2020高考化学一轮复习第八章水溶液中的离子平衡第4节检测(含解析)

水溶液中的离子平衡

一、选择题

1．(2018·湖北襄阳质检)下列说法正确的是(　　)

A．难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，沉淀和溶解即停止

B．Ksp越小，难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱

C．Ksp的大小与离子浓度无关，只与难溶电解质的性质和温度有关

D．相同温度下，AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同

【答案】C

2．(2017·江西宜春三中模拟)现有浓度均为0.1 mol/L的MgCl2溶液、氨水溶液，按体积比1∶2混合。已知Mg(OH)2的Ksp＝4.0×10－12、Fe(OH)3的Ksp＝4.0×10－38，下列说法正确的是(　　)

A．混合前，氨水溶液中c(NH)∶c(OH－)＝1∶1

B．混合后c(NH)∶c(Cl－)＝1∶1

C．混合后c(Mg2＋)×c(OH－)＝4.0×10－12

D．向混合后的分散体系中加入FeCl3溶液，白色沉淀变红褐色

【答案】D　

【解析】氨水溶液中存在电荷守恒：c(NH)＋c(H＋)＝c(OH－)，则c(NH)∶c(OH－)＜1∶1，A项错误；浓度均为0.1 mol/L的MgCl2溶液、氨水溶液，按体积比1∶2混合，反应生成NH4Cl，NH在溶液中水解，则c(NH)∶c(Cl－)＜1∶1，错误；在Mg(OH)2悬浊液中存在Ksp＝c(Mg2＋)×c2(OH－)＝4.0×10－12，故C项错误；溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现，Fe(OH)3的溶解度比Mg(OH)2小，所以向混合后的分散体系中加入FeCl3溶液，白色沉淀变红褐色，故D项正确。

3．有关难溶电解质的溶度积如下：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，Ksp＝5.6×10－12；Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，Ksp＝2.2×10－20。向温度一定、有固态Mg(OH)2存在的饱和溶液中加入下列的某物质或溶液，能使Mg(OH)2固体的质量增加的是(　　)

A．CH3COONa的饱和溶液 B．NH4Cl的饱和溶液

C．CuCl2的饱和溶液 D．蒸馏水

【答案】A

4．(2018·河北石家庄高三期末)已知：25 ℃时，Ksp[Zn(OH)2]＝1.0×10－18，Ka(HCOOH)＝1.0×10－4。该温度下，下列说法错误的是(　　)

A．Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中c(Zn2＋)＝1.0×10－6 mol/L

B．HCOO－的水解常数为1.0×10－10

C．向Zn(OH)2悬浊液中加入HCOOH，溶液中c(Zn2＋)增大

D．Zn(OH)2＋2HCOOHZn2＋＋2HCOO－＋2H2O的平衡常数K＝100

【答案】A　

【解析】设Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中c(Zn2＋)＝x，根据Ksp[Zn(OH)2]＝1.0×10－18＝x·(2x)2，x＝<1.0×10－6mol·L，A项错误；B项，HCOO－的水解常数为＝＝1.0×10－10，正确；向Zn(OH)2悬浊液中加入HCOOH，使c(OH－)减少，平衡向正反应方向移动，溶液中c(Zn2＋)增大，C项正确；Zn(OH)2＋2HCOOHZn2＋＋2HCOO－＋2H2O的平衡常数K＝＝100，D项正确。

5．(2018·湖北武汉第二次模拟)工业上常用还原沉淀法处理含铬废水(含Cr2O和CrO)，其流程为

CrO Cr2OCr3＋Cr(OH)3↓

(黄色)　　　(橙色)　　 　(绿色)

已知：步骤③生成的Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s) Cr3＋(aq)＋3OH—(aq)　Ksp＝c(Cr3＋)·c3(OH—)＝10－32

下列有关说法不正确的是(　　)

A．步骤①中当v正(CrO)＝2v逆(Cr2O)时，说明反应：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O 达到平衡状态

B．若向K2Cr2O7溶液中加NaOH浓溶液，溶液可由橙色变黄色

C．步骤②中，若要还原1  mol Cr2O，需要12  mol (NH4)2Fe(SO4)2

D．步骤③中，当将溶液的pH 调节至5 时，可认为废水中的铬元素已基本除尽[当溶液中c(Cr3＋)≤10－5  mol·L－1时，可视作该离子沉淀完全]

【答案】C　

【解析】C项，Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O,1  mol Cr2O可氧化6  mol (NH4)2Fe(SO4)2；D项，c(OH－)＝  mol·L－1＝10－9  mol·L－1，则c(H＋)＝  mol·L－1＝10－5  mol·L－1，pH＝5。

6．已知25 ℃时，Ka(HF)＝6.0×10－4，Ksp(MgF2)＝5.0×10－11。现向1 L 0.2 mol·L－1 HF溶液中加入1 L 0.2 mol·L－1 MgCl2溶液。下列说法正确的是(　　)

A．25 ℃时，0.1 mol·L－1 HF溶液的pH＝1

B．0.2 mol·L－1 MgCl2溶液中各离子浓度的大小关系为2c(Mg2＋)＝c(Cl－)>c(H＋)＝c(OH－)

C．2HF(aq)＋Mg2＋(aq)MgF2(s)＋2H＋(aq)，该反应的平衡常数K＝1.2×107

D．该反应体系中有MgF2沉淀生成

【答案】D　

【解析】A项，HF是弱酸，25    ℃时，0.1 mol·L－1 HF溶液的pH>1，错误；B项，MgCl2属于强酸弱碱盐，各离子浓度的大小关系为c(Cl－)>2c(Mg2＋)>c(H＋)>c(OH－)，错误；C项，2HF(aq)＋Mg2＋(aq)MgF2(s)＋2H＋(aq)，该反应的平衡常数K＝＝7.2×103，错误；D项，c(HF)＝0.1 mol/L，c(Mg2＋)＝0.1 mol/L，c(H＋)＝c(F－)＝mol/L，则该反应体系中，c(Mg2＋)·c2(F－)＝0.1×6.0×10－5＝6×10－6>Ksp(MgF2)，有沉淀生成，正确。

7．(2018·安徽合肥第一次质检)已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如左下图横坐标为溶液的pH，纵坐标为Zn2＋或[Zn(OH)4]2－的物质的量浓度的对数。25 ℃时，下列说法不正确的是(　　)

A．往ZnCl2溶液中加入过量氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为Zn2＋＋4OH－===[Zn(OH)4]2－

B．若要从某废液中完全沉淀Zn2＋，通常可以调控该溶液的pH在8.0～12.0之间

C．pH＝8.0与pH＝12.0的两种废液中，Zn2＋浓度之比为108

D．该温度时，Zn(OH)2的溶度积常数(Ksp)为1×10－10

【答案】D　

【解析】该温度下，Zn(OH)2的溶度积常数Ksp＝c(Zn2＋)·c2(OH－)＝10－3·(10－7)2＝10－17，D项错误。

8．①已知t ℃时AgCl的Ksp＝2×10－10；②在t ℃时Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如右上图所示。下列说法正确的是(　　)

A．在t ℃时，Ag2CrO4的Ksp为1×10－9

B．在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点到X点

C．在t ℃时，以0.01 mol·L－1AgNO3溶液滴定20 mL 0.01 mol·L－1KCl和0.01 mol·L－1K2CrO4的混合溶液，CrO先沉淀

D．在t ℃时，反应Ag2CrO4(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋CrO(aq)的平衡常数K＝2.5×107

【答案】D　

【解析】依据图像曲线上的数据，结合溶度积常数概念计算即可得到，曲线上的点是都沉淀溶解平衡，Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为Ag2CrO4(s)2Ag＋＋CrO，Ksp＝c2(Ag＋)·c(CrO)＝(10－3)2×10－6＝10－12，故A项错误；在饱和溶液中加入K2CrO4可使沉淀溶解平衡左移，溶度积常数不变，还是饱和溶液，点应在曲线上，故B项错误；Ksp(Ag2CrO4)＝1×10－12，Ksp(AgCl)＝2×10－10，以0.01 mol·L－1AgNO3溶液滴定20 mL 0.01 mol·L－1KCl和0.01 mol·L－1 K2CrO4的混合溶液，c(CrO)＝0.01 mol·L－1，得到c(Ag＋)＝＝1×10－5 mol·L－1，c(Cl－)＝0.01 mol·L－1，c(Ag＋)＝＝2×10－8 mol·L－1，所以先析出氯化银沉淀，故C项错误；在t ℃时，Ag2CrO4(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋CrO (aq)，K＝＝＝＝2.5×107，故D项正确。

9．(2019·四川成都一诊)已知：pCu＝－lg c(Cu＋)，pX＝－lgc(X－)。298 K时Ksp(CuCl)＝a×10－6，Ksp(CuBr)＝b×10－9，Ksp(CuI)＝c×10－12。在CuCl、CuBr、CuI的饱和溶液中阳离子和阴离子浓度关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．298 K时，在CuCl的饱和溶液中加入少量NaCl，c(Cu＋)和c(Cl－)都减小

B．图中x代表CuI曲线，且P点c(Cu＋)＝c(I－)

C．298 K时增大M点的阴离子浓度，则y上的点向N点移动

D．298 K时CuBr(s)＋I－(aq)CuI(s)＋Br－ (aq)的平衡常数K的数量级为103或102

【答案】D　

【解析】平衡常数K＝＝＝×103，K的数量级为103或102，D项正确。

二、非选择题

10．根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题：

(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤，若测得滤液中c(CO)＝10－3mol·L－1，则Ca2＋是否沉淀完全？________(填“是”或“否”)。[已知c(Ca2＋)≤10－5mol·L－1时可视为沉淀完全；Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9]

(2)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：

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________。

(3)向50 mL 0.018 mol·L－1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·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＝________。

(4)一定温度下，将足量的AgCl分别加入下列物质中，AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是______。

①20 mL 0.01 mol·L－1KCl溶液

②30 mL 0.02 mol·L－1CaCl2溶液

③40 mL 0.03 mol·L－1HCl溶液

④10 mL蒸馏水

⑤50 mL 0.05 mol·L－1AgNO3溶液

【答案】(1)是　(2)蓝色　(3)①1.0×10－7mol·L－1

②2　(4)④①③②⑤

【解析】(1)根据Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(CO)＝4.96×10－9，得c(Ca2＋)＝4.96×10－6mol·L－1<10－5mol·L－1，可视为沉淀完全。

(2)设Mg(OH)2饱和溶液中c(OH－)为x mol·L－1，则0.5x3＝5.6×10－12，x>1×10－4，c(H＋)<1×10－10mol·L－1，pH>10，溶液为蓝色。

(3)①反应前，n(Ag＋)＝0.9×10－3mol，n(Cl－)＝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＋)＝Ksp(AgCl)/c(Cl－)＝1.0×10－7mol·L－1。②H＋没有参与反应，完全沉淀后，c(H＋)＝0.010 mol·L－1，pH＝2。

11．(2018·陕西安康调研)资源综合利用既符合绿色化学理念，也是经济可持续发展的有效途径。一种难溶的废弃矿渣杂卤石，其主要成分可表示为K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O，已知它在水溶液中存在如下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K＋＋4SO＋Mg2＋＋2Ca2＋＋2H2O。

为了充分利用钾资源，一种溶浸杂卤石制备K2SO4的工艺流程如图所示：

(1)操作①的名称是________。

(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解出杂卤石中K＋的原因：_________________________________________________________________。

(3)除杂质环节，为除去Ca2＋，可先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再向滤液中滴加稀H2SO4，调节溶液pH至________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。

(4)操作②的步骤包括(填操作过程)：__________，过滤，洗涤，干燥。

(5)有人用可溶性碳酸盐作为溶浸剂，浸溶原理可表示为CaSO4(s)＋CO(aq)CaCO3(s)＋SO(aq)。已知：常温下，Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.95×10－5。

则常温下该反应的平衡常数K＝________(保留3位有效数字)。

【答案】(1)过滤　(2)Mg2＋转化成Mg(OH)2沉淀，SO与Ca2＋结合转化为CaSO4沉淀，平衡右移，促使杂卤石溶解

(3)K2CO3　中性　(4)蒸发浓缩、冷却结晶　(5)1.77×104

【解析】(1)通过操作①实现固体和液体分离，操作①的名称是过滤。(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋转化成Mg(OH)2沉淀，SO与Ca2＋结合转化为CaSO4沉淀，K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K＋＋4SO＋Mg2＋＋2Ca2＋＋2H2O平衡正向移动，促使杂卤石溶解。(3)为除去Ca2＋，可先加入K2CO3溶液，生成碳酸钙沉淀，过滤后再向滤液中滴加稀H2SO4，调节溶液pH至中性除去过量的碳酸钾。(4)为从溶液中得到溶质，需依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。(5)该反应的平衡常数K＝＝＝≈1.77×104。

12．T1、T2两种温度下BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如右图所示，请回答下列问题：

(1)T1______(填“>”“<”或“＝”)T2，T2时Ksp(BaSO4)＝________。

(2)根据T1时BaSO4的沉淀溶解平衡曲线，判断下列说法正确的是________(填序号)。

A．加入Na2SO4，溶液可由a点变为b点

B．在T1曲线上方区域(不含曲线)的任意一点时，均有BaSO4沉淀生成

C．蒸发溶剂，溶液可能由d点变为T1曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)

D．升温可使溶液由b点变为d点

(3)沉淀的生成、溶解和转化在无机物制备和提纯及科研等领域有着广泛应用。已知25℃时，Ksp(BaSO4)＝1×10－10，Ksp(BaCO3)＝1×10－9。

①医学上进行消化系统的X射线透视时，常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH约为1)，但服用大量BaSO4仍然是安全的，BaSO4不溶于酸的原因是__________________ ________________________________________________(用沉淀溶解平衡原理解释)。万一误服了少量BaCl2，应尽快用大量0.5 mol·L－1 Na2SO4溶液洗胃，如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化，残留在胃液中的Ba2＋浓度为________mol·L－1。

②长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率。水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为_______________________________________________。

【答案】(1)＜　5.0×10－9　(2)A、B、C

(3)①对于沉淀溶解平衡：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)，H＋不会影响Ba2＋或SO的浓度，平衡不移动　2×10－10　②CaSO4(s)＋CO(aq)CaCO3(s)＋SO(aq)