鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 沉淀溶解平衡精品课后作业题

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第2课时　沉淀溶解平衡的应用基础过关练 题组一　沉淀的溶解与生成1.当氢氧化镁固体在水中达到沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)时,为使Mg(OH)2固体的量减少,需加入少量的(　　)A.NH4NO3　　B.NaOH　　C.MgSO4　　D.Na2SO42.常温下,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.ZnSO4　　D.Fe2O33.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Pb2+与S、C、S2-形成的化合物的溶解度如下:化合物PbSO4PbCO3PbS溶解度/g1.03×10-41.81×10-71.84×10-14由上述数据可知,选用的沉淀剂最好为(　　)A.硫化物 B.硫酸盐C.碳酸盐 D.以上沉淀剂均可4.(2020重庆第一中学期末)已知25 ℃时FeS、CuS的Ksp分别为6.3×10-18 mol2·L-2、1.3×10-36 mol2·L-2,H2S的电离平衡常数Ka1=9.1×10-8 mol·L-1、Ka2=1.1×10-12 mol·L-1。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-1C.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,溶液的酸性增强题组二　沉淀的转化5.已知:25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12 mol3·L-3,Ksp(MgF2)=7.42×10-11 mol3·L-3。下列说法正确的是(　　)A.25 ℃时,饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比,前者的c平(Mg2+)大B.25 ℃时,向Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c平(Mg2+)增大C.25 ℃时,Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L-1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液中的Ksp小D.25 ℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2不可能转化为MgF26.25 ℃时,已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)=6.3×10-18 mol2·L-2、Ksp(CuS)=1.3×10-36 mol2·L-2、Ksp(ZnS)=1.6×10-24 mol2·L-2。下列关于25 ℃条件下的叙述正确的是(　　)A.硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大B.将足量的ZnSO4晶体加入0.1 mol·L-1的Na2S溶液中,Zn2+的物质的量浓度最大为1.6×10-23 mol·L-1C.除去工业废水中含有的Cu2+,可采用FeS固体作为沉淀剂D.向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后,混合液中c平(Fe2+)变大、c平(S2-)变小,Ksp(FeS)变大7.(2020辽宁大连期末)在25 ℃时,Ksp(FeS)=6.3×10-18 mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36 mol2·L-2,Ksp(ZnS)=1.3×10-24 mol2·L-2。下列有关说法中正确的是(　　)A.25 ℃时,饱和CuS溶液中Cu2+的浓度为1.3×10-36 mol·L-1B.25 ℃时,FeS的溶解度大于CuS的溶解度C.向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S,开始只有FeS沉淀生成D.向饱和ZnS溶液中加入少量ZnCl2固体,ZnS的Ksp变大8.(双选)(2020山东德州期末)工业上常先以MnO2为原料制得MnCl2溶液,通过添加过量难溶电解质MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀,最后经蒸发、结晶,可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实判断,下列分析正确的是(深度解析)A.MnS的Ksp小于CuS、PbS、CdS等硫化物的KspB.除杂试剂MnS也可用FeS代替C.MnS与Cu2+反应的离子方程式是Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq)D.整个过程中涉及的反应类型有复分解反应和氧化还原反应9.(2020天津期末)“转化”是化学研究的重要范畴之一。沉淀转化在科研和生产中具有重要的应用价值。当容器壁上沉积一厚层BaSO4时很难直接除去。除去的方法是向容器壁内加入Na2CO3溶液,使BaSO4转化为BaCO3,然后加盐酸洗去沉淀物。已知常温下Ksp(BaCO3)=5.1×10-9 mol2·L-2,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10 mol2·L-2。(1)Na2CO3俗称纯碱,被广泛应用于生活和工业生产中。Na2CO3溶液呈碱性,用水解离子方程式解释其呈碱性的原因:　        。 (2)要使BaSO4转化成BaCO3,Na2CO3溶液的浓度应大于　　　　　mol·L-1。(已知≈1)     能力提升练 题组一　沉淀的溶解与生成1.(2020广东深圳实验学校期末,)已知ΔH大于0表示吸热反应;ΔH小于0表示放热反应。关节炎病因是在关节滑液中形成尿酸钠晶体,尤其在寒冷季节诱发关节疼痛,其化学机理为①HUr(尿酸)+H2O Ur-(尿酸根离子)+H3O+,②Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s)　ΔH。下列对②的叙述中正确的是(　　)A.ΔH>0B.降低温度,平衡逆向移动C.ΔH<0D.升高温度,平衡正向移动2.(2019江西宜春校级期末,)20 ℃时某些物质的溶解度数据如下表所示:物质CaCO3CaSO4Mg(OH)2MgCO3溶解度/g1.4×10-30.219×10-41.1×10-2下列说法不正确的是(　　)A.硫酸钙悬浊液中存在沉淀溶解平衡:CaSO4(s) Ca2+(aq)+S(aq)B.用Na2CO3溶液浸泡锅炉中的水垢,可将水垢中的CaSO4转化为CaCO3C.向Mg(OH)2悬浊液中滴加FeCl3溶液,沉淀变为红褐色,说明溶解度:Fe(OH)3<Mg(OH)2D.向2 mL饱和MgCl2溶液中先后滴加0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液、NaOH溶液各2滴,产生的白色沉淀均为Mg(OH)2   题组二　沉淀的转化3.(2020黑龙江双鸭山第一中学期末,)向ZnSO4溶液中加入Na2S溶液时,得到白色沉淀,向白色沉淀中滴加CuSO4溶液,发现沉淀变为黑褐色,则下列说法不正确的是(　　)A.白色沉淀为ZnS,而黑褐色沉淀为CuSB.利用该原理可实现一种沉淀转化为更难溶的沉淀C.该过程破坏了ZnS的溶解平衡D.上述现象说明ZnS的Ksp小于CuS的Ksp4.(2020江西上饶期中,)化工生产中含Cu2+的废水常用MnS(s)作沉淀剂,其反应原理为Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq)。下列有关该反应的推理不正确的是(　　)A.MnS的溶解度比CuS的溶解度大B.该反应达到平衡时,c平(Cu2+)=c平(Mn2+)C.向上述平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c平(Mn2+)变大D.该反应平衡常数K=5.(2020江西南昌八一中学、洪都中学等六校期末联考,)下表是3种物质的溶解度(20 ℃),下列说法中正确的是(深度解析)物质MgCl2Mg(OH)2MgCO3溶解度(g)740.000 840.01A.已知MgCO3的Ksp=6.82×10-6 mol2·L-2,则所有含有固体MgCO3的溶液中,都有c(Mg2+)=c(C),且c(Mg2+)·c(C)=6.82×10-6 mol2·L-2B.除去粗盐中含有的MgCl2杂质,最佳除杂试剂为Na2CO3溶液C.将表中三种物质与水混合,加热、灼烧,最终所得固体相同D.用石灰水处理含有Mg2+和HC的硬水,反应的离子方程式为Mg2++2HC+Ca2++2OH- CaCO3↓+MgCO3↓+2H2O6.(2020吉林长春期末,)(1)向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液,当有BaCO3沉淀生成时,溶液中=　　　　(保留三位有效数字)。已知:Ksp(BaCO3)=2.6×10-9 mol2·L-2,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10 mol2·L-2。 (2)已知室温下,Ksp[Mg(OH)2]=4.0×10-11 mol3·L-3。在0.1 mol·L-1的MgCl2溶液中,逐滴加入NaOH溶液,当Mg2+完全沉淀时,溶液的pH是　　　　(已知lg 2=0.3)。 7.()常温下,几种物质的溶度积常数见下表:物质Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp2.2×10-20 mol3·L-32.6×10-39 mol4·L-4 物质CuClCuIKsp1.7×10-7 mol2·L-21.3×10-12 mol2·L-2(1)某酸性CuCl2溶液中含少量的FeCl3,为制得纯净的CuCl2溶液,宜加入　　　　　　　　,常温下调至溶液pH=4,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的c(Fe3+)=　　　　　　　　。 (2)过滤后,将所得滤液经过　　　　　、　　　　　操作,可得到CuCl2·2H2O晶体。 (3)由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2,需要进行的操作是　　　　　　。 (4)某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下:取0.800 g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀。过滤后,滤液用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,到滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液40.00 mL。(已知:I2+2S2 S4+2I-)①可选用　　　作滴定指示剂,滴定终点的现象是　          　　　　。 ②CuCl2与KI反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③该试样中CuCl2·2H2O的质量分数为　　　　。                            答案全解全析基础过关练1.A2.B3.A4.A5.B6.C7.B8.CD1.A　要使Mg(OH)2固体的量减小,应使Mg(OH)2的溶解平衡右移,可减小c(Mg2+)或c(OH-)。NH4NO3电离出的N能结合OH-,使平衡右移。2.B　溶液中含有FeCl3杂质,常温下将溶液调至pH=4,可使Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀而除去,注意不能引入新的杂质,可加入ZnO和酸反应调节溶液pH,使铁离子全部沉淀。3.A　要将Pb2+沉淀,就要形成溶解度更小的物质,由题表中数据可知,PbS的溶解度最小,故最好的沉淀剂为硫化物。4.A　CuS比FeS难溶,除去工业废水中的Cu2+可以选用FeS作沉淀剂,可转化为CuS沉淀,A项正确;H2S是弱酸,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 mol2·L-2,所以溶液中Cu2+的浓度大于1.3×10-35 mol·L-1,B项错误;CuS是不溶于酸的黑褐色物质,所以能发生反应:CuSO4+H2S CuS↓+H2SO4,这是弱酸制备强酸的特例,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。5.B　A项,Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀,Ksp[Mg(OH)2]比Ksp(MgF2)小,说明饱和Mg(OH)2溶液中的c平(Mg2+)更小;B项,Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),N与OH-反应,使平衡右移,c平(Mg2+)增大;C项,Ksp只与物质本身的性质和温度有关;D项,Mg(OH)2的Ksp与MgF2的Ksp数量级接近,若F-浓度足够大,Mg(OH)2也能转化为MgF2。6.C　同一类型电解质Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强,由Ksp可知,25 ℃时,CuS的溶解度最小,故A项错误;将足量的ZnSO4晶体加入0.1 mol·L-1的Na2S溶液中,c(S2-)将减至非常小,则Zn2+的浓度远远大于1.6×10-23 mol·L-1,故B项错误;因CuS比FeS更难溶,FeS沉淀可转化为CuS沉淀,故C项正确;温度不变,Ksp(FeS)不变,故D项错误。7.B　饱和CuS溶液中Cu2+的浓度为= mol·L-1,A项错误;由Ksp(FeS)、Ksp(CuS)可知,FeS的溶解度大于CuS的溶解度,B项正确;Ksp(FeS)大于Ksp(ZnS),向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S,首先生成溶解度小的沉淀,因此开始只有ZnS沉淀生成,C项错误;饱和ZnS溶液中存在ZnS的沉淀溶解平衡,加入少量ZnCl2固体,锌离子浓度增大,溶解平衡逆向移动,但温度不变,ZnS的Ksp不变,D项错误。8.CD　通过添加过量难溶电解质MnS,使含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀,属于沉淀的转化,由难溶的物质转化为更难溶的物质,MnS的Ksp大于CuS、PbS、CdS等硫化物的Ksp,A项错误;除杂试剂MnS如用FeS代替,会引入新的杂质,B项错误;MnS与Cu2+反应的离子方程式为Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq),C项正确;以MnO2为原料制得MnCl2溶液,Mn的化合价发生变化,发生了氧化还原反应,沉淀的转化属于复分解反应,D项正确。特别提醒沉淀转化虽然是利用的沉淀溶解平衡的移动,但是因为沉淀能够完全转化,所以反应方程式用“ ”,不用“”。9.答案　(1)C+H2O HC+OH-　(2)5.1×10-4解析　(1)碳酸钠是弱酸强碱盐,碳酸根离子在溶液中水解使溶液呈碱性,碳酸根离子在溶液中的水解是分步进行的,以第一步水解为主,水解的离子方程式为C+H2O HC+OH-。(2)硫酸钡转化为碳酸钡的离子方程式为BaSO4(s)+C(aq) BaCO3(s)+S(aq),BaSO4的悬浊液中c平(Ba2+)=c平(S)== mol·L-1≈1×10-5 mol·L-1,故使Ba2+沉淀需要碳酸根离子的最小浓度为c平(C)== mol·L-1=5.1×10-4 mol·L-1。能力提升练1.C2.D3.D4.B5.C   1.C　关节炎病因是在关节滑液中形成尿酸钠晶体,尤其在寒冷季节能诱发关节疼痛,说明温度越低,越有利于尿酸钠的形成,温度降低②平衡向正向进行,降低温度平衡向放热方向移动,故②过程放热,即ΔH<0,A项错误,C项正确;降低温度,平衡向正向移动,B项错误;升高温度,平衡逆向移动,D项错误。2.D　由题意可知,硫酸钙属于微溶物,硫酸钙悬浊液中存在沉淀溶解平衡:CaSO4(s) Ca2+(aq)+S(aq),A项正确;由题意可知,碳酸钙的溶解度小于硫酸钙的溶解度,CaSO4可以转化为CaCO3,B项正确;向Mg(OH)2悬浊液中滴加FeCl3溶液,沉淀变为红褐色,说明氢氧化铁的溶解度更小,C项正确;饱和MgCl2溶液中加入Na2CO3溶液,生成的白色沉淀为MgCO3,D项错误。3.D　首先生成的白色沉淀是ZnS,但是ZnS仍然有很少溶解,S2-接着和Cu2+反应生成CuS黑褐色沉淀,A项正确;利用题述原理可实现一种沉淀转化为另一种更难溶的沉淀,B项正确;沉淀转化的本质是平衡的移动,所以题述过程破坏了ZnS的沉淀溶解平衡,C项正确;白色沉淀ZnS转化成CuS黑褐色沉淀,说明CuS的溶解度小于ZnS,即CuS的Ksp小于ZnS的Ksp,D项错误。4.B　在平衡体系中,产物的溶解度比反应物小,所以MnS的溶解度比CuS的溶解度大,A项正确;由于MnS比CuS的Ksp大,所以该反应达到平衡时,溶液中c平(Cu2+)<c平(Mn2+),B不正确;向题述平衡体系中加入少量CuSO4固体后,平衡正向移动,c平(Mn2+)变大,C项正确;题述反应平衡常数K===,D项正确。5.C　根据MgCO3的Ksp=6.82×10-6 mol2·L-2,则c平(Mg2+)·c平(C)=6.82×10-6 mol2·L-2,若向Na2CO3溶液中加入固体MgCO3,则溶液中c平(Mg2+)<c平(C),A项错误;氢氧化镁比碳酸镁更难溶,除去粗盐中含有的MgCl2杂质,最佳除杂试剂为NaOH溶液,B项错误;MgCl2溶液加热时HCl挥发,使Mg2+水解程度增大,蒸干后灼烧,最终所得固体是氧化镁,Mg(OH)2和MgCO3灼烧分解,生成氧化镁,C项正确;氢氧化镁比碳酸镁更难溶,所以正确的离子方程式应为Mg2++2HC+2Ca2++4OH- 2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O,D项错误。规律总结影响沉淀溶解平衡的外界因素影响因素平衡移动方向Ksp变化温度升高温度向吸热方向移动,多数为溶解方向多数增大降低温度向放热方向移动,多数为沉淀方向多数减小浓度加水向溶解方向移动不变加入相同离子向生成沉淀方向移动不变加入与体系中离子发生反应的离子向溶解方向移动不变6.答案　(1)23.6　(2)11.3解析　(1)==≈23.6。(2)c(MgCl2)=0.1 mol·L-1,逐滴加入NaOH溶液,当Mg2+完全沉淀时,c(Mg2+)≤1.0×10-5 mol·L-1,c(OH-)= mol·L-1=2×10-3 mol·L-1,c平(H+)= mol·L-1=×10-11 mol·L-1,pH=-lg c平(H+)=-lg (×10-11)=11.3。7.答案　(1)CuO、Cu(OH)2或碱式碳酸铜　2.6×10-9 mol·L-1(2)蒸发浓缩　冷却结晶(3)在干燥的HCl气流中加热(4)①淀粉溶液　当滴入最后一滴Na2S2O3标准溶液时,溶液由蓝色变为无色,且在半分钟内不变色　②2Cu2++4I- 2CuI↓+I2　③85.5%解析　(1)为制得纯净的CuCl2溶液,宜加入CuO、Cu(OH)2或碱式碳酸铜,常温下调至溶液pH=4,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的c(Fe3+)= mol·L-1=2.6×10-9 mol·L-1。(2)过滤后,将所得滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶操作,可得到CuCl2·2H2O晶体。(3)由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2,需要加热,由于该晶体直接加热发生水解不能获得无水CuCl2,故需要抑制水解反应的发生,需要进行的操作是在干燥的HCl气流中加热。(4)①由于反应有I2生成,故可选用淀粉溶液作滴定指示剂,滴定终点的现象是当滴入最后一滴Na2S2O3标准溶液时,溶液由蓝色变为无色,且在半分钟内不变色。②CuCl2与KI反应的离子方程式为2Cu2++4I- 2CuI↓+I2。③由关系式2(CuCl2·2H2O)~I2~2S2可得n(CuCl2·2H2O)=n(S2)=0.100 0 mol·L-1×0.040 00 L=0.004 mol,该试样中CuCl2·2H2O的质量分数为×100%=85.5%。