2022届高考化学一轮复习规范练25难溶电解质的溶解平衡含解析新人教版202104211193

难溶电解质的溶解平衡

(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)

1.向含MgCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的NaOH溶液,沉淀的质量(m)与加入NaOH溶液体积(V)的关系如图所示,已知V2=3V1,下列说法正确的是(　　)。

A.原溶液中MgCl2和CuCl2的物质的量浓度相等

B.该实验不能证明Cu(OH)2的Ksp比Mg(OH)2的Ksp小

C.水的电离程度:A>B>C

D.若向Mg(OH)2悬浊液中加入CuCl2溶液,一定会有Cu(OH)2生成

答案:C

解析:据图像可知,0~V1时生成蓝色沉淀Cu(OH)2,V1~V2生成的沉淀为Mg(OH)2。V2=3V1,说明n[Mg(OH)2]=2n[Cu(OH)2],原溶液中MgCl2和CuCl2的物质的量浓度不相等,A错误;CuCl2的物质的量浓度小且首先沉淀铜离子说明Cu(OH)2的Ksp比Mg(OH)2的Ksp小,B错误;A点时溶质为NaCl和MgCl2,B点时为NaCl,C点时为NaCl和NaOH,镁离子水解促进水的电离,NaOH抑制水的电离,NaCl对水的电离无影响,C正确;要想生成沉淀,必须满足Qc>Ksp,铜离子浓度大小未知,无法判断是否生成沉淀,D错误。

2.下列说法不正确的是(　　)。

A.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp不变

B.由于相同温度时Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS

C.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关

D.两种难溶电解质作比较时,Ksp越小的电解质,其溶解度一定越小

答案:D

解析:Ksp只与难溶电解质的性质和外界温度有关,故A、C项正确;由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS,故B项正确;同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI),Ksp越小,溶解度越小,而不同类型的难溶电解质(如Ag2SO4和AgI),Ksp小的溶解度不一定小,需要进行换算,故D项错误。

3.实验:

①0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1NaCl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-1KI溶液,出现浑浊;

③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1KI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.实验可以证明AgI比AgCl更难溶

答案:B

解析:由②及沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)可知A项正确,B项错误;由③及难溶沉淀可以转化为更难溶沉淀可知C、D项正确。

4.利用下表三种试剂进行实验,相关分析不正确的是(　　)。

A.向①中加入酚酞溶液显红色,说明物质的“不溶性”是相对的

B.分别向少量Mg(OH)2沉淀中加入适量等体积的②③,沉淀均能快速彻底溶解

C.①③混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2N(aq)Mg2+(aq)+2NH3·H2O(l)

D.向①中加入②,c(OH-)减小,Mg(OH)2溶解平衡正向移动

答案:B

解析:使酚酞显红色的溶液呈碱性,说明Mg(OH)2在水中有部分溶解,溶解后的Mg(OH)2电离使溶液呈碱性,A项正确;Mg(OH)2与NH4Cl溶液反应速率较小,沉淀不能快速彻底溶解,B项错误;N结合Mg(OH)2悬浊液中的OH-,促进Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,促使Mg(OH)2沉淀溶解,C项正确;盐酸能够与Mg(OH)2发生中和反应,促使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,D项正确。

5.某温度时,BaSO4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.加入Na2SO4可以使溶液由A点变到C点

B.通过蒸发可以使溶液由D点变到C点

C.B点无BaSO4沉淀生成

D.A点对应的Ksp大于C点对应的Ksp

答案:A

解析:BaSO4在水中存在着溶解平衡,A、C点在平衡曲线上,加入Na2SO4,会增大c(S),平衡左移,c(Ba2+)降低,故A项正确;D点时溶液不饱和,蒸发溶剂水,c(S)、c(Ba2+)均增大,故B项错误;B点表示Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,故C项错误;Ksp是一常数,温度不变,Ksp不变,在曲线上的任意一点Ksp都相等,故D项错误。

6.已知t℃时的Ksp(AgCl)=1.6×10-10,Ksp(AgBr)=7.8×10-13;在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.t℃时,Ksp(Ag2CrO4)=1×10-9

B.t℃时,在饱和Ag2CrO4溶液中加入AgNO3可使溶液由Z点到X点

C.t℃时,溶解度的大小顺序为AgCl>Ag2CrO4>AgBr

D.t℃时,取一定量的KCl和KBr的混合溶液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,

答案:D

解析:t℃时,Ksp(Ag2CrO4)=(10-3)2×10-6=1×10-12,A项错误;在饱和Ag2CrO4溶液中加入AgNO3可使溶液由Z点到Y点,处于饱和状态,不能由Z点到X点,B项错误;由Ksp可以计算AgCl、Ag2CrO4、AgBr在水中c(Ag+)的数量级是10-5、10-3、10-6.5,故溶解度的大小顺序为Ag2CrO4>AgCl>AgBr,C项错误;t℃时,取一定量的KCl和KBr的混合溶液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,AgBr已经沉淀,,D项正确。

7.下表是Fe2+、Fe3+、Zn2+被OH-完全沉淀时溶液的pH。已知Zn2+开始沉淀的pH=5.4。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2+、Fe3+杂质,为制得纯净的ZnSO4,应加入的试剂是(　　)。

A.H2O2、ZnO B.氨水

C.KMnO4、ZnCO3 D.NaOH溶液

答案:A

解析:加氨水、KMnO4、NaOH都会引入杂质离子,故B、C、D项错误;Fe3+沉淀完全时溶液的pH=3.7,此时Zn2+未沉淀,故应向酸性溶液中加入H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,再加入ZnO调节溶液的pH=3.7,使Fe3+全部转化为Fe(OH)3沉淀,并过滤除去,蒸发结晶即可得到纯净的ZnSO4,A项正确。

8.已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.0×10-16。下列说法错误的是(　　)。

A.AgCl不溶于水,不能转化为AgI

B.在含有浓度均为0.001 mol·L-1的Cl-、I-的溶液中缓慢加入AgNO3稀溶液,首先析出AgI沉淀

C.AgI比AgCl更难溶于水,所以,AgCl可以转化为AgI

D.常温下,AgCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI,则NaI的浓度必须不低于×10-11 mol·L-1

答案:A

解析:AgCl在水中存在溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),溶液中只要c(I-)·c(Ag+)>Ksp(AgI)即有AgI沉淀析出,A项错误;因为Ksp(AgI)<Ksp(AgCl),在含有浓度均为0.001mol·L-1的Cl-、I-的溶液中缓慢加入AgNO3稀溶液,首先析出AgI沉淀,B项正确;Ksp(AgI)<Ksp(AgCl),AgI比AgCl更难溶于水,所以,AgCl可以转化为AgI,C项正确;因为AgCl在水中c(Ag+)=mol·L-1=×10-5mol·L-1,当Qc(AgI)≥Ksp(AgI)时即有AgI沉淀生成,c(I-)·c(Ag+)≥1.0×10-16,故c(I-)≥×10-11mol·L-1,D项正确。

9.25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。该温度下,下列说法不正确的是(　　)。

A.同浓度的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先析出

B.BaCO3悬浊液中加入少量的新制氯水,c(Ba2+)增大

C.BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,

D.BaSO4悬浊液中加入Na2CO3浓溶液,BaSO4不可能转化为BaCO3

答案:D

解析:Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),所以同浓度的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先析出,A项正确;BaCO3悬浊液中加入少量的新制氯水,氯水显酸性,消耗溶液中的C,促进碳酸钡的溶解平衡右移,因此溶液中c(Ba2+)增大,B项正确;BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,,C项正确;只要溶液中c(C)·c(Ba2+)>Ksp(BaCO3)就可以形成碳酸钡沉淀,所以BaSO4悬浊液中加入Na2CO3浓溶液,BaSO4有可能转化为BaCO3,D项不正确。

10.往含I-和Cl-的稀溶液中逐滴加入AgNO3溶液,产生沉淀的质量m(沉淀)与加入AgNO3溶液的体积V(AgNO3溶液)的关系如图所示。已知:

Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.5×10-16,则原溶液中的比值为(　　)。

A. B.

C. D.

答案:C

解析:由AgCl、AgI的Ksp可知I-先转化为沉淀,消耗AgNO3溶液的体积为V1时沉淀完全;然后Cl-再沉淀,消耗AgNO3溶液的体积为(V2-V1),故原溶液中,。

二、非选择题(本题共3个小题,共50分)

11.(16分)(1)25 ℃,在0.10 mol·L-1 H2S溶液中通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)的关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。

①pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=　　　　mol·L-1。 

②某溶液含0.020 mol·L-1 Mn2+、0.10 mol·L-1 H2S,当溶液pH=　　　　时,Mn2+开始沉淀。[已知:Ksp(MnS)=2.8×10-13] 

(2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6 mol·L-1),需调节溶液pH范围为　　　　　　　。

(3)酸性锌锰干电池是一种一次性电池。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:

用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解,铁变为　　　,加碱调节至pH为　　　时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为　　　　　时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是　　　　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。

答案:(1)①0.043　②5

(2)5.0<pH<7.1

(3)Fe3+　2.7　6　Zn2+和Fe2+分离不开　Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近

解析:(1)①根据物料守恒:c(S2-)+c(H2S)+c(HS-)=0.10mol·L-1,故c(H2S)+c(HS-)=0.10mol·L-1-c(S2-)=0.10mol·L-1-5.7×10-2mol·L-1=0.043mol·L-1。

②要使Mn2+沉淀,需要的c(S2-)最小值为:c(S2-)=mol·L-1=1.4×10-11mol·L-1,再对照图像找出pH=5。

(2)由Al(OH)3和Fe(OH)3的Ksp知,使Al3+完全沉淀时,Fe3+肯定已完全沉淀。Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-),c3(OH-)=mol3·L-3=10-27mol3·L-3,c(OH-)=10-9mol·L-1,pH=5.0,为了不使Mn2+沉淀,所以pH<7.1。

(3)由Zn(OH)2、Fe(OH)2、Fe(OH)3的Ksp可分别计算出Zn2+、Fe2+、Fe3+完全沉淀时的pH为8、8、2.7。所以要除去锌皮中的杂质铁,需先把Fe转化为Fe3+,再调节溶液pH=2.7使Fe3+恰好沉淀完全,再加碱至溶液pH=6时,Zn2+开始沉淀[因c(Zn2+)=0.1mol·L-1,所以c(Zn2+)·c2(OH-)=10-17,得出对应pH=6]。所以溶解金属时加H2O2的目的就是使Fe转化为Fe3+,否则Fe2+和Zn2+一起沉淀,无法分离出杂质。

12.(16分)(1)如果用100 mL 1.5 mol·L-1的NaOH溶液吸收2.24 L(标准状况)的二氧化碳气体,所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子浓度符号表示)。 

(2)燃料除硫时可用到CaCO3,它是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。

①石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺技术的工作原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙及鼓入的空气反应生成石膏(CaSO4·2H2O)。写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　。

②某纯碱溶液的浓度为2×10-4 mol·L-1,现将其与等体积的CaCl2溶液混合,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)c(Na+)>c(HC)>c(C)>c(OH-)>c(H+)

(2)①2CaCO3+2SO2+O2+4H2O2(CaSO4·2H2O)+2CO2

②5.6×10-5 mol·L-1

解析:(1)标准状况下,2.24LCO2的物质的量为=0.1mol,100mL1.5mol·L-1NaOH溶液中含有0.15molNaOH,二者发生反应2CO2+3NaOHNa2CO3+NaHCO3+H2O生成等浓度的Na2CO3、NaHCO3,HC、C部分水解,溶液呈碱性,则c(OH-)>c(H+),由于C水解程度大于HC且C水解生成HC,故c(HC)>c(C),反应后溶液中的离子浓度大小为c(Na+)>c(HC)>c(C)>c(OH-)>c(H+)。

(2)①石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺技术的工作原理是:烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙及鼓入的空气反应生成石膏(CaSO4·2H2O)和二氧化碳,其反应的化学方程式为2CaCO3+2SO2+O2+4H2O2(CaSO4·2H2O)+2CO2。

②Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol·L-1,等体积混合后溶液中c(C)=1×10-4mol·L-1,根据Ksp=c(C)·c(Ca2+)=2.8×10-9可知,c(Ca2+)=mol·L-1=2.8×10-5mol·L-1,原CaCl2溶液的最小浓度为混合溶液中c(Ca2+)的2倍,故原CaCl2溶液的最小浓度为5.6×10-5mol·L-1。

13.(2020全国Ⅲ)(18分)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:

回答下列问题:

(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为回收金属,用稀硫酸将“滤液①”调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　。

(2)“滤液②”中含有的金属离子是　　　　　　　　　。 

(3)“转化”中可替代H2O2的物质是　　　　　　　。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”,即,“滤液③”中可能含有的杂质离子为　　　　。 

(4)利用上述表格数据,计算Ni(OH)2的Ksp=　　　　　　　　　　　　　　(列出计算式) 。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 mol·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是　　　　　　　。 

(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物　Al(OH+H+Al(OH)3↓+H2O

(2)Ni2+、Fe2+、Fe3+

(3)O2或空气　Fe3+

(4)0.01×(107.2-14)2[或10-5×(108.7-14)2]　3.2~6.2

(5)2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+Cl-+H2O

(6)提高镍回收率

解析:本题考查了以废弃的含镍催化剂为原料,通过一定的工艺流程制取硫酸镍晶体的过程。

(1)废镍催化剂中能与NaOH溶液反应的有油脂、铝及其氧化物。“滤液①”中的溶质为NaAl(OH)4、高级脂肪酸钠和甘油,当向该滤液中滴加稀硫酸时,其中的NaAl(OH)4可与稀硫酸反应得到Al(OH)3沉淀。

(2)“滤饼①”的成分为Ni、Fe及其氧化物等,用稀硫酸酸浸时可得到NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3等,则“滤液②”中的金属阳离子有Ni2+、Fe2+、Fe3+。

(4)根据Ni2+开始沉淀时的pH为7.2,可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·c2(OH-)=0.01×(107.2-14)2;根据Ni2+完全沉淀时的pH为8.7,也可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·c2(OH-)=10-5×(108.7-14)2。

“调pH”是为了使Fe3+沉淀完全,根据Fe3+完全沉淀时的pH为3.2可知,pH应大于3.2;同时不能使Ni2+沉淀,则c(Ni2+)·c2(OH-)<0.01×(107.2-14)2,根据c(Ni2+)=1.0mol·L-1,可求得c(OH-)<10-7.8mol·L-1,对应c(H+)>10-6.2mol·L-1,则“调pH”的pH应小于6.2,则“调pH”控制的pH范围是3.2~6.2。

(5)Ni2+被ClO-氧化为NiOOH,ClO-被还原为Cl-,根据电子守恒可配平得:2Ni2++ClO-2NiOOH↓+Cl-,最后可配平得:2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+Cl-+H2O。

(6)母液中含有未结晶的硫酸镍,循环使用母液可提高镍的回收率。