2024届高考化学一轮复习课件 第八章 水溶液中的离子反应与平衡 第4讲 沉淀溶解平衡

第4讲　沉淀溶解平衡

(40分钟)

选题表

1.下列说法中,正确的是(　C　)

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.难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动

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

解析:难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀溶解平衡是动态平衡,沉淀和溶解速率相同但不为0,故A错误;难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡不移动,故B错误;相同温度下,AgCl在水中的溶解能力大于在NaCl溶液中的溶解能力,因为氯化钠溶液中氯离子对氯化银溶解起到抑制作用,故D错误。

2.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)。一定温度下,下列有关该反应的推理正确的是(　C　)

A.该反应达到平衡时,c(Mn2+)=c(Cu2+)

B.平衡体系中加入少量CuS(s)后,c(Mn2+)变小

C.平衡体系中加入少量Cu(NO3)2(s)后,c(Mn2+)变大

D.该反应平衡常数表达式:K=

解析:该反应达到平衡时离子的浓度保持不变,但c(Mn2+)与c(Cu2+)不一定相等,故A错误;因为CuS为固体,加入后不改变平衡,故锰离子的浓度不变,故B错误;根据反应物的浓度增大,平衡正向移动,所以c(Mn2+)变大,故C正确;已知Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),

由反应可知,反应的平衡常数K===,故D错误。

3.(2022·辽宁大连模拟)常温下,有关物质的溶度积如下:

下列有关说法不正确的是(　B　)

A.常温下,除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好

B.常温下,除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好

C.向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=2.125×1021

D.将适量的Ca(OH)2固体溶于100 mL水中,刚好达到饱和[c(Ca2+)=

1.054×10-2 mol/L],若保持温度不变,向其中加入100 mL 0.012 mol/L的NaOH,则该溶液变为不饱和溶液

解析:因为MgCO3是微溶物,其溶度积远远大于Mg(OH)2,所以除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好,A项正确;因为Ca(OH)2是微溶物,其溶度积远大于CaCO3,所以除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用Na2CO3溶液比NaOH溶液效果好,B项错误;向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,

c(Mg2+)== mol/L=5.61 mol/L,

c(Fe3+)== mol/L=2.64×10-21 mol/L,所以 c(Mg2+)∶c(Fe3+)=5.61 mol/L∶2.64×10-21 mol/L=2.125×1021,C项正确;将适量的Ca(OH)2固体溶于100 mL水中,刚好达到饱和,

c(Ca2+)=1.054×10-2 mol/L,c(OH-)=2.108×10-2 mol/L,若保持温度不变,向其中加入100 mL 0.012 mol/L的NaOH溶液,混合后,

c(Ca2+)=0.527×10-2 mol/L,c(OH-)==

1.654×10-2 mol/L,此时Ca(OH)2的浓度商Q=c(Ca2+)·c2(OH-)=

0.527×10-2 mol/L×(1.654×10-2 mol/L)2≈1.442×10-6<Ksp,则该溶液变为不饱和溶液,D项正确。

4.水是人类赖以生存和发展的重要资源之一,是不可缺少、不可替代的资源。

Ⅰ.我国《生活饮用水卫生标准》中规定生活饮用水中镉的排放量不超过0.005 mg·L-1。处理含镉废水可采用化学沉淀法。试回答下列问题:

(1)磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式为Ksp=　　　　　。

(2)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量　　　　　较大。 

(3)向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到7.9×10-8 mol·L-1时,废水中Cd2+的浓度为　mol·L-1[已知:Ksp(CdS)=7.9×10-27,Mr(Cd)=112],

此时是否符合生活饮用水卫生标准?　　　(填“是”或“否”)。 

Ⅱ.某化工厂废水(pH=2.0,ρ≈1 g·mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度各约为0.01 mol·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:

(4)你认为往废水中投入　　　(填字母),Ag+、Pb2+沉淀效果最好。

a.KI　　　　b.NaOH　　　　c.Na2S

(5)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+)=　　　　　　  　　。

解析:(2)当CdCO3达到沉淀溶解平衡时有CdCO3(s)Cd2+(aq)+C(aq),

则此时溶液中c(Cd2+)=2×10-6 mol·L-1,当Cd(OH)2达到沉淀溶解平衡时有Cd(OH)2(s)Cd2+(aq)+2OH-(aq),则c(Cd2+)=2×10-5 mol·L-1,因此在水中的溶解量较大的是Cd(OH)2。

(3)向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到7.9×10-8 mol·L-1时,溶液中c(Cd2+)==1.0×10-19 mol·L-1,则废水中Cd2+的含量为1.0×10-19×112×103 mg·L-1=1.12×10-14 mg·L-1<0.005 mg·L-1,

因此符合生活饮用水卫生标准。

(4)因为溶度积越小的越易转化为沉淀,由表格中的数据可知,硫化物的溶度积最小,则应选择硫化钠。

(5)Pb(OH)2的溶度积为1.2×10-15,pH=9.0,c(OH-)=10-5 mol·L-1,

Ksp=c2(OH-)×c(Pb2+)=1.2×10-15,c(Pb2+)= mol·L-1=1.2×1

0-5 mol·L-1。

答案:(1)c3(Cd2+)·c2(P)　(2)Cd(OH)2　(3)1.0×10-19　是

(4)c　(5)1.2×10-5 mol·L-1

5.(2022·河南三门峡一模)实验:①0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和

0.1 mol·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 mol·L-1 KI溶液,出现浑浊;③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,沉淀变为黄色。下列分析不正确的是(　B　)

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

解析:浊液a中含有AgCl,存在沉淀的溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+

Cl-(aq),故A正确;滤液为AgCl的饱和溶液,也存在沉淀的溶解平衡,即存在Ag+,故B错误。

6.(2022·济南历城二中开学考)已知溶解度也可用物质的量浓度表示。25 ℃时,Ag2SO4在不同S浓度溶液中的溶解度如图所示。下列说法正确的是(　C　)

A.图中a、b两点c(Ag+)相同

B.将a点溶液加热蒸发掉一部分水,恢复到25 ℃,可得到b点溶液

C.该温度下,Ag2SO4溶度积的数量级为10-5

D.在c点的溶液中加入少量Na2SO4固体,溶液可变为a点

解析:曲线为达到沉淀溶解平衡时的曲线,a点和b点c(S)不一样,则c(Ag+)不同,故A错误;将a点溶液加热蒸发掉一部分水,恢复到25 ℃,仍然为饱和溶液,各种微粒的浓度不变,不能使溶液由a点变到b点,故B错误;硫酸银饱和溶液中存在如下平衡Ag2SO4(s)2Ag+(aq)+S(aq),由图可知c(S)=1 mol/L时,溶液中c(Ag+)为2×10-2.5 mol/L,则Ksp=c2(Ag+)·c(S)=(2×10-2.5)2×1=4×10-5,数量级为10-5,故C正确;在c点的溶液中加入少量Na2SO4固体,溶液中c(S)增大,不能使溶液由c点变为a点,故D错误。

7.(不定项)已知pCa=-lg c(Ca2+),某温度时,Ksp(CaSO4)=9.0×10-6,

Ksp(CaCO3)=2.8×10-9。向10 mL CaCl2溶液中滴加0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液时,溶液中pCa与滴加Na2SO4溶液体积(V)的关系如图所示(实线),下列有关说法正确的是(已知lg 3=0.48)(　BD　)

A.y为3.48

B.a与b两点对应溶液中c(Ca2+)之比为100∶9

C.原CaCl2溶液的浓度为1 mol·L-1

D.若把0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液换成0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液,则图像变化如曲线M所示

解析:a点加入10 mL Na2SO4溶液,为突跃点,说明恰好产生CaSO4,所以c(Ca2+)==mol·L-1=0.003 mol·L-1,

则 y=-lg 0.003≈2.52,A错误,a点溶液中c(Ca2+)=0.003 mol·L-1,b点溶液中加入Na2SO4溶液的体积为20 mL,则溶液中c(S)= mol·L-1,

则此时溶液中c(Ca2+)= mol·L-1=2.7×10-4 mol·L-1,a与b两点对应溶液中c(Ca2+)之比为 0.003 mol·L-1∶2.7×10-4 mol·L-1=100∶9,

B正确;a点为突跃点,反应恰好生成CaSO4,两者溶液体积相同,故原溶液 c(CaCl2)=0.1 mol·L-1,C错误;CaSO4比CaCO3的溶解度高,前者Ksp数值更大,因此若把0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液换成 0.1 mol·L-1 的Na2CO3溶液,溶液中Ca2+浓度下降得更快,则 -lg c(Ca2+) 值相对较大,图像应在原图像上方,变为图中曲线M所示,D正确。

8.(不定项)常温下,将11.65 g BaSO4粉末置于盛有250 mL蒸馏水的烧杯中,然后向烧杯中加入Na2CO3固体(忽视溶液体积的变化)并充分搅拌,加入Na2CO3固体的过程中,溶液中几种离子的浓度变化曲线如图所示。下列说法中不正确的是(　D　)

A.相同温度时,Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)

B.若使0.05 mol BaSO4全部转化为BaCO3,至少加入1.3 mol Na2CO3

C.BaSO4恰好全部转化为BaCO3时,溶液中离子浓度大小为c(C)>

c(S)>c(OH-)>c(Ba2+)

D.BaSO4在水中的溶解度、Ksp均比在BaCl2溶液中的大

解析:根据图像,C浓度为0时,c(Ba2+)、c(S)都是1×10-5 mol/L,所以Ksp(BaSO4)=1×10-10,碳酸钡饱和溶液中当c(C)=5×10-4 mol/L 时,c(Ba2+)=0.5×10-5 mol/L,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,相同温度时,

Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),A正确;使0.05 mol BaSO4转化为BaCO3,发生的反应为BaSO4+CBaCO3+S,根据图像,Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,

Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,反应的平衡常数K1===

=0.04,若使0.05 mol BaSO4全部转化为BaCO3,则反应生成0.05 mol S,则平衡时n(C)=1.25 mol,则至少需要Na2CO3的物质的量为1.25 mol+0.05 mol=1.3 mol,B正确;0.05 mol BaSO4恰好全部转化为BaCO3时,溶液中存在大量的S,平衡时C的浓度大于S,C水解促进OH-的形成,因此溶液中浓度最小的是Ba2+,因此离子浓度大小关系为 c(C)>c(S)>c(OH-)>c(Ba2+),C正确;BaSO4在BaCl2溶液中由于Ba2+的存在,使沉淀溶解平衡向生成沉淀方向移动,因此在BaCl2溶液中的溶解度变小,Ksp只随温度的改变而改变,无论在水中还是BaCl2溶液中,Ksp是不变的,D错误。

9.(不定项)常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol·L-1的KCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑C2的水解)。已知Ksp(AgCl)数量级为10-10。下列叙述不正确的是(　BD　)

A.图中X线代表的AgCl

B.Ag2C2O4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+C2(aq)的平衡常数为1.0×10-0.71

C.a点表示AgCl的过饱和溶液

D.向c(Cl-)=c(C2)的混合液中滴入AgNO3溶液时,先生成Ag2C2O4沉淀

解析:若曲线X为AgCl的沉淀溶解平衡曲线,则Ksp(AgCl)=c

(Ag+)·c(Cl-)=10-4×10-5.75=10-9.75,则数量级为10-10,若曲线Y为AgCl的沉淀溶解平衡曲线,则Ksp(AgCl)=c(Ag+)×c(Cl-)=10-4×10-2.46=10-6.46,则数量级为10-7,又已知Ksp(AgCl)数量级为10-10,则曲线X为AgCl的沉淀溶解平衡曲线,曲线Y为Ag2C2O4的沉淀溶解平衡曲线,

且Ksp(Ag2C2O4)=c2(Ag+)·c(C2)=(10-4)2×10-2.46=10-10.46,则A正确;

Ag2C2O4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+C2(aq)的平衡常数K==

==109.04,B不正确;a点在曲线X的右方,所以溶液中c(Ag+)·c(Cl-)>Ksp(AgCl),为AgCl的过饱和溶液,C正确;根据图像可知当阴离子浓度相同时,生成AgCl沉淀所需的c(Ag+)小于生成Ag2C2O4沉淀所需的c(Ag+),故向c(Cl-)=c(C2)的混合液中滴入AgNO3溶液时先析出氯化银沉淀,故D不正确。

10.(2022·江西龙海二中模拟)某含镍(NiO)废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质,用此废料提取NiSO4的工艺流程如图1所示:

已知:①有关金属离子生成氢氧化物沉淀时溶液的pH如图2所示。

②25 ℃时,NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5,HF的电离常数Ka=7.2×10-4,

Ksp(MgF2)=7.4×10-11。

(1)加Na2CO3调节溶液的pH至5,得到废渣2的主要成分是　　　　　(填化学式)。 

(2)Mg能与饱和NH4Cl溶液反应产生NH3,请用化学平衡移动原理加以解释:                                                      

(用必要的文字和离子方程式回答)。

(3)25 ℃时,1 mol·L-1的NaF溶液中 c(OH-)=　  (列出计算式即可)

mol·L-1。 

(4)已知沉淀前溶液中c(Mg2+)=1.85×10-3mol·L-1,当除镁率达到99%时,溶液中 c(F-)=　　　　mol·L-1。 

解析:(1)酸浸液中的杂质金属离子有Fe2+、Al3+、Mg2+,H2O2溶液可将Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液的pH为5,根据图2可知,Al3+、Fe3+都形成沉淀。

(3)F-在溶液中发生水解反应F-+H2OHF+OH-,水解常数Kh==,水解平衡时F-近似取1 mol·L-1,c(HF)=c(OH-),则c(OH-)= mol·L-1。

(4)c(Mg2+)·c2(F-)=Ksp,沉淀后c(Mg2+)=1.85×10-5 mol·L-1,

则c2(F-)= mol2·L-2,解得c(F-)=2.0×10-3 mol·L-1。

答案:(1)Fe(OH)3、Al(OH)3

(2)NH4Cl水解反应的方程式为N+H2ONH3·H2O+H+,Mg与H+反应生成H2,使c(H+)减小,促进水解平衡向右移动,生成的NH3·H2O部分分解产生NH3,总反应的离子方程式为Mg+2NMg2++2NH3↑+H2↑

(3)　(4)2.0×10-3

11.(2022·山东聊城二模)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法制备硫酸的催化剂。利用钒钛磁铁矿冶炼后产生的钒渣(主要含FeO·V2O3、Al2O3、SiO2等)生产V2O5的工艺流程如下。

查资料知:①Fe3+在pH=1.9时开始沉淀,pH=3.2时沉淀完全;Al3+在pH=3.2时开始沉淀,pH=4.7时沉淀完全;

②多钒酸盐在水中溶解度较小;NH4VO3微溶于冷水,可溶于热水,不溶于乙醇。

③部分含钒物质在不同pH溶液中的主要存在形式如下:

回答下列问题。

(1)“焙烧”包括氧化和钠化成盐两个过程,氧化的目的是获得V2O5,氧化过程中FeO·V2O3发生反应的化学方程式为 　　　       　;“焙烧”时钒渣与空气逆流混合的目的为　            。

(2)“酸浸”时含V化合物发生反应的离子方程式为　         ;

铝元素在“　　　　”(填操作单元名称)过程中被除去;“滤渣2”的主要成分为　　　           　。 

(3)“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等,洗涤时最好选用的试剂为　　　　(填字母); 

A.冷水 B.热水

C.乙醇 D.NaOH溶液

“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3),若滤液中c()=0.2 mol/L,不考虑溶液体积变化,为使钒元素的沉降率达到98%,至少应调节c(N)

为　　　　mol/L。[已知Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3] 

(4)“煅烧”过程中,部分V2O5可能会被NH3转化成V2O4,同时生成无污染的气体,反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为　      。

解析:(1)结合题中信息,钒渣经过焙烧得到五氧化二钒、氧化铁、

偏铝酸钠、硅酸钠,氧化过程中FeO·V2O3发生反应的化学方程式为4FeO·V2O3+5O22Fe2O3+4V2O5,钒渣与空气逆流混合的目的为增大原料的接触面积,加快反应速率。

(2)酸浸时pH小于1,故V的存在形式为V,反应的离子方程式为V2O5+2H+2V+H2O;铝元素经过转化Ⅰ以铝离子形式存在于滤液中,故在转化Ⅰ中被除去;滤渣2的主要成分为氢氧化铁。

(3)根据题中信息,洗涤时最好采用的试剂为乙醇,故选C;为使钒元素的沉降率达到98%,溶液中剩余的c(V)=0.2×(1-98%) mol/L=

0.004 mol/L,c(N)== mol/L=0.4 mol/L。

(4)“煅烧”过程中,部分V2O5可能会被NH3转化成V2O4,同时生成无污染的气体,故反应的化学方程式为3V2O5+2NH33V2O4+3H2O+N2,氧化产物为N2,还原产物为V2O4,物质的量之比为1∶3。

答案:(1)4FeO·V2O3+5O22Fe2O3+4V2O5　增大原料的接触面积,加快反应速率  (2)V2O5+2H+2V+H2O　转化Ⅰ  Fe(OH)3　(3)C　0.4　(4)1∶3

12.(2022·山西太原二模)某温度下,25 mL含KX和KY的混合溶液,用0.100 0 mol·L-1的硝酸银标准溶液对该混合液进行电位滴定(Y-与H+的反应可以忽略),获得的电动势(E)和硝酸银标准溶液体积(V)的电位滴定曲线如图所示。

已知:Ⅰ.Ag+与Y-反应过程为

①Ag++2Y-[AgY2]-、②[AgY2]-+Ag+2AgY↓

Ⅱ.该温度下,Ksp(AgY)=2×10-16,Ksp(AgX)=2×10-10。

下列说法不正确的是(　B　)

A.若HY为弱酸,则从开始到B点,水的电离程度不断减小

B.原混合溶液中c(KX)=0.020 00 mol·L-1

C.若反应①的平衡常数为K1,反应②的平衡常数为K2,则=(AgY)

D.AgX(s)+Y-(aq)AgY(s)+X-(aq)的平衡常数为106

解析:溶度积小的先生成沉淀,根据已知信息可知,B点生成AgY,若HY为弱酸,KY为弱酸强碱盐,Y-促进水的电离,c(Y-)越大,促进作用越强,从开始到B点,随着硝酸银溶液的加入,溶液中c(Y-)越来越小,水的电离程度不断减小,故A正确;B点KY和AgNO3完全反应生成AgY,则KX和硝酸银完全反应消耗V(AgNO3)=(12.50-5.00) mL=7.50 mL,BC段发生反应Ag++X-AgX↓,则原溶液中c(X-)=0.100 0 mol·L-1×7.5×

10-3 L=7.5×10-4 mol,则c(KX)=7.5×10-4 mol÷0.025 L=

0.030 00 mol·L-1,故B不正确;①的平衡常数K1=,反应②的平衡常数K2=,K1×K2=,Ag++Y-AgY↓,

Ksp(AgY)=c(Ag+)×c(Y-)=,则=(AgY),故C正确;

AgX(s)+Y-(aq)AgY(s)+X-(aq)的平衡常数为==

==106,故D正确。

13.(2022·河南开封模拟)25 ℃时,三种金属氢氧化物的溶解度[纵坐标以溶解金属质量/(mg·L-1)表示]与溶液中pH的关系如图所示。下列说法错误的是(　C　)

A.Cu(OH)2的溶度积比Zn(OH)2的小

B.Ksp[Cu(OH)2]=×10-17

C.反应2AgOH(s)+Cu2+(aq)2Ag+(aq)+Cu(OH)2(s)的平衡常数K=

D.将Zn(OH)2加入pH=10的溶液中,可能发生Zn(OH)2+2OH-Zn+2H2O

解析:由图示信息可知,在pH为小于9的任意值时,Zn2+的物质的量浓度均比Cu2+大得多,故 Cu(OH)2的溶度积比Zn(OH)2的小,A正确;由图示信息可知,pH=7时,Cu2+的浓度为 a mg·L-1,故Ksp[Cu(OH)2]=

c(Cu2+)·c2(OH-)=×(10-7)2=×10-17,B正确;反应2AgOH(s)+

Cu2+(aq)2Ag+(aq)+Cu(OH)2(s)的平衡常数K===

,C错误;由图示信息可知,Zn(OH)2类似于Al(OH)3具有两性,故将 Zn(OH)2 加入pH=10的溶液中,可能发生 Zn(OH)2+2OH-Zn+2H2O,D正确。