2022届高三化学一轮复习化学反应原理04Ksp的相关计算含解析
展开Ksp的相关计算
非选择题(共25题)
1.已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,将足量的AgCl加入0.3 mol·L-1的MgCl2溶液中,c(Ag+)最大是_______。
2.以镁铝复合氧化物()为载体的负载型镍铜双金属催化剂()是一种新型高效加氢或脱氢催化剂,其制备流程如图:
已知:常温下,,。回答下列问题:
常温下,若“悬浊液”中,则溶液的_______。
3.海水中含有较为丰富的Mg2+,利用晒盐之后的母液制备Mg。某兴趣小组探究:要将镁离子沉淀完全通常是“把镁离子转化为氢氧化镁沉淀,而不是碳酸镁沉淀”的原因。已知晒盐之后的母液中c(Mg2+)=1.0×10-3mol/L,模拟工业过程,采用Na2CO3或石灰乳来沉降其中的Mg2+。室温下,相关的物理数据见表(各饱和溶液密度近似为1g/mL)。
溶解度
溶度积常数Ksp
Na2CO3
26.5g
Ca(OH)2
0.37g
Mg(OH)2
1.0×10-11
MgCO3
2.50×10-4
已知:
Mg(OH)2(s)==Mg2+(ag)+2OH-(aq)Ksp=c(Mg2+)·c2(OH-)
MgCO3(s)==Mg2+(ag)+2CO(aq)Ksp=c(Mg2+)·c(CO)
(1)资料显示,在室温下用石灰乳调节pH=12.4时镁离子沉淀完全,请通过计算说明碳酸钠能否达到相同的沉淀效果___。
(2)模拟工业过程,母液中c(Mg2+)=1.0×10-3mol/L,1L母液中加入1molNaOH,Mg2+的沉积率为a%,加入1molNa2CO3,Mg2+的沉积率为b%,则a:b约为___(不考虑溶液体积变化,沉积率=沉积量:初始量)
4.酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需去除少量杂质铁,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解,铁变为_______,加碱调节至pH为_______ 时,铁刚好完全沉淀(离子浓度小于1×10-5mol/L时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱调节至pH为_______时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol/L)。若上述过程不加H2O2后果是_______ ,原因是 _______ 。
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-17
10-39
5.盐类水解平衡和沉淀溶解平衡是水溶液中两种重要的离子平衡。回答下列问题:
(1)为抑制水解,实验室中配制 FeCl3溶液时常加入______(填名称)。
(2)25℃ 时,pH 均为 3 的醋酸和硫酸铝两种溶液中,由水电离出的c(H+)之比为______。
(3)25℃时,。现将足量氯化银固体放入100 mL0.2 mol/L AgNO3溶液中,则溶液中c(Cl-)=______mol·L-1(忽略溶液体积的变化)。
(4)某温度时,,。在该温度下,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1位小数)。
6.已知常温下PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)=1.0×10-3 mol·L-1,Pb(NO3)2溶液与KI溶液混合可形成PbI2沉淀。现将浓度为2×10-3 mol·L-1的Pb(NO3)2溶液与一定浓度的KI溶液等体积混合,则生成沉淀所需KI溶液的最小浓度为______。
7.已知:室温下,Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=l×10-39,pH=7.1 时 Mn(OH)2开始沉淀。氧化除杂时(室温)除去MnSO4液中的Fe3+、Al3+(使其浓度小于1×10-6 mol·L-1),需调节溶液pH范围为______。
8.(1) 25 ℃时,H2S的电离平衡常数Ka1=1.3×10-7、Ka2=7.0×10-15。用NaOH溶液吸收H2S气体得到pH=10的Na2S溶液,在此过程中水的电离程度将______(填“增大”“减小”或“不变”);此时溶液中=______。
(2)已知:常温下Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,当Fe3+完全沉淀时,溶液中Al3+理论最大浓度为______。
(3)CuCl加入饱和NaCl溶液中会部分溶解生成CuCl,在一定温度下建立两个平衡:
Ⅰ.CuCl(s) Cu+(aq)+Cl-(aq) Ksp=1.4×10-6
Ⅱ.CuCl(s)+Cl-(aq) CuCl (aq) K=0.35
请写出c(Cu+)与c(CuCl)的数学关系为______。
9.通过下表的相关数据,计算、分析、判断给出结论,题目所给数据和条件均为常温下:
NH3•H2O
Kb=1.8×10-5
H2CO3
Ka1=4.4×10-7 Ka2=4.7×10-11
HF
Ka=6.8×10-4
H2S
Ka1=1.3×10-7 Ka2=7.1×10-15
H2O
Kw=10-14
Cu(OH)2
Ksp=2.2×10-20
Fe(OH)3
Ksp=4.0×10-38
CuS
Ksp=6.3×10-36
FeS
Ksp=3.6×10-18
常用对数
lg2=0.3 lg2.2=0.34 lg3=0.48
(1)NH4F溶液显___________性,保存此溶液应该放在___________中。
(2)NH4HCO3溶液与少量NaOH溶液反应时,___________ (填离子符号)先与 NaOH溶液中的OH-反应。
(3)①反应 CuS(s)+H2SO4(aq)H2S(aq)+CuSO4(aq)的K=___________;反应 FeS(s)+H2SO4(aq)H2S(aq)+FeSO4 (aq)的K= 3.9×103;
②反应 CuS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Cu2+(aq)的K=___________(以上计算结果均保留两位有效数字)。
③由计算结果可以知道实验室制备H2S气体应选用___________,检验H2S气体应选用___________(均用上述反应中的盐类物质作答)
(4)除去废水中的Cu2+使用过量的FeS固体的优点有:
①可以除去废水中的Cu2+,过量的FeS和生成的CuS可以通过过滤一并除去;
②___________。
10.(1)常温下pH=2的盐酸加水稀释到1 000倍,此时溶液的pH=_______。
(2)常温下0.1 mol•L-1溶液(的电离度为α= 1%,(),计算溶液的pH=_______。
(3)已知液氨的性质与水相似。T℃时,,的平衡浓度为1×10-15 mol•L-1,在此温度下液氨的离子积为_______。
(4)反应,该反应的平衡常数K=_______。[已知,]
11.研究电解质在水溶液中的平衡能了解它的存在形式。
(1)常温下,向100mL0.01mol•L-1HA的溶液中逐滴加入0.02mol•L-1MOH溶液,所得溶液的pH随MOH溶液的体积变化如图所示(溶液体积变化忽略不计)。
①常温下,0.01mol•L-1HA溶液中由水电离出的c(H+)=___________mol•L-1。
②X点时,溶液中各离子浓度由大到小的顺序是___________。
③K点时,溶液中c(H+)+c(M+)–c(OH-)=___________mol•L-1。
(2) 25℃时,几种离子开始沉淀时的pH如下表:
离子
Fe2+
Cu2+
Mg2+
pH
7.6
5.2
10.4
当向含相同浓度Cu2+、Mg2+、Fe2+的溶液中滴加NaOH溶液时,___________先沉淀(填离子符号),要使0.3mol·L-1硫酸铜溶液中Cu2+沉淀较为完全(当Cu2+浓度降至10-5 mol·L-1时),则应向溶液里加入氢氧化钠溶液使溶液pH为___________ (Ksp[Cu(OH)2]=1×10-21)
(3)在25℃时,碳酸钙在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知25℃时硫酸钙的Ksp=9.1×10-6。
(1)通过蒸发,可使稀溶液由___________点变化到___________点。
(2)在25℃时,反应CaSO4(s)+CO(aq)⇌CaCO3(s)+SO (aq)的平衡常数K___________
12.含有Cr2O的废水毒性较大,某工厂废水中含5.0×10-3mol·L-1的Cr2O。为了使废水的排放达标,进行如下处理:
Cr2OCr3+、Fe3+Cr(OH)3、Fe(OH)3
(4)若处理后的废水中残留的c(Fe3+)=2.0×10-13mol·L-1,则残留的Cr3+的浓度为____(已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)。
(5)已知室温时,Ksp[Mg(OH)2]=4.0×10−11。在0.1mol/L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lg2=0.3)。(已知:当溶液中离子浓度小于1×10-5mol/L时认为沉淀完全。)
13.形成配位化合物的过程存在动态平衡,例如Ag++2SCN-[Ag(SCN)2]-K稳θ=。已知[Ag(SCN)2]-的K稳θ=3.72×107,现将0.2mol•L-1AgNO3溶液与2.0mol•L-1KSCN溶液等体积混合(忽略溶液体积的改变),请计算:
(1)平衡时c(SCN-)=____。
(2)列式计算平衡时c(Ag+)的值___。
14.常温时,Ksp[Mg(OH)2]=4×10﹣12,Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10﹣38;通常认为某离子残留在溶液中的浓度小于1×10﹣5mol•L﹣1时就认为该离子已经沉淀完全。假定原溶液中c(Mg2+)=1mol•L﹣1,c(Fe3+)=0.01mol•L﹣1.(已知lg2=0.3)
(1)使Fe3+开始沉淀时溶液中pH约为___________。
(2)当Fe3+沉淀完全时溶液中c(OH﹣)约为___________mol/L;此时Mg2+___________
A.尚未开始沉淀B.已经开始沉淀C.已经沉淀完全
(3)结论:在含有少量Fe3+的Mg2+溶液中,___________(填A:可以;B:不可以)用调节pH的方法来除杂。
15.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题:
(1)已知25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10﹣12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:
pH
<8.0
8.0~9.6
>9.6
颜色
黄色
绿色
蓝色
25℃时,在Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液的颜色为___________。
(2)向50mL0.018mol•L﹣1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol•L﹣1的盐酸,生成沉淀。已知该温度下AgCl的Ksp=1.0×10﹣10,忽略溶液的体积变化,请计算:
①完全沉淀后,溶液中c(Ag+)=___________。
②完全沉淀后,溶液的pH=___________。
③如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50mL0.001mol•L﹣1的盐酸,是否有白色沉淀生成?___________(填“是”或“否”)。
(3)在某温度下,Ksp(FeS)=6.25×10﹣18,FeS饱和溶液中c(H+)与c(S2﹣)之间存在关系:c2(H+)•c(S2﹣)=1.0×10﹣22,为了使溶液里c(Fe2+)达到1mol•L﹣1,现将适量FeS投入其饱和溶液中,应调节溶液中的c(H+)约为___________。
16.已知常温下,Mg(OH)2在水中的溶解度为6.38×103 g/L。(说明:Mg(OH)2相对分子质量为58)。
(1)求Mg(OH)2饱和溶液中的溶度积Ksp为___________(各空均保留1位有效数字);
(2)求Mg(OH)2在0.001 mol/L的NaOH溶液中的溶解度为___________mol/L,若该溶液密度为1 g/L,则Mg(OH)2溶解度为___________g;
(3)求0.01 mol/L的MgCl2溶液与0.01 mol/L的NaOH溶液按体积比为1:3混合,求反应后溶液中c(OH﹣)、c(Mg2+)分别为___________。
(4)求要使Mg(OH)2饱和溶液中沉淀转化为MgCO3沉淀,加入碳酸钠固体使碳酸根离子浓度至少为___________mol/L(说明:已知Ksp(MgCO3)=6.6×10。
17.我国规定生活用水中镉排放的最大允许浓度为0.005 mg•L﹣1,铊排放的最大允许浓度为0.0001 mg•L﹣1.处理含镉废水可采用化学沉淀法。铊的化合物极毒,处理含铊废水可先用酸调废水的pH至2~5,然后用氧化剂(NaClO等)把废水中的一价铊氧化为三价铊,再加入共沉淀剂,生成氢氧化物沉淀去除。
(1)已知一些化合物在某温度的Kap如表:
化合物
CdS
Cd(OH)2
CdCO3
Cd3(PO4)2
Tl(OH)3
Ksp
7.9×10-27
3.2×10-14
4.0×10-12
3.6×10-32
1.68×10-44
试回答下列问题:
①磷酸镉沉淀溶解平衡常数的表达式Ksp=___________。
②已知一定温度下,CdCO3的Ksp=4.0×10-12,Cd(OH)2的Ksp=3.2×10﹣14,那么它们在水中的溶解度(mol•L﹣1)___________较大。
③在某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到7.9×10-8mg•L﹣1时,水体中浓度为Cd2+___________;已知Ar(Cd)=112,此时是否符合水源标准?___________(填“是”或“否”)。
(2)常温下,向含0.1 mg•L-1Cd2+和0.1 mg•L-1Tl3+的废水中,逐滴加入饱和石灰水,首先产生沉淀的离子是___________,当溶液pH=8时,此时溶液中(Tl3+)=___________mg•L﹣1。
18.(1)已知在Ca3(PO4)2的饱和溶液中存在平衡:Ca3(PO4)2(s)3Ca2+(aq)+2(aq),溶度积Ksp=(表达式)___________。
(2)已知298 K时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12,在氯化镁溶液中加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡,测得pH=13.00,则此温度下残留在溶液中的c(Mg2+)是___________。
(3)已知Ksp(BaSO4)=1.3×10-16,Ksp(BaCO3)=2.6×10-15,一定温度下,向Na2CO3溶液中加入BaCl2和K2SO4,当两种沉淀共存时,c():c()=___________。
19.Ⅰ、重金属离子对河流及海洋造成严重污染。某化工厂废水(pH=2.0,ρ≈1g·mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度各约为0.01mol·L-1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,查找有关数据如下:
难溶电解质
AgI
AgOH
Ag2S
PbI2
Pb(OH)2
PbS
Ksp
8.3×10-17
5.6×10-8
6.3×10-50
7.1×10-9
1.2×10-15
3.4×10-28
(1)你认为往废水中投入_____(填字母序号),沉淀效果最好。
A NaOH B Na2S C KI D Ca(OH)2
(2)常温下,如果用生石灰处理上述废水,使溶液的pH=8.0,处理后的废水中c(Pb2+)=_______ mol/L。
Ⅱ、为了研究难溶盐的沉淀溶解平衡和沉淀转化,某同学设计如下实验。回答下列问题:
步骤1:向2mL0.005 mol/LAgNO3溶液中加入2 mL0.005 mol/LKSCN溶液,静置。
出现白色沉淀。
步骤2:取1 mL上层清液于试管中,滴加1滴2 mol/LFe(NO3)3溶液。
溶液变为红色。
步骤3:向步骤2的溶液中,继续加入5滴3mol/LAgNO3溶液。
现象a,且溶液红色变浅。
步骤4:向步骤1余下的浊液中加入5滴3mol/LKI溶液。
出现黄色沉淀。
已知:25℃,Ksp(AgI,黄色)=8.3×10‾17,Ksp(AgSCN,白色)= 1.0×10‾12 。
(3)步骤3中现象a是________________。
(4)向50mL0.005 mol/L的AgNO3溶液中加入150mL0.005 mol/L的KSCN溶液,若混合后溶液体积为200mL,则溶液中Ag+的浓度约为__________mol/L。
20.一溶液中含有Fe3+和Fe2+, 它们的浓度都是0.016mol•L﹣1。要使Fe2+不生成Fe(OH)2沉淀,需控制pH在何范围_______?Ksp[Fe(OH)2]=1.6×10﹣14 。
21.难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡,如AgCl⇌Ag++Cl-,上述平衡中存在两个过程:一方面是在水分子的作用下,溶液中少量的Ag+和Cl-脱离AgCl表面进入水中(溶解过程);另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面阴、阳离子的吸引,回到AgCl表面析出(沉淀过程)。当溶解速率和沉淀速率相等时,形成AgCl饱和溶液,达到沉淀溶解平衡。用溶度积常数表示:Ksp=c(Ag+)•c(Cl-)。当溶液中的c(Ag+)•c(Cl-)>Ksp(AgCl)时,即有沉淀析出。
已知:在室温下,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgCl)=1.8×10-10。
向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,当两种沉淀刚好共存时,溶液中=____,写出简要计算过程:_________。
22.某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)下列说法正确的是__(填序号)。
A.向BaSO4饱和溶液中加入固体Na2SO4可以由a点变到b点
B.通过蒸发可以由d点变到c点
C.d点无BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
(2)将100mL1mol•L-1H2SO4溶液加入100mL含Ba2+0.137g的溶液中充分反应后,过滤,滤液中残留的Ba2+的物质的量浓度约为___。
(3)若沉淀分别用100mL纯水和100mL0.01mol•L-1的H2SO4溶液洗涤,两种情况下损失的BaSO4的质量之比为__。
23.某化工厂废水(pH=2.0,ρ≈1g•mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度各约为0.01mol•L-1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,查找有关数据如表:
难溶
电解质
AgI
PbI2
AgOH
Pb(OH)2
Ag2S
PbS
Ksp
8.3×10-17
7.1×10-9
5.6×10-8
1.2×10-15
6.3×10-50
3.4×10-28
(1)你认为往废水中投入___(填序号),Ag+、Pb2+沉淀效果最好。
a.KI b.NaOH c.Na2S
(2)常温下,如果用NaOH处理上述废水,使溶液的pH=9.0,处理后的废水中c(Pb2+)=___。
(3)如果用食盐处理只含Ag+的废水,测得处理后的废水(ρ≈1g•mL-1)中NaCl的质量分数为0.117%.若排放标准要求为c(Ag+)低于1.0×10-8mol•L-1,已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol•L-2,问该工厂处理后的废水中c(Ag+)=__,是否符合排放标准___(填“是”或“否”)。
24.关键环节考核:
(1)将AgNO2和AgCl的饱和溶液等体积混合后,加入足量的硝酸银溶液,生成的沉淀n(AgNO2)________n(AgCl)(填“大于”、“小于”或“等于”)。(已知该温度下,Ksp(AgNO2)=2×10-8;Ksp(AgCl)=1.8×10-10)
(2)CaSO3溶液与CaCl2溶液混合会生成难溶的CaSO3(Ksp=3.1×10-7),现将等体积的CaCl2溶液与Na2SO3溶液混合,若混合前Na2SO3溶液浓度为2×10-3 mol·L-1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为__________________。
学法题:通过上题第(2)问的计算,请思考利用溶度积常数(Ksp)进行定量计算,代入离子浓度时需要注意的关键是什么?__________
25.由含碘废水制取碘酸钾的一种工艺如下:
“制KI(aq)”时,该温度下水的离子积为Kw=1.0×10-13,Ksp[Fe(OH)2]=9.0×10-15。为避免0.9 mol·L-1 FeI2溶液中Fe2+水解生成胶状物吸附I-,起始加入K2CO3必须保持溶液的pH不大于______。
参考答案
1. mol/L
【详解】
将足量的AgCl加入0.3 mol·L-1的MgCl2溶液中,氯离子的浓度是0.6mol/L,则c(Ag+)= = mol/L。
2.10
【详解】
常温下,若“悬浊液”中,,则,,则溶液的10;故答案为:10。
3.否 4∶3
【详解】
(1)在室温下用石灰乳调节,、,
若要达到相同的沉淀效果,需碳酸根离子浓度为,饱和碳酸钠不可能提供相应的碳酸根离子浓度,所以碳酸钠不能达到相同的沉淀效果。
(2) 1L母液中加入1molNaOH,,c(Mg2+)=;1L母液中加入1molNa2CO3,,c(Mg2+)=, ;,。
4.Fe3+ 2.7 6 Zn2+与Fe2+分离不开 Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近
【详解】
加稀硫酸和H2O2溶解时,发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑、2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,铁变为Fe3+;Fe3+刚好完全沉淀时,c(OH-)=mol/L=mol/L,pH为-lg≈2.7;继续加碱,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol/L)时,c(OH-)=mol/L=10-8mol/L,调节至pH为-lg=6。若上述过程不加H2O2,则Fe被稀硫酸转化为Fe2+,其氢氧化物的Ksp与Zn(OH)2相近,则加碱后会同时发生沉淀,所以后果是Zn2+与Fe2+分离不开,原因是Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近。答案为:Fe3+;2.7;6;Zn2+与Fe2+分离不开;Zn(OH)2和Fe(OH)2的Ksp相近。
5.盐酸 1:108(或 10-8) 9.0×10-10 23.6
【详解】
(1)FeCl3溶于水后发生如下反应:Fe3++3H2OFe(OH)3 +3H+,为抑制水解,需加入酸,所以实验室中配制 FeCl3溶液时常加入盐酸,答案为:盐酸;
(2)25℃ 时,pH 均为 3 的醋酸和硫酸铝两种溶液中,由水电离出的c(H+)之比为10-11:10-3=1:108(或 10-8),答案为:1:108(或 10-8);
(3)25℃时,。现将足量氯化银固体放入100 mL0.2 mol/L AgNO3溶液中,则溶液中c(Cl-)=mol·L-1= 9.0×10-10mol·L-1,答案为:9.0×10-10;
(4)某温度时,,。在该温度下,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=≈23.6,答案为:23.6。
6.4.0×10-3mol·L-1
【详解】
设KI溶液浓度为x,则等体积混合瞬间c(Pb2+)=1.0×10-3mol·L-1,c(I-)=mol·L-1,混合生成沉淀则Qc≥Ksp,即1.0×10-3×()2≥4.0×10-9,x≥4.0×10-3 mol·L-1,即KI溶液最小浓度为4.0×10-3 mol·L-1。
7.5.0≤pH<7.1
【详解】
pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+,氢氧化铝完全变成沉淀时的pH:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33=c(Al3+)×c3(OH-),c(Al3+)=1×10-6 mol·L-1,解得:c(OH-)=1×10-9 mol·L-1,c(H+)=1×10-5 mol·L-1,pH=5,同理Fe(OH)3完全变成沉淀时,pH约为3.5,故pH范围是:5.0≤pH<7.1。
8.增大 7.0×10-5 0.1625 mol·L-1 c(Cu+)·c(CuCl)=4.9×10-7
【详解】
(1)NaOH为强碱,对水的电离产生抑制,Na2S为强碱弱酸盐,S2-水解促进水的电离,因此用NaOH溶液吸收H2S气体生成Na2S的过程中,水的电离程度增大; ====7.0×10-5,故答案为:增大;7.0×10-5;
(2)当离子浓度小于等于1.0×10-5 mol·L-1时,认为该离子沉淀完全,即c3(OH-)==8.0×10-33 mol3·L-3,则c(Al3+)= mol·L-1=0.162 5 mol·L-1,故答案为:0.1625 mol·L-1;
(3)由题意可知Ⅰ+Ⅱ可得2CuCl(s) Cu+(aq)+CuCl (aq),则反应的平衡常数K′= Ksp×K=1.4×10-6×0.35,则c(Cu+)·c(CuCl)=1.4×10-6×0.35=4.9×10-7,故答案为:4.9×10-7。
9.酸 塑料瓶 6.8×10-15 1.8×10-18 FeS CuSO4 生成的Fe2+被氧化成Fe3+,Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体吸附杂质沉降下来
【详解】
(1)NH4F是弱酸弱碱盐,由于NH3•H2O的电离平衡常数小于HF的电离平衡常数,根据盐的水解规律:谁弱水谁水解,越弱越水解,谁强显谁性,可知的水解程度大于F-的水解程度。水解使溶液显酸性,F-水解使溶液显碱性,由于的水解程度大于F-的水解程度,因此该溶液显酸性;
NH4F水解产生HF会腐蚀玻璃,因此NH4F溶液应该储存在塑料瓶中;
(2)NH4HCO3 溶液与少量NaOH溶液反应时,先发生反应;
(3)①根据电离平衡常数的含义,可知反应 CuS(s)+H2SO4(aq)H2S(aq)+CuSO4(aq)的K== 6.8×10-15;
②反应 CuS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Cu2+(aq)的K==1.8×10-18;
③反应CuS(s)+H2SO4(aq)H2S(aq)+CuSO4(aq)的K=6.8×10-15;而反应FeS(s)+H2SO4(aq)H2S(aq)+FeSO4 (aq)的K= 3.9×103;显然第二个反应正向进行程度大,故制取H2S气体应该使用FeS;由于CuS比FeS更难溶,所以可根据CuS是黑色难溶性物质检验H2S气体,使用的检验H2S气体的试剂为CuSO4溶液;
(4)除去废水中的Cu2+使用过量的FeS固体的优点有:①可以除去废水中的Cu2+,过量的FeS和生成的CuS可以通过过滤一并除去;②生成的Fe2+被溶解在水中的氧气氧化成Fe3+,Fe3+发生水解反应形成Fe(OH)3胶体吸附杂质沉降下来。
10.5 11 1×10-30 2.5×1011
【详解】
(1)常温下pH=2的盐酸, mol•L-1,加水稀释到1 000倍, mol•L-1,此时溶液的pH=5;
(2)常温下0.1 mol•L-1溶液, mol•L-1,mol•L-1,溶液的pH=11;
(3) T℃时,,的平衡浓度为1×10-15 mol•L-1,在此温度下液氨的离子积为;
(4)反应,平衡常数K=2.5×1011。
11.1×10-12 c(A-)>c(H+)>c(M+)>c(OH-) 0.005 Cu2+ 6 a b 3250
【分析】
HA酸溶液中滴加MOH碱时,发生中和反应,溶液中始终电荷守恒,;沉淀溶解平衡,溶度积常数的定义、结合已知条件计算溶液的pH、反应CaSO4(s)+CO(aq)⇌CaCO3(s)+SO (aq)的平衡常数;
【详解】
(1) ①常温下,0.01mol⋅L−1HA溶液pH=2,说明溶液中c(H+)=c(HA),则HA是强酸,HA溶液中由水电离出的;
②N点加入碱的物质的量大于酸,溶液呈中性,说明MOH是弱碱,则MA是强酸弱碱盐,X点时,溶液中溶质为等物质的量浓度的HA、MA,溶液的pH<7,HA完全电离,M+水解程度较小,所以溶液中存在c(A-)>c(H+)>c(M+)>c(OH-)。
③K点时,溶液中溶质为等物质的量浓度的MA、MOH,溶液中存在电荷守恒 ,则溶液中,溶液体积增大一倍导致c(A−)降为原来的一半,为0.005mol/L 。
(2)当向含相同浓度Cu2+、Mg2+、Fe2+的溶液中滴加NaOH溶液时,pH小的离子先沉淀,则Cu2+先沉淀,要使0.3mol·L-1硫酸铜溶液中Cu2+沉淀较为完全(当Cu2+浓度降至10-5 mol·L-1时),则, c(H+)=10−6mol/L,所以pH=6。
(3) ①在25℃时,通过蒸发,碳酸根、钙离子的浓度均增大,不可使溶液由a点变化到c点,可使稀溶液由a点变化到b点。②在25℃时,反应CaSO4(s)+CO(aq)⇌CaCO3(s)+SO (aq)的平衡常数 。
12.3.0×10-6mol•L-1 11.3
【详解】
(4)若处理后的废水中残留的c(Fe3+)=2.0×10-13mol·L-1,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38= c(Fe3+)c3(OH-)=2.0×10-13×c3(OH-),c3(OH-)=2×10-25;则残留的Cr3+的浓度为cmol/L,根据Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31=c×c3(OH-)= c×2×10-25,c=3.0×10-6mol•L-1;
(5) 当Mg2+完全沉淀时,溶液中c(Mg2+)小于1×10-5mol/L,根据Ksp[Mg(OH)2]=4.0×10−11= c(Mg2+)×c2(OH-)=1×10-5×c2(OH-),c2(OH-)=4×10-6,c(OH-)=2×10-3mol/L,根据Kw= c(OH-)×c(H+)可知,c(H+)=×10-11 mol/L,已知lg2=0.3,所以pH=11.3。
13.0.8mol•L-1 K稳θ==3.72×107,由此可得c(Ag+)=4.2×10-9mol•L-1
【详解】
(1)将0.2mol•L-1AgNO3溶液与2.0mol•L-1KSCN溶液等体积混合,假设两溶液的体积都为1L,则分别含有0.2molAgNO3与2.0molKSCN,根据离子方程式Ag++2SCN-[Ag(SCN)2]-判断出SCN-过量,0.2molAgNO3反应掉0.4molKSCN,剩余1.6molKSCN,则c(SCN-)=,故答案为:0.8mol•L-1;
(2)由上述计算可知,平衡时平衡时c(SCN-)=0.8mol•L-1;反应会生成[Ag(SCN)2]-0.2mol,则[Ag(SCN)2]-的浓度为,K稳θ=,计算出c(Ag+)=42×10-9mol•L-1;
故答案为:K稳θ=,计算出c(Ag+)=4.2×10-9mol•L-1。
14.2.3 2.0×10﹣11 A A
【详解】
(1)Fe3+开始沉淀时,必须满足c(Fe3+)•c(OH﹣)3>Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10﹣38,此时c(OH﹣)>mol/L=2.0×10﹣12mol/L,所以使Fe3+开始沉淀时溶液中氢离子浓度至少为:c(H+)=mol/L=5×10﹣3mol/L,溶液的pH=2.3,故答案为:2.3;
(2)当Fe3+沉淀完全时,c(Fe3+)<1×10﹣5mol•L﹣1,c(Fe3+)•c(OH﹣)3>Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10﹣38,溶液中c(OH﹣)>mol/L=2.0×10﹣11mol/L;c(Mg2+)=1mol•L﹣1,Mg2+开始沉淀时,c(OH﹣)=mol/L=2.0×10﹣6mol/L,铁离子沉淀完全时c(OH﹣)>2.0×10﹣11mol/L,所以此时Mg2+尚未开始沉淀,故答案为:2.0×10﹣11;A;
(3)根据(2)可知,Mg2+开始沉淀时,c(OH﹣)至少为2.0×10﹣6mol/L,而此时Fe3+已经沉淀完全,所以在含有少量Fe3+的Mg2+溶液中,可以用调节pH的方法来除杂,故答案为:A。
15.蓝色 1.0×10﹣7mol•L﹣1 2 否 4×10﹣3mol/L
【详解】
(1)25℃时,Mg(OH)2的溶度积Ksp=5.6×10﹣12,根据Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH﹣(aq)可得:c(Mg2+)×c2(OH﹣)=5.6×10﹣12,设c(OH﹣)=2c(Mg2+)=xmol/L,则:0.5x×x2=5.6×10﹣12,解得:x=2.24×10﹣4mol/L,c(H+)=mol/L=4.5×10﹣11mol/L,溶液的pH=10.4>9.6,所以溶液呈蓝色,故答案为:蓝色;
(2)①反应前,n(Ag+)=0.018mol•L﹣1×0.05L=0.9×10﹣3mol,n(Cl﹣)=0.020mol•L﹣1×0.05L=1×10﹣3mol;反应后剩余的Cl﹣为0.1×10﹣3mol,则混合溶液中c(Cl﹣)=1.0×10﹣3mol•L﹣1,c(Ag+)==1.0×10﹣7mol•L﹣1,故答案为:1.0×10﹣7mol•L﹣1;
②H+没有参与反应,完全沉淀后,c(H+)=0.010mol•L﹣1,溶液的pH=2,故答案为:2;
③再向反应后的溶液中加入50mL0.001mol•L﹣1盐酸,不发生反应时c(Ag+)=×1.0×10﹣7mol•L﹣1=0.67×10﹣7mol•L﹣1、c(Cl﹣)=×[(0.001+1.0×10﹣7+0.001]mol•L﹣1≈0.001mol•L﹣1,而离子浓度积Qc=0.001×0.67×10﹣7=0.67×10﹣10<Ksp(AgCl)=1.0×10﹣10,所以没有沉淀产生,故答案为:否;
(3)溶液中c(S2﹣)=mol/L=6.25×10﹣18mol/L,c2(H+)•c(S2﹣)=1.0×10﹣22,则c(H+)=mol/L=4×10﹣3mol/L,故答案为:4×10﹣3mol/L。
16.5.3×10-12 5.3×10-6 9.1×10-9 2.5×10-3 mol/L、8.5×10-7 mol/L 0.06
【详解】
(1)Mg(OH)2在水中的溶解度为6.38×103 g/L,则Mg(OH)2在水中的摩尔溶解度为c==1.1×10-4 mol/L,所以Mg(OH)2饱和溶液中的溶度积Ksp=c(Mg2+)·c2(OH﹣)=4c3=5.3×10-12;
(2)0.001 mol/L的NaOH溶液中c(OH-)=0.001 mol/L,则Mg(OH)2在此溶液中c(Mg2+)==5.3×10-6 mol/L,所以Mg(OH)2在0.001 mol/L的NaOH溶液中的溶解度为5.3×10-6 mol/L;
若该溶液密度为1 g/L,则0.1 L就是100 g水,因此则Mg(OH)2溶解度S==9.1×10-9 g;
(3)0.01 mol/L的MgCl2溶液与0.01 mol/L的NaOH溶液按体积比为1:3混合,不妨取MgCl2溶液1 L,NaOH溶液3 L,混合后总体积近似看成二者溶液体积之和,混合后发生反应:Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,则溶液中剩余量c(OH﹣)==2.5×10-3 mol/L,此时溶液中c(Mg2+)==8.5×10-7 mol/L,所以求反应后溶液中c(OH-)=2.5×10-3 mol/L,c(Mg2+)=8.5×10-7 mol/L;
(4)要使Mg(OH)2饱和溶液中沉淀转化为MgCO3沉淀,发生沉淀转化的反应:Mg(OH)2+MgCO3+2OH﹣,根据多重平衡规则,该反应的化学平衡常数为K==8×10-7,可见正向进行的趋势不大,因此需要加入一定量的Na2CO3固体,此时平衡时溶液中c(OH﹣)=1.1×10-4 mol/L×2=2.2×10-4 mol/L,所以达到平衡时溶液中c()==0.06 mol/L,因此至少要使溶液中的初始浓度达到0.06 mol/L+1.1×10-4mol/L=0.06 mol/L。
17.c3(Cd2+)·c2() Cd(OH)2 1.0×10-19 mol/L 是 Tl3+ 1.68×10-26
【详解】
(1)①磷酸镉沉淀溶解平衡方程式为:Cd3(PO4)2(s)3Cd2++2,则其沉淀溶解平衡常数表达式为Ksp=c3(Cd2+)·c2();
②当CdCO3达到沉淀溶解平衡时有CdCO3(s)Cd2+(aq)+(aq),则其平衡时摩尔溶解度为S==2×10﹣6 mol/L,当Cd(OH)2达到沉淀溶解平衡时有Cd(OH)2(s)⇌Cd2++2OH﹣,则其平衡时摩尔溶解度为S==2×10﹣5 mol/L,可见两种物质中溶解度更大的是Cd(OH)2;
③向含镉废水中加入Na2S,当S2﹣浓度达到7.9×10-8 mg•L-1时,溶液中c(Cd2+)==1.0×10-19 mol/L,即水体系中的Cd2+质量摩尔浓度为1.0×10-19×112×103 mg/L=1.12×10-14 mg/L<0.005 mg/L,因此符合标准;
(2)在0.1 mol/L的含Cd2+溶液中,加入饱和石灰水产生Cd(OH)2时所需最小的OH-浓度为c(OH﹣)==5.66×10-7 mol/L,在0.1 mol/L的含Tl3+溶液中,加入饱和石灰水产生Tl(OH)3时所需最小的OH-浓度为c(OH﹣)==5.52×10﹣15 mol/L,因此沉淀Tl3+所需的OH-浓度更小,优先产生Tl(OH)3沉淀,当溶液pH=8时,此时溶液中c(Tl3+)==1.68×10-26 mol/L。
18.c3(Ca2+)•c2() 5.6×10-10mol·L-1 20∶1
【详解】
(1)根据溶解平衡Ca3(PO4)2(s)3Ca2+(aq)+2(aq),推出Ksp= c3(Ca2+)•c2()
(2)pH=13.00,根据PH=-lgc(H+)得出,根据298 K时, ,得出C(OH-)=0.1mol/L,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp= c(Mg2+)•c2()=5.6×10-12,得出。
(3)当两种沉淀共存时:,故答案为20∶1。
19.B 1.2×10-3mol·L-1 出现白色沉淀 4.0×10‾10
【分析】
I.溶度积越小越易转化为沉淀,根据表格中的数据进行判断最近试剂;先计算出溶液中氢氧根离子的物质的量浓度,然后根据Pb(OH)2的溶度积进行计算;
II.银离子会和硫氰酸根离子之间反应得到AgSCN白色沉淀,沉淀平衡向着溶度积更小的方向转化。
【详解】
I.(1)溶度积越小的越易转化为沉淀,由表格中的数据可知,硫化物的溶度积小,则应选择硫化钠,故答案为:B;
(2)由Pb(OH)2的溶度积为1.2×10-15,pH=8.0,c(OH-)=10-6mol•L-1,则c(Pb2+)==1.2×10-3mol•L-1,故答案为:1.2×10-3mol•L-1;
II.(3)加入硝酸银,银离子会和硫氰酸根离子之间反应得到AgSCN白色沉淀,故答案为:出现白色沉淀;
(4)向50mL 0.005mol•L‾1的AgNO3溶液中加入150mL0.005mol•L‾1的 KSCN溶液,KSCN过量,溶液中剩余的c(SCN-)=,则c(Ag+)==4.0×10‾10mol•L‾1,故答案为:4.0×10‾10。
【点睛】
考查难容电解质的溶解平衡以及难溶物的沉淀转化,注意把握Ksp的有关计算的方法。
20.pH≤8
【详解】
要使Fe2+不生成Fe(OH)2沉淀,应满足c(Fe2+)×c2(OH﹣)<1.6×10﹣14 , 已知c(Fe2+)=0.016mol•L﹣1 , 则c(OH﹣)=mol/L=10﹣6mol/L,pH=8,
故应控制pH≤8。
21.3.0×10-3 简要计算过程:Ksp(AgBr)=c(Ag+)·c(Br-),Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),在同一溶液中,Ag+的浓度相同,所以==3.0×10-3
【分析】
向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,两种沉淀刚好共存,针对AgCl和AgBr,溶液应是AgCl和AgBr饱和溶液,据此分析;
【详解】
向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,两种沉淀刚好共存,发生Ag++Br-=AgBr↓、Ag++Cl-=AgCl↓,针对AgCl和AgBr,溶液应是AgCl和AgBr饱和溶液,在同一溶液中,c(Ag+)相同,因此有=3.0×10-3。
【点睛】
类似题中,遇到离子浓度比值情况时,一般采用化常数,这个常数可以是电离平衡常数、水解平衡常数、水的离子积、溶度积等。
22.C 2.02×10-10mol/L 1000:1
【分析】
该图中的是平衡曲线,线上的任意点都是平衡状态,b和d不是平衡状态,结合选项分析判断;根据硫酸根离子与钡离子的反应,求出剩余的硫酸根离子浓度,再根据Ksp计算;利用离子对溶解平衡的影响及Ksp(BaSO4)来计算溶解的硫酸钡的质量,然后确定两种洗涤方法中BaSO4沉淀的损耗量之比。
【详解】
(1)A.硫酸钡饱和溶液中存在着溶解平衡,a点在平衡曲线上,加入Na2SO4,会增大c(SO42-),平衡左移,c(Ba2+)应降低,不可能由a点变到b点,故A错误;
B.d点时溶液不饱和,蒸发溶剂水,c(SO42-)、c(Ba2+)均增大,不可能由d点变到c点,故B错误;
C.d点在平衡曲线下,表示Qc<Ksp,溶液不饱和,不会有沉淀析出,故C正确;
D.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错误;
故答案为:C;
(2)由图象可知Ksp(BaSO4)=10-5×10-5=10-10,将100mL1mol•L-1H2SO4溶液加入100mL含Ba2+0.137g的溶液中充分反应生成BaSO4,加入n(Ba2+)==0.001mol,可见反应后硫酸根离子过量,剩余的硫酸根离子的浓度为:c(SO42-)==0.495mol/L,所以剩余的钡离子为:c(Ba2+)==2.02×10-10mol/L,
故答案为:2.02×10-10mol/L;
(3)用100mL蒸馏水洗涤沉淀时,溶解的BaSO4的物质的量为0.1L×c(Ba2+)=0.1L×mol/L=0.1L×mol/L=10-6mol,用100mL0.01mol•L-1H2SO4溶液洗涤时,硫酸根离子抑制了沉淀的溶解,则溶解的BaSO4的物质的量为0.1L×c(Ba2+)=0.1L×=mol/L=10-9mol,由同种物质的质量之比等于物质的量之比,则两种洗涤方法中BaSO4沉淀的损耗量之比为10-6mol:10-9mol=1000:1,即两种情况下损失的BaSO4的质量之比为1000:1,
故答案为:1000:1。
23.c 1.2×10-5mol·L-1 9×10-9mol·L-1 是
【分析】
根据溶度积越小越易转化为沉淀,根据表格中的数据进行判断最佳试剂;先计算出溶液中氢氧根离子的物质的量浓度,然后根据Pb(OH)2的Ksp进行计算c(Pb2+)大小;根据氯化银的溶度积进行解答。
【详解】
(1)因为溶度积越小的越易转化为沉淀,由表格中的数据可知,硫化物的溶度积小,则应选择硫化钠,故答案为:c;
(2)Pb(OH)2的溶度积为1.2×10-15,pH=9.0,c(OH-)=10-5mol/L,Ksp=[c2(OH-)]c(Pb2+)=1.2×10-15,c(Pb2+)=mol/L=1.2×10-5 mol·L-1;
(3)废水中NaCl的质量分数为0.117%,ρ≈1g·mL-1,所以c(Cl)==mol/L=0.02 mol·L-1;Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),c(Ag+)=mol/L=9×10-9mol·L-1<1.0×10-8mol·L-1,排放标准要求为c(Ag+)低于1.0×10-8mol·L-1,所以符合排放标准。
24.大于 6.2×10—4 mol/L 该时刻溶液中离子的浓度,溶液等体积混合时,浓度需要减半。
【分析】
溶液沉淀平衡常数为Ksp,对于某沉淀溶解平衡:MmAn(s)mMn+(aq) + nAm-(aq),Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n,Ksp越小,越容易沉淀。两溶液混合后,平衡向着更难溶的沉淀方向移动,据此回答问题。
【详解】
(1)已知该温度下,Ksp(AgNO2)=2×10-8>Ksp(AgCl)=1.8×10-10,在AgCl和AgNO2饱和溶液中, c(NO2-)> c(Cl-),当将AgCl、AgNO2两饱和溶液混合时,平衡向着更难溶的方向移动,产生AgCl沉淀。加入足量的浓AgNO3溶液时,AgCl沉淀有所增多,但溶液中c(NO2-)大,产生的AgNO2沉淀更多;
(2) =3.1×10-7,等体积混合后SO32-溶液浓度为1×10-3 mol·L-1,生成沉淀时 ,即混合前所需CaCl2溶液的最小浓度为6.2×10—4 mol/L。解题中需要注意:两溶液等体积混合,混合后溶质的物质的量浓度是混合前的一半。
25.6.0
【分析】
根据流程:含碘废水中加入二氧化硫和硫酸铜发生发应:2SO2+I2+2Cu2++4H2O═2CuI↓+SO42-+8H+制备CuI(s),过滤,滤液1含硫酸,向滤渣中加入铁粉、水,发生反应:2CuI+Fe=2Cu+FeI2,制得FeI2(aq),过滤得到的滤渣1为Fe和Cu,滤液中加入碳酸钾发生反应:K2CO3+FeI2=FeCO3↓+2KI,滤渣2为FeCO3,酸性条件下,KI、过氧化氢发生氧化还原反应:2I-+2H++H2O2=H2O+I2生成碘单质,滤液2含有硫酸钾,碘单质、氯气、KOH发生反应5Cl2+I2+12OH-═2IO3-+10Cl-+6H2O,得到含有KIO3的溶液,经过蒸发浓缩,降温结晶得到KIO3晶体;根据Ksp[Fe(OH)2]= c(Fe2+) ∙c2(OH-)=9.0×10-15,Kw= c(H+)∙ c(OH-)=1.0×10-13,计算溶液的氢离子浓度,进而得到pH值。
【详解】
Ksp[Fe(OH)2]= c(Fe2+) ∙c2(OH-)=9.0×10-15,现测得溶液中c(FeI2)为0.9 mol•L-1,c(Fe2+)=0.9 mol•L-1,则c(OH-)==10-7mol/L,此温度下,Kw=1.0×10-13,c(H+)==10-6mol/L,pH=-lg10-6=6.0。
【点睛】
本题易错点是注意题目中提供的水的离子积常数,不要把水的离子积常数当中1.0×10-14。
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