高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡课时训练

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[基础过关练]
1．以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有少量Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是( )
A．具有吸附性
B．溶解度与CuS、PbS、CdS等相同
C．溶解度大于CuS、PbS、CdS
D．溶解度小于CuS、PbS、CdS
C [本题考查了沉淀的转化，MnS与Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋生成溶解度更小的硫化物。]
2．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
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，故选B。]
3．向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴入一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变成黑色，根据上述变化过程，分析此三种沉淀物的溶解度关系为( )
A．AgCl＝AgI＝Ag2S B．AgClC．AgCl>AgI>Ag2S D．AgI>AgCl>Ag2S
C [沉淀溶解平衡总是向更难溶的方向转化，由转化现象可知三种沉淀物的溶解度关系为AgCl>AgI>Ag2S。]
4．已知①相同温度下：Ksp[Zn(OH)2]＞Ksp(ZnS)，Ksp(MgCO3)＞Ksp[Mg(OH)2]；②电离出S2－的能力：FeS＞H2S＞CuS，则下列离子方程式错误的是( )
A．将FeS加入稀盐酸中：FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑
B．向CuSO4溶液中通H2S气体：Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋
C．将ZnCl2溶液和Na2S溶液混合：Zn2＋＋S2－＋2H2O===Zn(OH)2↓＋H2S↑
D．向少量Mg(HCO3)2溶液中加入足量NaOH溶液：Mg2＋＋2HCOeq \\al(－,3)＋4OH－===Mg(OH)2↓＋2COeq \\al(2－,3)＋2H2O
C [电离出S2－的能力为FeS＞H2S，则FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑可发生，A正确；电离出S2－的能力为H2S＞CuS，则铜离子和硫化氢反应生成硫化铜，Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋可发生，B正确；因相同温度下，Ksp[Zn(OH)2]＞Ksp(ZnS)，硫化锌比氢氧化锌更难溶，则锌离子和硫离子先结合生成硫化锌沉淀，故Zn2＋＋S2－＋2H2O===Zn(OH)2↓＋H2S↑不能发生，C错误；因相同温度下，Ksp(MgCO3)＞Ksp[Mg(OH)2]，氢氧化镁比碳酸镁更难溶，少量Mg(HCO3)2的物质的量设为1 ml，则用去的氢氧化钠的物质的量为4 ml，其中2 ml和镁离子生成氢氧化镁沉淀，2 ml与碳酸氢根结合生成碳酸根离子，Mg2＋＋2HCOeq \\al(－,3)＋4OH－===Mg(OH)2↓＋2COeq \\al(2－,3)＋2H2O可发生，D正确。]
5．已知部分钡盐的溶度积如下：Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9，Ksp[Ba(IO3)2]＝6.5×10－10，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaCrO4)＝1.6×10－10。一种溶液中存在相同浓度的COeq \\al(2－,3)、CrOeq \\al(2－,4)、IOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,4)，且浓度均为0.001 ml·L－1，若向该溶液中逐滴滴入BaCl2溶液，首先发生的离子反应为( )
A．Ba2＋＋COeq \\al(2－,3)===BaCO3↓
B．Ba2＋＋CrOeq \\al(2－,4)===BaCrO4↓
C．Ba2＋＋2IOeq \\al(－,3)===Ba(IO3)2↓
D．Ba2＋＋SOeq \\al(2－,4)===BaSO4↓
D [根据溶度积公式及溶液中阴离子的浓度，可以计算出开始出现BaCO3、BaCrO4、Ba(IO3)2、BaSO4沉淀时c(Ba2＋)分别为5.1×10－6 ml·L－1、1.6×10－7 ml·L－1、6.5×10－4 ml·L－1、1.1×10－7 ml·L－1，故最先出现的沉淀是BaSO4，D项正确。]
6．过渡金属硫化物作为一种新兴的具有电化学性能的电极材料，在不同的领域引起了研究者的兴趣，含有过渡金属离子废液的回收再利用有了广阔的前景。下面为S2－与溶液中金属离子的沉淀溶解平衡关系图，若向含有等浓度Cu2＋、Cd2＋、Zn2＋、C2＋、Fe2＋的废液中加入含硫的沉淀剂，则下列说法错误的是( )
A．由图可知溶液中金属离子沉淀先后顺序为Cu2＋、Cd2＋、Zn2＋、C2＋、Fe2＋
B．控制S2－浓度可以实现铜离子与其他金属离子的分离
C．因Na2S、ZnS来源广、价格便宜，故常作为沉铜的沉淀剂
D．向ZnS中加入Cu2＋的离子方程式为：S2－＋Cu2＋===CuS↓
D [由图可知溶液中金属硫化物沉淀的Ksp大小顺序为CuS7．实验：①0.1 ml·L－1AgNO3溶液和0.1 ml·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 ml·L－1 KI溶液，出现浑浊；③向沉淀c中滴加0.1 ml·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
B [注意“0.1 ml·L－1AgNO3溶液和0.1 ml·L－1 NaCl溶液等体积混合”，即二者恰好完全反应，是分析、解答本题的关键。A．向二者恰好反应后的滤液b中滴加0.1 ml·L－1 KI溶液出现碘化银沉淀，则说明浊液a中存在沉淀溶解平衡，正确。B．向滤液b中加入0.1 ml·L－1 KI溶液，出现浑浊，则说明b中含有Ag＋，错误。C．③中颜色变化是沉淀进行了转化，即AgCl转化为AgI，正确。D．因AgCl沉淀能转化为AgI沉淀，所以Ksp(AgI)8．已知在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到80 ℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法中可行的是( )
A．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4～5
B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀
C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为4～5
D．加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe
A [根据题干信息，A项中的操作可将Fe2＋转化为Fe3＋，Fe3＋转化为Fe(OH)3除去，A正确；在酸性溶液中H2S与Fe2＋不反应，而H2S与Cu2＋生成CuS沉淀，B错误；C项中的操作会引入新的杂质离子NHeq \\al(＋,4)，C错误；由金属的活动性Fe>Cu知，D错误。]
9．锅炉长时间使用会生成水垢，已知水垢的主要成分为CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2。 处理时可以先加入饱和Na2CO3溶液浸泡，再加入盐酸进行处理。下列说法不正确的是( )
A．加入饱和Na2CO3溶液浸泡，主要目的是去除水垢表面的油污，更有利于后续的操作
B．Ca2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===CaCO3＋CO2＋H2O ΔH>0, 加热促进CaCO3沉淀形成
C．加入饱和Na2CO3溶液时，因发生CaSO4＋COeq \\al(2－,3)===CaCO3＋SOeq \\al(2－,4)反应，使CaSO4大量转化为CaCO3，可以说明CaCO3溶解度更小
D．用盐酸处理时，发生反应：2H＋＋Mg(OH)2===Mg2＋＋2H2O、2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，水垢逐渐溶解
A [加入饱和Na2CO3溶液浸泡，可使CaSO4转化为CaCO3，有利于后续操作，并不是为了除去油污，A错误；Ca2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===CaCO3＋CO2＋H2O ΔH>0，说明该反应吸热，加热有利于产物的生成，即可以促进CaCO3沉淀形成，B正确；一般来讲，溶解度较大的难溶电解质容易转化为溶解度较小的难溶电解质，加入饱和Na2CO3溶液时，CaSO4大量转化为CaCO3，故可以说明CaCO3溶解度更小，C正确；根据A选项的分析，加入饱和Na2CO3溶液浸泡，可使CaSO4转化为CaCO3，再加盐酸，CaCO3与Mg(OH)2分别与HCl反应，沉淀溶解，除去水垢，D正确。]
[拓展培优练]
10．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是( )
A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性
C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓
D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应
D [CuSO4与PbS反应可以生成CuS，所以CuS的溶解度小于PbS的，A错误；硫化物中硫的化合价为－2，具有还原性，B错误；ZnS难溶于水，不能写成离子形式，C错误；铜的硫化物首先被氧化成CuSO4，然后硫酸铜与ZnS、PbS发生复分解反应生成更难溶的CuS，D正确。]
11．某同学为探究CuS在不同酸中的溶解性，取4份黑色CuS粉末试样置于试管中，分别加入醋酸、浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸。观察到如下现象：①CuS不溶于醋酸；②CuS不溶于浓盐酸；③CuS不溶于浓硫酸；④CuS在浓硝酸中溶解，溶液变蓝，并有红棕色的刺激性气味气体产生。根据上述现象，该同学得出的下列结论正确的是( )
A．CuS不溶于弱酸，能溶于强酸
B．CuS不溶于非氧化性酸，能溶于氧化性酸
C．CuS溶于浓硝酸，是因为浓硝酸的氧化性强于浓硫酸，S2－被氧化，使沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动
D．溶于浓硝酸，是因为浓硝酸的酸性强于浓硫酸和浓盐酸的酸性，S2－结合H＋，放出H2S气体，使沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动
C [醋酸是弱酸，盐酸、硫酸均是强酸，A错误；浓硫酸具有强氧化性，CuS不溶于浓硫酸，B错误；CuS悬浊液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2＋(aq)＋S2－(aq)，加入浓硝酸时，溶液中微量的S2－被NOeq \\al(－,3)氧化，使上述平衡向右移动，故CuS能溶于浓硝酸，C正确；根据④的实验现象，加入浓硝酸时浓硝酸被还原为二氧化氮，则加入浓硝酸时，溶液中微量的S2－被NOeq \\al(－,3)氧化，使CuS沉淀溶解平衡向右移动，故CuS能溶于浓硝酸，D错误。]
12．(2021·山东昌乐高二月考)Hg是水体污染的重金属元素之一。水溶液中二价汞主要存在形态与Cl－、OH－的浓度关系如图所示[图中的物质或粒子只有Hg(OH)2为难溶物；pCl＝－lgc(Cl－)]。下列说法不正确的是( )
A．少量Hg(NO3)2溶于0.001 ml/L的盐酸后得到无色透明溶液，其中汞元素的主要存在形态是HgCl2
B．Hg(NO3)2固体易溶于水，但溶于水时常常会出现浑浊，其原因是水解生成Hg(OH)2
C．HgCl2是一种强电解质，其电离方程式是：HgCl2===HgCl＋＋Cl－
D．当溶液pH保持在5，pCl由2改变至6时，可使HgCl2转化为Hg(OH)2
C [0.001 ml/L的盐酸中pH＝3，pCl＝3，故少量Hg(NO3)2溶于0.001 ml/L的盐酸后得到无色透明溶液，从图中可知其中汞元素的主要存在形态是HgCl2,A正确；只有Hg(OH)2为难溶物，硝酸汞水解生成Hg(OH)2，则Hg(NO3)2固体溶于水通常会出现浑浊，B正确；由图中可知HgCl2是一种弱电解质，其电离方程式是：2HgCl2HgCl＋＋HgCleq \\al(－,3)，C错误；根据图像可知当溶液pH保持在5，pCl由2改变至6时，可使HgCl2转化为Hg(OH)2，D正确。]
13．(双选)(2021·湖北罗田一中高二月考)“寒芒秀采总称珍，就中鸡缸最为冠”，色彩浓艳的斗彩鸡缸杯是我国陶瓷珍品。HgS是一种难溶于水的朱砂红釉彩，其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．HgS在p点与n点的溶解度相同
B．HgS溶于水形成的饱和溶液中c(Hg2＋)＝c(S2－)
C．图中各点对应的Ksp的关系为：Ksp(m)＝Ksp(n)＝Ksp(p)＝2.5×10－53
D．向p点的溶液中加入少量Na2S固体，溶液组成沿曲线向m方向移动
BC [p点与n点的Hg2＋的浓度不相同，p点与n点的S2－的浓度不相同，溶解的HgS的质量就不同，A错误；在水溶液中，HgS(s)Hg2＋(aq)＋S2－(aq)，1 ml HgS溶于水形成饱和溶液，完全电离出1 ml Hg2＋和1 ml S2－，即c(Hg2＋)＝c(S2－)，B正确； p点的Ksp＝c(Hg2＋)·c(S2－)＝5×10－27×5×10－27＝2.5×10－53，又因m点、p点、n点在同一温度线上，Ksp只受温度影响，所以Ksp(m)＝Ksp(n)＝Ksp(p)＝2.5×10－53,C正确； HgS(S)Hg2＋(aq)＋S2－(aq)，向p点的溶液中加入少量Na2S固体，c(S2－)增大，平衡逆向移动，c(Hg2＋)减小，应沿曲线向n方向移动，D错误。]
14．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，以达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度[S/g]如图所示。
难溶金属氢氧化物的S－pH图
(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为________(填字母)。
A．<1 B．4左右 C．>6
(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的C2＋杂质，______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是_____________。
(4)要使氢氧化铜沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水，生成[Cu(NH3)4]2＋，写出反应的离子方程式：_____________。
(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：
某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，最适宜向此工业废水中加入过量的________除去它们(填字母)。
A．NaOH B．FeS C．Na2S
[解析] (1)据图知pH＝4～5时，Cu2＋开始沉淀为Cu(OH)2，因此pH＝3时，铜元素主要以Cu2＋形式存在。(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，即要保证Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋还未沉淀，据图知pH应为4左右。(3)据图知，C2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的C2＋。(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。(5)因为在FeS、CuS、PbS、HgS四种硫化物中，只有FeS的溶度积最大，且与其他三种物质的溶度积差别较大，因此应用沉淀转化法可除去废水中的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，且因FeS也难溶，不会引入新的杂质。
[答案] (1)Cu2＋ (2)B (3)不能 C2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小 (4)Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O (5)B物质
FeS
MnS
CuS
PbS
HgS
ZnS
Ksp
6.3×10－18
2.5×10－13
1.3×10－36
3.4×10－28
6.4×10－53
1.6×10－24