高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第四节 难溶电解质的溶解平衡第2课时练习

第2课时　沉淀溶解平衡的应用

基础过关练

题组一　沉淀的生成与溶解

1.(2020安徽合肥高二期末)要使工业废水中的重金属离子Pb2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂,已知某些含铅化合物的溶解度如下:

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

2.(2020重庆第一中学期末)已知25 ℃时FeS、CuS的Ksp分别为6.3×10-18、1.3×10-36,H2S的电离平衡常数Ka1=9.1×10-8、Ka2=1.1×10-12,下列有关说法正确的是              (　　)

A.除去工业废水中的Cu2+可以选用FeS作沉淀剂

B.将足量CuSO4固体溶解在0.1 mol·L-1 H2S溶液中,Cu2+的最大浓度为1.3×10-35 mol·L-1

C.因为H2SO4是强酸,所以反应CuSO4+H2S CuS↓+H2SO4不能发生

D.向H2S的饱和溶液中通入少量SO2气体,溶液的酸性增强

3.(2021黑龙江绥化一中高二月考)已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。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-

题组二　沉淀的转化

4.(2020陕西西安中学高二期末)向锅炉中注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸去除,下列叙述中正确的是              (　　)

A.温度升高,KW增大,Na2CO3溶液中c(OH-)减小

B.CaSO4能转化为CaCO3,说明Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)

C.CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶,是因为硫酸酸性强于盐酸

D.沉淀转化的离子方程式为C(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+S(aq)

5.(2021山西长治二中高二月考)某学生在实验室中进行如下实验:①向盛有1 mL 0.1 mol·L-1 MgCl2溶液的试管中加入1 mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液,得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;②向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,沉淀变为红褐色。下列分析不正确的是              (　　)

A.滤液b中不含有Mg2+

B.实验可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶

C.②中颜色变化说明Mg(OH)2转化为Fe(OH)3

D.浊液a中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)

6.实验:①0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;

②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,出现浑浊;

③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,沉淀变为黄色。下列分析不正确的是              (　　)

A.浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)

B.滤液b中不含有Ag+

C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI

D.该实验可以证明AgI比AgCl更难溶

题组三　沉淀溶解平衡在物质分离中的应用

7.常温下,以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等杂质离子,通过添加过量的难溶物MnS,可使杂质离子转化成沉淀并过滤除去,下列说法正确的是              (　　)

A.过滤后的溶液中一定没有S2-

B.MnS难溶于水,可溶于MnCl2溶液中

C.加入MnS后生成CuS的离子方程式是Cu2++S2- CuS↓

D.常温时,Ksp(PbS)<Ksp(MnS)

8.(2021北京首师大第二附中高三月考)粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2+。提纯时,为了除去Fe2+,常加入少量H2O2,然后调节溶液pH=4,可以达到除去亚铁离子而不损失硫酸铜的目的。下列说法不正确的是              (　　)

A.溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4

B.加入H2O2,将Fe2+氧化:2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O

C.由于CuSO4的催化作用,会使部分H2O2分解而损失

D.调溶液pH=4的依据是Cu(OH)2比Fe(OH)3更难溶

能力提升练

1.(疑难1,)某pH=1的ZnCl2和HCl的混合溶液中含有FeCl3杂质,为了除去FeCl3杂质,需将溶液调至pH=4,在调节溶液pH时,应选用的试剂是              (　　)

A.NaOH　　B.ZnO　　C.Na2CO3　　D.Fe2O3

2.(2021安徽合肥高二月考,疑难2、3,)常温下,取一定量的PbI2固体配成饱和溶液,t时刻改变某一条件,离子的浓度变化如图所示[第一次平衡时c(I-)=2×10-3 mol·L-1,c(Pb2+)=1×10-3 mol·L-1],下列说法不正确的是              (　　)

A.常温下,PbI2的Ksp=4×10-9

B.温度不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,PbI2溶解的量减少,Pb2+浓度不变

C.t时刻可能向溶液中加入了KI固体,PbI2的Ksp不变

D.常温下Ksp(PbS)=8×10-28,向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液,PbI2(s)+S2-(aq) PbS(s)+2I-(aq)反应的化学平衡常数为5×1018

3.(疑难2,)已知T ℃时AgCl的Ksp=2×10-10;Ag2CrO4是一种橙红色固体,T ℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.在T ℃时,Ag2CrO4的Ksp=1×10-10

B.在T ℃时,X点无沉淀产生

C.在T ℃时,饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4固体,可由Y点变到X点

D.在T ℃时,用AgNO3标准溶液滴定20 mL未知浓度的KCl溶液,可采用K2CrO4溶液为指示剂

4.(2020北京朝阳高三一模,疑难1,)已知:Ag++SCN- AgSCN↓(白色),某同学探究常温下AgSCN的溶解平衡及转化,进行以下实验。下列说法中不正确的是              (　　)

A.①中现象能说明Ag+与SCN-生成AgSCN沉淀的反应有限度

B.②中现象产生的原因是发生了反应Fe(SCN)3+3Ag+ 3AgSCN↓+Fe3+

C.③中现象说明常温下AgI的溶解度比AgSCN的溶解度小

D.④中黄色沉淀溶解的原因可能是AgI与KI溶液中的I-进一步发生了反应

5.(2021湖北黄冈高二月考,疑难1,)某科研小组设计出利用工业废酸(10%H2SO4)来堆浸某废弃的氧化铜锌矿,提取锌、铜元素,实现废弃物综合利用,方案如图所示:

已知:各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如表所示。

请回答下列问题:

(1)加入A物质的目的是　　　　　　　　　　,物质A可使用下列物质中的　　　　(填字母)。 

A.酸性KMnO4溶液　　　　　　　B.O2　

C.H2O2溶液　　　　　　　D.Cl2

(2)氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS,在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS)　　　　Ksp(ZnS)(填“>”“<”或“=”)。 

(3)反应生成海绵铜的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　。 

(4)除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH,应控制pH的范围是　　　　。 

(5)写出NH4HCO3溶液与Zn2+反应生成Zn2(OH)2CO3的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(6)物质B可用于生产化肥,其化学式是　　　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.A　产生的沉淀的溶解度越小,沉淀反应进行得越完全。

2.A　CuS比FeS难溶,除去工业废水中的Cu2+可以选用FeS作沉淀剂,A项正确;H2S是弱酸,0.1 mol·L-1 H2S溶液中硫离子的浓度小于0.1 mol·L-1,CuS的溶度积常数(Ksp)为1.3×10-36,所以溶液中Cu2+的浓度大于1.3×10-35 mol·L-1,B项错误;CuS是不溶于稀硫酸的黑色物质,所以反应CuSO4+H2S CuS↓+H2SO4能发生,C项错误;H2S与SO2反应生成单质硫和水,溶液酸性减弱,D项错误。

3.C　析出沉淀时,AgCl溶液中c(Ag+)== mol·L-1=1.56×10-8 mol·L-1;AgBr溶液中c(Ag+)== mol·L-1=7.7×10-11 mol·L-1;Ag2CrO4溶液中c(Ag+)== mol·L-1=3×10-4.5 mol·L-1;所需c(Ag+)越小,则越先生成沉淀,故产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、Cr,C项正确。

4.D　温度升高,KW增大;温度升高,促进Na2CO3的水解,溶液中c(OH-)增大,A项错误。Ksp(CaCO3)<Ksp(CaSO4),B项错误。CaCO3与盐酸反应生成CO2,CaSO4与盐酸不满足复分解反应发生的条件,与酸性强弱无关,C项错误。硫酸钙较为致密,可转化为较为疏松且溶解度更小的碳酸钙,其离子方程式为C(aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+S(aq),D项正确。

5.A　实验①中反应生成Mg(OH)2沉淀和NaCl,经过滤得到的c为Mg(OH)2沉淀,Mg(OH)2存在溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),所得滤液b中含少量Mg2+,A项错误,D项正确;实验②中加入FeCl3溶液后Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,可证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶,B项正确,C项正确。

6.B　0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等体积混合,二者恰好完全反应生成NaNO3和AgCl,向反应后的滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液出现浑浊,则说明滤液b中含有Ag+,浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),A正确,B错误;③中颜色变化是沉淀发生了转化,即AgCl转化为AgI,C正确;因AgCl沉淀能转化为AgI沉淀,所以Ksp(AgI)<Ksp(AgCl),AgI更难溶,D正确。

7.D　难溶不是不溶,只是溶解度小,故A错误;MnS难溶于水,MnCl2溶液中的Mn2+抑制MnS的溶解,故B错误;沉淀转化的离子方程式为Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq),故C错误;通过添加过量的难溶物MnS,除去Cu2+、Pb2+、Cd2+等离子,说明CuS、PbS、CdS等硫化物比MnS更难溶,即常温时Ksp(PbS)<Ksp(MnS),故D正确。

8.D　为防止Cu2+水解生成Cu(OH)2使溶液变浑浊,溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4,A项正确;H2O2具有强氧化性,能与Fe2+发生氧化还原反应,即2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,B项正确;H2O2在CuSO4催化下可发生分解反应,C项正确;在pH=4时,Fe3+可水解生成Fe(OH)3而除去,硫酸铜不损失,即Fe(OH)3比Cu(OH)2更难溶,D项错误。

能力提升练

1.B　加入的物质应该能消耗溶液中的H+而促使Fe3+成为沉淀,过滤除去,但同时要注意不能引入新的杂质离子。

2.B　A项,常温下Ksp(PbI2)=c(Pb2+)×c2(I-)=1×10-3×(2×10-3)2=4×10-9,正确;B项,加入硝酸铅浓溶液后,c(Pb2+)增大,溶解平衡逆向移动,PbI2溶解的量减少,Pb2+浓度增大,错误;C项,据图可知t时刻,c(I-)突然增大,c(Pb2+)瞬间不变、后减小,可能向溶液中加入了KI固体,Ksp(PbI2)不变,正确;D项,该反应的化学平衡常数K=====5×1018,正确。

3.D　由题图信息知,Ag2CrO4的Ksp=c2(Ag+)·c(Cr)=(10-3)2×10-6=10-12,故A错误;Z点在曲线上,为此时的饱和溶液,X点在Z点正上方,则X点c(Ag+)大于Z点c(Ag+),即X点Qc>Ksp,所以会生成沉淀,故B错误;在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4固体,该溶液仍为Ag2CrO4的饱和溶液,点仍在曲线上,故C错误;用AgNO3标准溶液滴定过程中,根据溶度积计算可知AgCl先沉淀出来,待AgCl沉淀完全后,再滴AgNO3溶液,会与K2CrO4反应,形成Ag2CrO4橙红色沉淀,当有橙红色沉淀生成时即达到滴定终点,所以能用K2CrO4溶液作AgNO3溶液滴定KCl溶液的指示剂,故D正确。

4.C　向AgNO3与KSCN恰好完全反应的上层清液中滴加Fe(NO3)3溶液,出现浅红色说明上层清液中含SCN-,即Ag+与SCN-生成AgSCN沉淀的反应有限度,A项正确;根据②中浅红色褪去,产生白色沉淀,可确定发生Fe(SCN)3+Ag+ 3AgSCN↓+Fe3+,B项正确;实验中滴加0.5 mL 2 mol/L AgNO3溶液,Ag+过量,②中Ag+有剩余,即滴加KI溶液,I-可与过量Ag+反应生成AgI沉淀,不能说明AgI溶解度小于AgSCN,C项错误;加入KI溶液后,白色沉淀AgSCN转化成黄色沉淀AgI,随后沉淀溶解,得到无色溶液,可能是AgI与KI溶液中的I-进一步发生反应,D项正确。

5.答案　(1)将Fe2+氧化成Fe3+,方便后续生成沉淀除去　BC　(2)<　(3)Fe+Cu2+ Fe2++Cu　(4)3.2≤pH<6.2　(5)2Zn2++4HC Zn2(OH)2CO3↓+H2O+3CO2↑　(6)(NH4)2SO4

解析　(1)根据表中数据可知Fe3+易除去,将Fe2+氧化成Fe3+,以便除去;除铁过程中加入A和氨水,使Fe2+变成Fe(OH)3沉淀,故A应为氧化剂,为不引入新的杂质,应选B或C。(2)相同条件下,溶解度大的物质先溶解,结合在H2SO4作用下ZnS可溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)。(3)堆浸后溶液中有Cu2+,即加入铁粉后反应生成海绵铜的离子方程式为Fe+Cu2+ Fe2++Cu。(4)从图表数据可知,Fe3+沉淀完全时pH=3.2,Zn2+开始沉淀时pH=6.2,故除铁时应控制pH的范围:3.2≤pH<6.2。(5)NH4HCO3溶液与Zn2+反应的离子方程式为2Zn2++4HC H2O+Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑。(6)因所用废酸为硫酸,B又可作化肥,故B为(NH4)2SO4。