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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題八 第4講 難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡 蘇教版 一、選擇題 1．Cu(OH)2在水溶液中存在著如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，在常溫下Ksp＝210－20。在常溫下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向0.02 molL－1的CuSO4溶液中加入堿溶液來調(diào)整溶液的pH，使溶液的pH大于 (　　)。 A．2 B．3 C．4 D．5 解析　由Ksp＝c(Cu2＋)c2(OH－)＝210－20，若要使0.02 molL－1的Cu2＋沉淀，則需c(OH－)＞110－9，再根據(jù)水的離子積常數(shù)得，c(H＋)＝110－14/c(OH－)＜110－5 molL－1，則pH＞5。 答案　D 2．將氨水滴加到盛有AgCl的試管中，至AgCl完全溶解。對上述過程，下列敘述或解釋中正確的是(　　) A．所得溶液中c(Ag＋)c(Cl－)＞Ksp(AgCl) B．上述實驗說明Cl－與NH間有很強(qiáng)的結(jié)合力 C．所得溶液中形成了難電離的物質(zhì) D．上述過程中NH3H2O的電離常數(shù)增大 解析 若溶液中c(Ag＋)c(Cl－)＞Ksp(AgCl)，則沉淀不溶解；NH4Cl屬于強(qiáng)電解質(zhì)，易電離；NH3H2O的電離常數(shù)只與溫度有關(guān)。 答案 C 3．常溫下，Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度積常數(shù)依次為： Ksp(Ag2SO4)＝7.710－5 mol3L－3、Ksp(AgCl)＝1.810－10mol2L－2、Ksp(AgI)＝8.310－17 mol2L－2。下列有關(guān)說法中，錯誤的是(　　) A．常溫下，Ag2SO4、AgCl、AgI在水中溶解能力依次減小 B．在AgCl飽和溶液中加入NaI固體，有AgI沉淀生成 C．Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度積常數(shù)之比等于它們飽和溶液的物質(zhì)的量濃度之比 D．在Ag2SO4飽和溶液中加入Na2SO4固體有Ag2SO4沉淀析出 解析 因為Ag2SO4、AgCl、AgI的化學(xué)式不類似，故需要根據(jù)其溶度積常數(shù)計算出c(Ag＋)，不難判斷A、B正確，C項錯誤。 答案 C 4．電離常數(shù)(Ka或Kb)、溶度積常數(shù)(Ksp)是判斷物質(zhì)性質(zhì)的重要常數(shù)，下列關(guān)于這些常數(shù)的計算或運用正確的是 (　　)。 A．某亞硫酸溶液pH＝4.3，若忽略二級電離，則其一級電離常數(shù)K1＝1.010－8.60 B．Ka(HCN)＜Ka(CH3COOH)，說明同濃度時氫氰酸的酸性比醋酸強(qiáng) C．Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，向AgCl懸濁液中加入KI溶液會出現(xiàn)黃色沉淀 D．Ksp(AgCl)＜Ksp(AgOH)，說明AgOH和AgCl均不溶于稀硝酸 解析　A項缺少亞硫酸的濃度，無法計算其一級電離常數(shù)；B項說明醋酸比氫氰酸易電離，醋酸的酸性強(qiáng)；C項由Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，可知AgI的溶解性更小，根據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)AgCl會轉(zhuǎn)化為溶解性更小的AgI；D項數(shù)據(jù)只能說明AgOH和AgCl在水中的溶解性大小，而AgOH易溶于稀硝酸。 答案　C 5．已知Ksp[Cu(OH)2]＝2.210－20、Ksp[Fe(OH)3]＝4.010－38，Cu2＋和Fe3＋完全以氫氧化物沉淀時的pH分別為：6.7和3.2?，F(xiàn)在向pH＝0、濃度均為0.04 molL－1 的Cu2＋、Fe3＋溶液中加入某一固體，以中和H＋調(diào)節(jié)pH(設(shè)溶液體積不變)，該過程中Cu2＋ 、Fe3＋的濃度與pH關(guān)系正確的是 (　　)。 解析　由Ksp[Cu(OH)2]＝2.210－20、Ksp[Fe(OH)3]＝4.010－38，濃度均為0.04 molL－1 的Cu2＋和Fe3＋溶液，Cu2＋開始沉淀時c(OH－)＝ ＝7.410－10，pH約為4.8，F(xiàn)e3＋開始沉淀時，c(OH－)＝ ＝10－12，pH＝2。所以pH＝2時Fe3＋開始沉淀，當(dāng)全部沉淀時，pH為3.2。 答案　B 6．化工生產(chǎn)中常用MnS作沉淀劑除去工業(yè)廢水中的Cu2＋：Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，下列說法錯誤的是 (　　)。 A．MnS的Ksp比CuS的Ksp大 B．該反應(yīng)達(dá)到平衡時c(Mn2＋)＝c(Cu2＋) C．往平衡體系中加入少量CuSO4固體后，c(Mn2＋)變大 D．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝ 解析　MnS和CuS是同類型物質(zhì)，沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)向溶度積更小的方向進(jìn)行，因此Ksp(MnS)＞Ksp(CuS)，A項正確；該反應(yīng)達(dá)到平衡時c(Mn2＋)、c(Cu2＋)保持不變，但不一定相等，B項錯誤；往平衡體系中加入少量CuSO4固體后，平衡向正反應(yīng)方向移動，c(Mn2＋)變大，C項正確；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝＝，D項正確。 答案　B 7．已知：25 ℃時，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6110－12，Ksp[MgF2]＝7.4210－11。下列說法正確的是 (　　)。 A．25 ℃時，飽和Mg(OH)2溶液與飽和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大 B．25 ℃時，在Mg(OH)2的懸濁液加入少量的NH4Cl固體，c(Mg2＋)增大 C．25 ℃時，Mg(OH)2固體在20 mL 0.01 molL－1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 molL－1 NH4Cl溶液中的Ksp小 D．25 ℃時，在Mg(OH)2的懸濁液加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能轉(zhuǎn)化成為MgF2 解析　A項，由于Mg(OH)2的溶度積比MgF2的溶度積小，故其電離出的Mg2＋濃度要小一些，所以A項錯；B項，NH 可以結(jié)合Mg(OH)2電離出的OH－離子，從而促使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移動，c(Mg2＋)增大，B項正確；C項，Ksp僅與溫度有關(guān)，故C項錯；D項，雖Mg(OH)2的Ksp較小，但二者的Ksp相近，當(dāng)c(F－)較大時，仍會出現(xiàn)Qc＝c(Mg2＋)c2(F－)＞Ksp[MgF2]，從而生成MgF2沉淀，故D錯。 答案　B 二、非選擇題 8．(1)已知在25 ℃時Ksp[Mg(OH)2]＝3.210－11，假設(shè)飽和Mg(OH)2溶液的密度為1 gmL－1，試求Mg(OH)2的溶解度為________g。 (2)在25 ℃時，向0.02 molL－1的MgCl2溶液中加入NaOH固體，如要生成Mg(OH)2沉淀，應(yīng)使溶液中的c(OH－)最小為________molL－1。 (3)25 ℃時，向濃度均為0.02 molL－1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，先生成________沉淀(填化學(xué)式)；當(dāng)兩種沉淀共存時，＝________。{已知25 ℃時Ksp[Cu(OH)2]＝2.210－20} 解析 (1)設(shè)c(Mg2＋)為x，則c(OH－)為2x。 由Ksp[Mg(OH)2]＝3.210－11＝c(Mg2＋)c2(OH－)＝x(2x)2＝4x3，解得c(Mg2＋)＝210－4molL－1，則1 L溶液(即1 L水中)溶解Mg(OH)2為210－4mol，即1 000 g水中溶解Mg(OH)2為：210－4mol58 gmol－1＝1.1610－2 g，所以Mg(OH)2的溶解度為1.1610－3g。 (2)當(dāng)c(Mg2＋)c2(OH－)＝3.210－11時開始生成Mg(OH)2沉淀，則c2(OH－)＝＝1.610－9，解得c(OH－)＝410－5molL－1。 (3)由于Ksp[Cu(OH)2]小于Ksp[Mg(OH)2]，所以離子的濃度商首先達(dá)到并大于Ksp[Cu(OH)2]的數(shù)值而先沉淀；當(dāng)兩種沉淀共存時，此時的溶液對Mg(OH)2和Cu(OH)2而言都是飽和的，OH－、Mg2＋、Cu2＋同時滿足Ksp[Cu(OH)2]和Ksp[Mg(OH)2]的關(guān)系，因為它們都在同一溶液中，Ksp[Cu(OH)2]和Ksp[Mg(OH)2]的關(guān)系式中c(OH－)應(yīng)相等，所以＝＝＝1.45109。 答案 (1)1.1610－3　(2)410－5 (3)Cu(OH)2　1.45109 (5)Cl－　1.6710－5 molL－1 9．以硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸所得的酸性廢水中砷元素含量極高，為控制砷的排放，采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。 難溶物 Ksp Ca3(AsO4)2 6.810－19 AlAsO4 1.610－16 FeAsO4 5.710－21 表1　幾種砷酸鹽的Ksp 污染物 H2SO4 As 濃度 28.42 gL－1 1.6 gL－1 排放標(biāo)準(zhǔn) pH6～9 0.5 mgL－1 表2　工廠污染物排放濃度及允許排放標(biāo)準(zhǔn) 回答以下問題： (1)該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c(H2SO4)＝________molL－1。 (2)寫出難溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表達(dá)式： Ksp[Ca3(AsO4)2]＝________，若混合溶液中Al3＋、Fe3＋的濃度均為1.010－4 molL－1，c(AsO)的最大是______molL－1。 (3)工廠排放出的酸性廢水中的三價砷(H3AsO3弱酸)不易沉降，可投入MnO2先將其氧化成五價砷(H3AsO4弱酸)，寫出該反應(yīng)的離子方程式_________________________________________________________________。 (4)在處理含砷廢水時采用分段式，先向廢水中投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2，再投入生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右使五價砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。 ①將pH調(diào)節(jié)到2時廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為__________________________； ②Ca3(AsO4)2在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始沉淀的原因為 ________________________________________________________________。 答案　(1)0.29　(2)c3(Ca2＋)c2(AsO)　5.710－17　(3)2H＋＋MnO2＋H3AsO3===H3AsO4＋Mn2＋＋H2O　(4)①CaSO4?、贖3AsO4是弱酸，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右時AsO濃度增大，Ca3(AsO4)2開始沉淀 10．金屬氫氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用這一性質(zhì)，控制溶液的pH，達(dá)到分離金屬離子的目的。難溶金屬的氫氧化物在不同pH下的溶解度[S/(molL－1)]如圖所示。 (1)pH＝3時溶液中銅元素的主要存在形式是________。 (2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，應(yīng)該控制溶液的pH________。 A．＜1　　　　　B．4左右　　　　　C．＞6 (3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋雜質(zhì)，________(填“能”或“不能”)通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除去，理由是_______________________。 (4)要使氫氧化銅沉淀溶解，除了加入酸之外，還可以加入氨水生成[Cu(NH3)4]2＋，寫出反應(yīng)的離子方程式：____________________________________。 (5)已知一些難溶物的溶度積常數(shù)如下表。 物質(zhì) FeS MnS CuS PbS HgS ZnS Ksp 6.310－18 2.510－13 1.310－35 3.410－22 6.410－33 1.610－24 為除去某工業(yè)廢水中含有的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋雜質(zhì)，最適宜向此工業(yè)廢水中加入過量的________(填選項)。 A．NaOH　　　　　B．FeS　　　　　C．Na2S 解析　(1)由圖可知，在pH＝3時溶液中不會出現(xiàn)Cu(OH)2沉淀，銅元素以Cu2＋形式存在。(2)要除去Fe3＋的同時必須保證Cu2＋不能沉淀，因此pH應(yīng)保持在4左右。(3)從圖示關(guān)系可看出，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范圍相差太小，因此不能通過調(diào)控pH而達(dá)到分離的目的。(4)Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入氨水后生成難電離的[Cu(NH3)4]2＋，促進(jìn)Cu(OH)2的溶解。(5)要使三種離子生成沉淀，最好選擇難溶于水的FeS，使三種雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為更難溶解的金屬硫化物沉淀，同時又不會引入其他重金屬離子。 答案　(1)Cu2＋　(2)B (3)不能　Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范圍相差太小 (4)Cu(OH)2＋4NH3H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O　(5)B 11．難溶性雜鹵石(K2SO4MgSO42CaSO42H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡： K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s)2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO＋2H2O 為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下： (1)濾渣主要成分有________和________以及未溶雜鹵石。 (2)用化學(xué)平衡移動原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K＋的原因：________________________________________________________________。 (3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入________溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入________溶液調(diào)濾液pH至中性。 (4)不同溫度下，K＋的浸出濃度與溶浸時間的關(guān)系見下圖，由圖可得，隨著溫度升高， ①___________________________________________________________； ②_______________________________________________________________。 (5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會發(fā)生： CaSO4(s)＋COCaCO3(s)＋SO 已知298 K時，Ksp(CaCO3)＝2.8010－9， Ksp＝(CaSO4)＝4.9010－5，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 解析　解題時，要依據(jù)制備K2SO4的工藝流程，結(jié)合物質(zhì)的分離與提純的原則進(jìn)行分析。 (1)雜鹵石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋與OH－結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，過濾后，濾渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的雜鹵石。 (2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋與OH－結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2＋)減小，雜鹵石的溶解平衡正向移動，同時c(Ca2＋)與c(SO)均增大，從而析出CaSO4沉淀，K＋留在濾液中。 (3)濾液中含有Ca2＋、OH－，可先加入過量K2CO3溶液，除去Ca2＋，過濾后，再加入稀H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH至中性。 (4)①溶浸平衡向右移動；②K＋的溶浸速率增大。 (5)CaSO4(s)＋COCaCO3(s)＋SO的平衡常數(shù)K＝。CaCO3(s)、CaSO4(s)分別存在溶解平衡：CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，CaSO4(s)Ca2＋(aq)＋SO(aq)，則有Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)c(CO)＝2.8010－9，Ksp(CaSO4)＝c(Ca2＋)c(SO)＝4.9010－5，那么K＝＝＝＝＝1.75104。 答案　(1)Mg(OH)2　CaSO4 (2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋與OH－結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2＋濃度減小，平衡正向移動，K＋增多 (3)K2CO3　H2SO4 (4)①溶浸平衡向右移動　②K＋的溶浸速率增大 (5)CaSO4(s)＋COCaCO3(s)＋SO的平衡常數(shù)K＝，據(jù)Ksp(CaSO4)、Ksp(CaCO3)可知，c(SO)＝，c(CO)＝，則有K＝＝＝＝1.75104。