℃) 化合物 溶度积(25 ℃)
FeCO3 3.2×10-11 Fe(OH)3 2.8×10-39
Fe(OH)2 4.9×10-17 FeS 6.3×10-18
A.在c(C)=0.1 mol·L-1溶液中,c(Fe2+)≥3.2×10-10 mol·L-1
B.将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH=10,则c(Fe2+)C.FeS不能转化为Fe(OH)3
D.将反应液中的Fe2+氧化为Fe3+,有利于将铁从溶液中除净
题组2.沉淀的溶解与转化
4.(2024·山东日照校际联考)下列有关沉淀溶解平衡说法错误的是(　　)
A.用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀,可以减少BaSO4溶解损失
B.牙膏中添加NaF,可将Ca5(PO4)3OH转化为更难溶的Ca5(PO4)3F抵抗酸的侵蚀
C.25 ℃时,向含有AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸,则AgCl的溶解度不变
D.已知25 ℃时,AgCl和砖红色沉淀Ag2CrO4的Ksp分别为1.8×10-10和2.0×10-12,则用AgNO3标准溶液滴定Cl-时,可采用K2CrO4为指示剂
5.(2024·江苏江阴四校联考)根据下表实验操作和现象所得出的结论错误的是(　　)
选项 实验操作和现象 结论
A 向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
B 向浓度均为0.1 mol·L-1的AlCl3、FeCl3的混合溶液中滴入几滴0.1 mol·L-1NaOH溶液,先生成红褐色沉淀 Ksp[Al(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]
C 向浓度均为0.1 mol·L-1的Na2CO3和Na2S的混合溶液中,滴入少量AgNO3溶液,产生黑色沉淀(Ag2S) Ksp(Ag2S)D 向1 mL 0.1 mol·L-1MgSO4溶液中滴入2滴0.1 mol·L-1NaOH溶液,产生白色沉淀,再滴入2滴0.1 mol·L-1CuSO4溶液,白色沉淀逐渐变为蓝色 Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2]
6.以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+等金属离子,通过添加过量难溶电解质MnS,可使这些金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀。根据上述实验事实,下列说法不正确的是(　　)
A.溶解度:MnSB.MnS存在沉淀溶解平衡:MnS(s)Mn2+(aq)+S2-(aq)
C.Cu2+转化为沉淀的原理为MnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Mn2+(aq)
D.沉淀转化能用于除去溶液中的某些杂质离子
7.(2024·福建福州八县区联考)已知25 ℃,Ksp(FeS)=6.3×10-18;Ksp(CuS)=6.3×10-36;Ksp(ZnS)=1.6×10-24。下列说法错误的是(　　)
A.相同温度下,CuS的溶解度小于ZnS的溶解度
B.除去工业废水中的Cu2+,可以选用FeS作沉淀剂
C.足量CuSO4溶解在0.1 mol·L-1的H2S溶液中,Cu2+能达到的最小浓度为6.3×10-35 mol·L-1
D.在ZnS的饱和溶液中,加入FeCl2溶液,一定不产生FeS沉淀
8.(2024·重庆市梁平区检测)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
Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。下列说法错误的是(　　)
A.若向Mg(OH)2悬浊液中通入少量HCl(g),c(Mg2+)会增大
B.若向Mg(OH)2悬浊液中滴加CuSO4溶液,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Na2CO3(s),Mg(OH)2固体质量将增大
B级 关键能力提升练
9.(2024·湖北十堰重点中学联考)硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料,也可用作印染媒染剂,医药上用于催吐剂。已知25 ℃时,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-17,Ksp(Ag2SO4)=1.0×10-5,则下列说法正确的是(　　)
A.在水中加入少量ZnSO4固体时,水的电离平衡向正反应方向移动,KW增大
B.在ZnSO4溶液中各离子的浓度关系为:c(Zn2+)+c(H+)=c(OH-)+c(S)
C.在0.5 L 0.10 mol·L-1ZnSO4溶液中加入等体积0.02 mol·L-1AgNO3溶液,即可生成Ag2SO4沉淀
D.常温下,要除去0.20 mol·L-1ZnSO4溶液中的Zn2+,可调节溶液的pH=8
10.(2024·辽宁沈阳五校协作体联考)常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol·L-1的KSCN溶液、K2CrO4溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.线Ⅱ表示AgSCN溶解平衡曲线
B.a点表示的是Ag2CrO4的不饱和溶液
C.沉淀废液中的Ag+用KSCN溶液比等浓度的K2CrO4溶液效果好
D.Ag2CrO4(s)+2SCN-(aq)2AgSCN(s)+Cr(aq)的平衡常数为10-12.08
11.(2024·河北邯郸名校联考)已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物的性质相似。常温下,如图横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或[Zn(OH)4]2-的物质的量浓度的对数。下列说法中错误的是(　　)
A.在该温度下,Zn(OH)2的溶度积(Ksp)为1×10-17
B.往1.0 L 1.0 mol·L-1ZnCl2溶液中加入NaOH固体至pH=6.0,需NaOH 2.0 mol
C.往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,反应的离子方程式为Zn2++4OH-===[Zn(OH)4]2-
D.某废液中含Zn2+,为提取Zn2+可以控制溶液pH的范围为8.0~12.0
12.25 ℃时,已知Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(CuS)=6.3×10-36,如图所示为CuS和ZnS饱和溶液中阳离子(R2+)的浓度与阴离子(S2-)的浓度的负对数关系,下列说法不正确的是(　　)
A.线A表示的是CuS,B表示的是ZnS
B.向线A表示的溶液中加入Na2S溶液,不可能实现n点到m点的转换
C.p点表示CuS或ZnS的不饱和溶液
D.向CuS饱和溶液中加入CuCl2固体,CuS的溶解平衡逆向移动,Ksp(CuS)减小
13.在T ℃时,难溶物Ag2CrO4在水溶液中的溶解平衡曲线如图所示,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
C级 学科素养拔高练
14.(2024·辽宁省沈阳二中检测)某研究小组进行Mg(OH)2沉淀溶解和生成的实验探究。
【查阅资料】25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39
【实验探究】向2支均盛有1 mL 0.1 mol·L-1MgCl2溶液的试管中分别加入0.1 mL 2 mol·L-1NaOH溶液,制得等量Mg(OH)2沉淀。
(1)分别向两支试管中加入不同试剂,记录实验现象如表:(表中横线上填下列选项的字母)
试管 编号 加入试剂 实验现象
Ⅰ 2滴0.1 mol·L-1FeCl3溶液 ①　　　　
Ⅱ 4 mL 2 mol·L-1NH4Cl溶液 ②　　　　
A.白色沉淀转化为红褐色沉淀
B.白色沉淀不发生改变
C.红褐色沉淀转化为白色沉淀
D.白色沉淀溶解,得无色溶液
(2)测得试管Ⅰ中所得混合溶液pH=6,则溶液中c(Fe3+)=　　　　　。
(3)同学们猜想实验Ⅱ中沉淀溶解的主要原因有两种:
猜想1:N结合Mg(OH)2电离出的OH-,使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动。
猜想2:　。
(4)为验证猜想,同学们取少量相同质量的氢氧化镁盛放在两支试管中,一支试管中加入醋酸铵溶液(pH=7),另一支试管中加入NH4Cl和氨水的混合溶液(pH=8),两者沉淀均溶解。该实验证明猜想正确的是　　　　　(填“1”或“2”)。
分层作业20　沉淀溶解平衡的应用
1.B　解析 Mg(OH)2和Cu(OH)2为同种类型的沉淀,Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2],当c(Mg2+)=c(Cu2+)时,Cu2+沉淀时所需c(OH-)更小,故逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大,Cu2+先沉淀。
2.B　解析 醋酸铵电离产生的离子发生相互促进的水解,铵根离子浓度减小,碳酸氢铵电离产生的离子发生相互促进的水解,铵根离子浓度减小,但醋酸的酸性强于碳酸,碳酸氢根离子水解程度更大,硫酸氢铵中硫酸氢根离子电离出的氢离子抑制铵根离子的水解,则c(N)由大到小的顺序是③>①>②,A错误;向饱和氯水中滴入NaOH溶液至溶液刚好呈中性时,c(H+)=c(OH-),由电荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-),氯气与水反应生成氯化氢和次氯酸,依据元素质量守恒得:c(Cl-)=c(ClO-)+c(HClO),则有c(Na+)=2c(ClO-)+c(HClO),B正确;温度不变,溶度积常数不变,C错误;氯离子产生沉淀时,c(Ag+)= mol·L-1=1.8×10-7 mol·L-1,铬酸根离子生成沉淀时,c(Ag+)= mol·L-1=×10-5 mol·L-1,银离子浓度越小越先产生沉淀,故Cl-先产生沉淀,D错误。
3.D　解析 FeCO3的Ksp(FeCO3)=c(Fe2+)·c(C),溶液中c(C)=0.1 mol·L-1,则有c(Fe2+)= mol·L-1=3.2×10-10 mol·L-1,A错误;Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,故将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH=10,c(Fe2+)==4.9×10-9 mol·L-1,c(Fe3+)==2.8×10-27 mol·L-1,则有c(Fe2+)>c(Fe3+),B错误;由表中数据可知,Ksp(FeS)4.C　解析 BaSO4沉淀在溶液中存在沉淀溶解平衡,用稀硫酸洗涤时,增大了水中S的浓度,使沉淀溶解平衡逆向移动,因而比用水洗涤可以减少BaSO4溶解损失,A正确;Ca5(PO4)3OH在口腔中存在沉淀溶解平衡,用含有NaF的牙膏刷牙时,可发生沉淀转化,生成更难溶的Ca5(PO4)3F,从而可增强抵抗酸侵蚀的能力,B正确;25 ℃时,向含有AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸,Cl-的浓度增大,沉淀溶解平衡逆向移动,则AgCl的溶解度减小,C错误;25 ℃时Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10-12和1.8×10-10,当离子浓度小于10-5 mol·L-1时认为沉淀完全,因此Cl-恰好沉淀完全时,c(Ag+)= mol·L-1=1.8×10-5 mol·L-1此时溶液中c(Cr)= mol·L-1≈6.17×10-3 mol·L-1,6.17×10-3 mol·L-1>1.0×10-5 mol·L-1,可采用K2CrO4为指示剂,D正确。
5.A　解析 NaCl和NaI浓度未知,滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成,可能是由于c(I-)大,不能证明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),A错误;Al3+、Fe3+浓度相同,滴入几滴NaOH溶液,先生成红褐色的Fe(OH)3沉淀,而且Al(OH)3和Fe(OH)3化学式形式相同,可以得出结论:Ksp[Al(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3],B正确;C、S2-浓度相同,滴入少量AgNO3溶液,产生黑色的Ag2S沉淀,且Ag2S和Ag2CO3化学式形式相同,可以得出结论:Ksp(Ag2S)Ksp[Cu(OH)2],D正确。
6.A　解析 MnCl2溶液中含有Cu2+、Pb2+等金属离子,加入MnS使这些金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀,说明MnS的溶解度大于PbS、CuS等,A错误。MnS是难溶电解质,存在溶解平衡:MnS(s)Mn2+(aq)+S2-(aq),B正确。MnS(s)存在溶解平衡,Cu2+与S2-结合生成更难溶的CuS沉淀,使MnS转化为CuS,反应原理为MnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Mn2+(aq),C正确。由题给信息可知,MnS转化为PbS、CuS从而除去杂质,故沉淀转化可除去溶液中的某些杂质离子,D正确。
7.D　解析 CuS和ZnS的组成形式相同,Ksp越大,溶解度越大,因CuS的Ksp小于ZnS的Ksp,故硫化锌的溶解度更大,A正确;由于Ksp(FeS)>Ksp(CuS),硫化铜的溶解度小于硫化亚铁的溶解度,可以将硫化亚铁转化为硫化铜,用于沉淀铜离子,B正确;硫化氢是弱酸,硫离子浓度最大为0.1 mol·L-1,根据CuS的溶度积计算,铜离子浓度最小为6.3×10-35 mol·L-1,C正确;ZnS的饱和溶液中存在硫离子,加入氯化亚铁溶液,当离子积Q>Ksp(FeS)时,会生成FeS沉淀,D错误。
8.C　解析 向Mg(OH)2悬浊液中通入少量HCl(g),H+与OH-反应生成H2O,c(OH-)减小,平衡正向移动,促进Mg(OH)2的溶解,c(Mg2+)会增大,A正确;向Mg(OH)2悬浊液中滴加CuSO4溶液,由于Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2],则沉淀将由白色的氢氧化镁逐渐变为蓝色的氢氧化铜,B正确;加入少量蒸馏水,Ksp保持不变,平衡正向移动,促进氢氧化镁的溶解,C错误;向Mg(OH)2悬浊液中加入少量Na2CO3(s),由于碳酸根水解呈碱性,c(OH-)增大,平衡逆向移动,有Mg(OH)2固体析出,则固体质量将增大,D正确。
9.D　解析 向水中加入ZnSO4,Zn2+发生水解反应,促使水的电离平衡正向移动,由于温度不变,则KW不变,A错误。ZnSO4溶液中,根据电荷守恒可得:2c(Zn2+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S),B错误。ZnSO4和AgNO3溶液混合后,c(S)=0.05 mol·L-1,c(Ag+)=0.01 mol·L-1,则离子积Q=c(S)·c2(Ag+)=0.05×(0.01)2=5×10-610.D　解析 温度不变时,溶度积不变,Ksp(AgSCN)=c(SCN-)·c(Ag+),c(Ag+)增大,则c(SCN-)减小;Ksp(Ag2CrO4)=c(Cr)·c2(Ag+),c(Ag+)增大,则c(Cr)减小。分析图中曲线,当c(Ag+)由10-6 mol·L-1增大到10-2 mol·L-1时,c(Xn-)由10-6 mol·L-1减小到10-10 mol·L-1,结合溶度积常数表达式可知,线Ⅱ为AgSCN溶解平衡曲线,线Ⅰ为Ag2CrO4溶解平衡曲线,A正确。线Ⅰ为Ag2CrO4溶解平衡曲线,a点的c(Ag+)小于溶解平衡时的c(Ag+),则a点的离子积Q11.B　解析 当Zn2+的物质的量浓度的对数等于-5.0时,即Zn2+的浓度为1×10-5 mol·L-1时,Zn2+已沉淀完全,此时溶液的pH=8.0,即c(OH-)=1×10-6 mol·L-1,则Zn(OH)2的溶度积Ksp=c(Zn2+)·c2(OH-)=1×10-5×(1×10-6)2=1×10-17,A正确;根据图像知,pH=7时,Zn2+的物质的量浓度的对数等于-3.0,即c(Zn2+)=1×10-3 mol·L-1,当pH=6.0时,c(Zn2+)>1×10-3 mol·L-1,即ZnCl2溶液中只有部分Zn2+生成Zn(OH)2沉淀,则加入的n(NaOH)<2n(ZnCl2),即n(NaOH)<2.0 mol,B错误;结合图像可知,当NaOH溶液足量时,锌的存在形式为[Zn(OH)4]2-,反应的离子方程式为Zn2++4OH-=== [Zn(OH)4]2-,C正确;由图像可知,当Zn2+完全转化为沉淀时,需控制溶液的pH为8.0~12.0,D正确。
12.D　解析 纵坐标、横坐标分别表示饱和溶液中阳离子(R2+)的浓度与阴离子(S2-)的浓度的负对数,故坐标值越大表示对应的离子浓度越小,故线A表示的是CuS,线B表示的是ZnS,A正确;向线A表示的溶液中加入Na2S溶液,则重新达到平衡时,溶液中阳离子(R2+)的浓度与阴离子(S2-)浓度的负对数关系仍在线A上,故不可能实现n点到m点的转换,B正确;p点对应的阳离子浓度与阴离子浓度的乘积小于CuS和ZnS的Ksp,故p点对应的溶液表示CuS或ZnS的不饱和溶液,C正确;向CuS饱和溶液中加入CuCl2固体,CuS的溶解平衡逆向移动,但温度不变,Ksp(CuS)不变,D错误。
13.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≈1.0×10-3 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。
14.答案 (1)A　D　(2)2.8×10-15 mol·L-1　(3)NH4Cl水解生成的H+与Mg(OH)2电离出的OH-结合成水,使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动　(4)1
解析 (1)①已知n(MgCl2)=1×10-3L×0.1 mol·L-1=1×10-4 mol,n(NaOH)≈0.1×10-3L×2 mol·L-1=2×10-4 mol,由反应Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓可知,二者反应完全生成白色沉淀Mg(OH)2,当向其中加入FeCl3溶液时,由于Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39远小于Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,则白色沉淀Mg(OH)2转化为红褐色沉淀Fe(OH)3,选A。
②当向其中加入NH4Cl溶液,N与Mg(OH)2电离出的OH-结合生成弱电解质NH3·H2O,使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动,最终使Mg(OH)2完全溶解得无色溶液,选D。
(2)当试管Ⅰ中所得混合溶液的pH=6时,即c(OH-)=10-8 mol·L-1,由Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39可求得c(Fe3+)=2.8×10-15 mol·L-1。
(3)NH4Cl因水解而使溶液呈酸性,生成的H+与Mg(OH)2电离出的OH-结合生成水,使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动。
(4)由于醋酸铵溶液(pH=7)呈中性,能使Mg(OH)2沉淀溶解,说明不是N水解呈酸性导致Mg(OH)2溶解;当加入弱碱性的NH4Cl和氨水的混合溶液(pH=8)时,沉淀也溶解,说明猜想2错误。因此证明Mg(OH)2沉淀溶解的根本原因是N与Mg(OH)2电离出的OH-结合生成弱电解质NH3·H2O,促进Mg(OH)2溶解平衡正向移动,最终得无色溶液,故猜想1正确。
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