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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡第二课时练习
展开第二课时 Ksp相关计算以及图像分析
必备知识基础练
1.某些难溶性铅盐可用作涂料,如秦俑彩绘中使用的铅白(PbCO3)和黄金雨中黄色的PbI2。室温下PbCO3和PbI2在不同的溶液中分别达到溶解平衡时-lg c(Pb2+)与-lg c(CO)或-lg c(I-)的关系如图所示,且PbCO3更难溶。下列说法正确的是( )
A.Ksp(PbCO3)为1.0×10-26.2
B.p点对应的是PbCO3不饱和溶液
C.往PbI2悬浊液中加入Na2CO3溶液,黄色沉淀转变成白色
D.往浓度相同的Na2CO3、NaI混合溶液中滴入Pb(NO3)2溶液先产生黄色沉淀
2.某温度时,CuS、MnS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.该温度下,Ksp(CuS)小于Ksp(MnS)
B.a点对应的Ksp等于b点对应的Ksp
C.在含有CuS和MnS固体的溶液中c(Cu2+)∶c(Mn2+)=2×10-23
D.向CuSO4溶液中加入MnS固体不会发生反应
3.某温度下25 mL含KCl和KCN的溶液,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(CN-与H+的反应可以忽略),获得电动势(E)和硝酸银标准溶液体积(V)的电位滴定曲线如图所示,曲线上的转折点即为化学计量点。
已知:Ⅰ、Ag+与CN-反应过程为:
①Ag++2CN-===[Ag(CN)2]-、
②[Ag(CN)2]-+Ag+===2AgCN↓
Ⅱ、该温度时,Ksp(AgCN)=2×10-16,
Ksp(AgCl)=2×10-10。
下列说法不正确的是( )
A.V1=5.00,B点时生成AgCN
B.c(KCN)=0.020 00 mol·L-1,
c(KCl)=0.030 00 mol·L-1
C.反应①的平衡常数为K1,反应②的平衡常数为K2,则K1×K2=K(AgCN)
D.C点时,溶液中=106
4.室温下,用0.5 mol·L-1Na2CO3溶液浸泡CaSO4粉末,一段时间后过滤,向滤渣中加稀醋酸,产生气泡。已知Ksp(CaSO4)=5×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是( )
A.0.5 mol·L-1Na2CO3溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+c(H2CO3)
B.反应CaSO4(s)+CO(aq)⇌CaCO3(s)+SO(aq)正向进行,需满足>×104
C.过滤后所得清液中一定存在:c(Ca2+)=且c(Ca2+)≤
D.滤渣中加入醋酸发生反应的离子方程式:CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
5.往含Cu2+和Fe2+的稀溶液中滴入Na2S溶液,产生沉淀的质量M(沉淀)与加入Na2S溶液体积的关系如图所示。已知:Ksp(CuS)=1.3×10-36,Ksp(FeS)=6.3×10-18。则原溶液中c(Cu2+)/c(Fe2+)比值为( )
A. B.
C. D.
6.已知相同温度下,Ksp(BaSO4)
下列说法正确的是( )
A.曲线①代表BaCO3的沉淀溶解曲线
B.该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.0×10-10
C.加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点
D.c(Ba2+)=10-5.1时两溶液中=10y2-y1
7.某兴趣小组进行下列实验:
①将0.1 mol·L-1 MgCl2溶液和0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到浊液
②取少量①中浊液,滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,出现红褐色沉淀
③将①中浊液过滤,取少量白色沉淀,滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,白色沉淀变为红褐色沉淀
④另取少量白色沉淀,滴加饱和NH4Cl溶液,沉淀溶解
下列说法中不正确的是( )
A.将①中所得浊液过滤,所得滤液中含少量Mg2+
B.①中浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH-(aq)
C.实验②和③均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶
D.NH4Cl溶液中的NH可能是④中沉淀溶解的原因
8.湿法提银工艺中,浸出的Ag+需加入Cl-进行沉淀。25 ℃时,平衡体系中含Ag微粒的分布系数δ[如δ(AgCl)=]随lg c(Cl-)的变化曲线如图所示。已知:lg[Ksp(AgCl)]=-9.75。下列叙述错误的是( )
A.AgCl溶解度随c(Cl-)增大而不断减小
B.沉淀最彻底时,溶液中c(Ag+)=10-7.21mol·L-1
C.当c(Cl-)=10-2mol·L-1时,溶液中c(AgCl)>c(Ag+)>c(AgCl)
D.25 ℃时,AgCl+Cl-⇌AgCl的平衡常数K=100.2
9.25 ℃,将0.1 mol BaSO4粉末置于盛有500 mL蒸馏水的烧杯中,然后烧杯中加入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,下列说法中正确的是( )
A.25 ℃,Ksp(BaSO4)=1.5×10-9
B.BaSO4在水中的溶解度、Ksp均比在BaCl2溶液中的大
C.反应BaSO4(s)+CO(aq)BaCO3(s)+SO(aq)的K1=0.4
D.若使0.1 mol BaSO4全部转化为BaCO3,至少要加入2.6 mol Na2CO3
10.室温下,将0.3 mol BaSO4加入5 L 1 mol·L-1Na2CO3溶液中,不考虑体积变化,达到平衡时,c(SO)=0.02 mol·L-1,下列说法错误的是( )
A.有BaCO3沉淀生成
B.依据题干信息可推出:Ksp[BaSO4]
D.向溶液中继续加入少量蒸馏水,BaCO3沉淀减少
11.某电子厂排放的酸性废液中含有Fe3+、Cu2+、Fe2+和Cl-等离子,以这种废液为原料设计制备高纯Fe2O3的工艺流程如图所示(部分操作和条件略)。已知:①HCl(浓)+FeCl3⇌HFeCl4 (易溶于有机溶剂)②Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38,lg 2≈0.3。下列说法不正确的是( )
A.反应1所发生的反应中存在氧化还原反应
B.在反萃取过程中利用了平衡移动原理,可用水作为反萃取剂
C.氨水的作用是调节pH使Fe3+沉淀,相关反应离子方程式为:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
D.为使Fe3+沉淀完全(浓度小于1×10-5mol·L-1),需调节溶液pH>3.3
12.已知25 ℃时,H2CrO4的Ka2=3.2×10-7,BaCO3的Ksp=2.5×10-9,BaCrO4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.向m点的悬浊液中通入HCl,能使m点沿mp线向p点方向移动
B.通过蒸发可使q点溶液向p点移动
C.25 ℃时:BaCrO4(s)+CO(aq)⇌BaCO3(s)+CrO(aq)的K=6.4×10-2
D.n点时,沉淀溶解的速率大于沉淀生成的速率
关键能力综合练
一、选择题:每小题只有一个选项符合题意。
1.25 ℃,已知FeS能与稀硫酸反应生成H2S气体,而CuS不溶于稀硫酸,下列说法正确的是( )
A.Ksp(FeS)>Ksp(CuS)
B.Ksp(FeS)
D.在FeS、CuS的饱和溶液中加入稀硫酸Ksp(FeS)与Ksp(CuS)均发生变化
2.已知25 ℃时,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(AgI)=8.3×10-17,将AgBr与AgI的饱和溶液等体积混合,再向混合液中加入足量的浓硝酸银溶液,充分反应,下列说法正确的是( )
A.AgBr与AgI的饱和溶液等体积混合时无现象
B.25 ℃时,AgBr在 NaBr溶液中的溶解度大于其在纯水中的溶解度
C.加入足量的浓硝酸银溶液后生成AgI沉淀物质的量少于AgBr沉淀
D.25 ℃时,AgI在饱和NaI溶液中的Ksp比在纯水中的Ksp小
3.用0.100 mol·L-1AgNO3溶液滴定50.00 mL 0.050 0 mol·L-1NaCl溶液的滴定曲线如图所示,图中c点坐标为(25,4.8)。则下列有关描述错误的是( )
A.根据数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10
B.c点之前是AgCl沉淀的生成过程,c点之后是AgCl溶解平衡的移动过程
C.相同实验条件下,若改为0.050 0 mol·L-1NaBr溶液,反应终点c向b方向移动
D.相同实验条件下,若改为0.040 0 mol·L-1NaCl溶液,反应终点c移到a
4.往含I-和Cl-的稀溶液中滴入AgNO3溶液,产生沉淀的质量m(沉淀)与加入AgNO3溶液体积的关系如图所示。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.
5.t℃时,已知PdI2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,PdI2的Ksp=7×10-9
B.图中a点对应的溶液是饱和溶液,b、d两点对应的溶液都是不饱和溶液
C.向a点的溶液中加入少量NaI固体,有PdI2固体析出
D.要使d点移动到b点可以降低温度
6.一定温度下,AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中,c(Ag+)和c(Cl-)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.a、b、c三点对应的Ksp相等
B.d点的溶液为AgCl的不饱和溶液
C.AgCl在c点的溶解度比b点的大
D.AgCl溶于水形成的饱和溶液中,c(Ag+)=c(Cl-)
7.一定温度下,三种碳酸盐MCO3(M2+:Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知:pM=-lg c(M2+),p(CO)=-lg c(CO)。下列说法不正确的是( )
A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次减小
B.a点可表示MnCO3的饱和溶液,且c(Mn2+)=c(CO)
C.b点可表示CaCO3的饱和溶液,且c(Ca2+)
A.Ksp(Ag2C2O4)的数量级等于10-10
B.a点表示Ag2C2O4的不饱和溶液
C.向c(Cl-)=c(C2O)的混合液中滴入AgNO3溶液时,先生成AgCl沉淀
D.Ag2C2O4(s)+2Cl-(aq)⇌2AgCl(s)+C2O (aq)的平衡常数K=109.04
二、非选择题
9.已知下列物质在20 ℃时的Ksp见下表,试回答下列问题:
化学式
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
Ag2CrO4
颜色
白色
浅黄色
黄色
黑色
砖红色
Ksp
2.0×
10-10
5.4×
10-13
8.3×
10-17
2.0×
10-48
2.0×
10-12
(1)20 ℃时,上述五种银盐饱和溶液中,Ag+物质的量浓度由大到小的顺序是____________。
(2)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,当两种沉淀共存时,=____________。
(3)测定水体中氯化物的含量,常用标准硝酸银法进行滴定,滴定时,应加入的指示剂是________(填字母)。
A.KBr B.KI
C.K2S D.K2CrO4
10.T1、T2两种温度下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)T1________T2 (填“>”“<”或“=”),T2温度时Ksp(BaSO4)=________________。
(2)根据T1温度时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固体可由a点变为b点
B.T1温度下,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.蒸发溶剂可能由d点变为T1曲线上a、b之间(不含a、b)的某一点
D.升温可由b点变为d点
(3)T2温度时,现有0.2 mol的BaSO4沉淀,每次用1 L饱和Na2CO3溶液(浓度为1.7 mol·L-1)处理。若使BaSO4中的SO全部转化到溶液中,需要反复处理________次[提示:BaSO4(s)+CO(aq)⇌BaCO3(s)+SO(aq) K=,Ksp(BaCO3)=1.19×10-7]。
学科素养升级练
1.室温时,用0.100 mol·L-1的标准AgNO3溶液滴定15.00 mL浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通过电位滴定法获得lg c(Ag+)与V(AgNO3)的关系曲线如图所示[忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17]。下列说法正确的是( )
A.a点:有白色沉淀生成
B.原溶液中I-的浓度为0.100 mol·L-1
C.b点:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)
D.当Br-沉淀完全时,已经有部分Cl-沉淀
2.常温下,Ksp(ZnS)=1.6×10-24 ,Ksp(FeS)=6.4×10-18,其中FeS为黑色晶体,ZnS是一种白色颜料的组成成分。下列说法不正确的是( )
A.向FeS悬浊液中通入少量HCl,Ksp(FeS)不变
B.向物质的量浓度相等的FeCl2和ZnCl2混合液中滴加Na2S溶液,先产生白色沉淀
C.在ZnS的饱和溶液中,加入FeCl2溶液,可能产生FeS沉淀
D.常温下,反应FeS(s)+ Zn2+ (aq)⇌ZnS(s)+Fe2+ (aq)的平衡常数K=4.0×10-6
3.向湿法炼锌的电解液中同时加入Cu和CuSO4,可生成CuCl沉淀除去Cl-,反应原理如下:
Cu(s)+Cu2+(aq)⇌2Cu+(aq) ΔH1=a kJ·mol-1
Cl-(aq)+Cu+(aq)⇌CuCl(s) ΔH2=b kJ·mol-1
(1)反应Cu(s)+Cu2+(aq)+2Cl-(aq)⇌2CuCl(s) ΔH=________。
(2)实验测得电解液pH对溶液中残留c(Cl-)的影响如上图所示。当pH=7时,溶液中c(Cu+)=________。
(3)兴趣小组在CuCl2溶液中加入过量KI固体,观察到有白色沉淀生成。推测该白色沉淀中一定含有的物质是________,原因是____________________________。(已知常温下CuCl、CuI、CuI2的相关信息见表)
物质
CuCl
CuI
CuI2
Ksp
1.7×10-7
1.3×10-12
-
颜色
白色
白色
金黄色
4.锑(Sb)是第五周期VA族元素,三氧化二锑是一种两性氧化物,俗称锑白,不溶于水,可用作白色颜料、油漆和塑料阻燃剂。以脆硫铅锑矿(主要成分为Pb4FeSb6S14)为原料制备锑白的工艺流程如图所示。
已知常温下,溶液中金属阳离子开始沉淀、完全沉淀的pH如表所示:
金属离子
Pb2+
Sb3+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀的pH
7.04
0.53
7.0
1.9
完全沉淀的pH
9.04
2.05
9.0
3.2
回答下列问题:
(1)Pb4FeSb6S14中各元素的化合价均为整数,已知铅元素为+2价,则铁元素的化合价为________,X的成分是________。
(2)氧化过程中,反应后锑为最高价态,则参加反应的n(Pb4FeSb6S14)∶n(Cl2)=__________;还原过程中发生多个反应,其中之一是Fe3+被还原为Fe2+,将Fe3+还原为Fe2+的目的是________________________。
(3)常温下,Fe(OH)2的Ksp为________(当溶液中某离子浓度c≤1×10-5mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全)。
(4)水解过程中加入热水的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
写出生成Sb(OH)2Cl的离子方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)写出加入氨水后SbOCl发生反应的化学方程式__________________________。
第二课时 Ksp相关计算以及图像分析
必备知识基础练
1.答案:C
解析:PbCO3更难溶,说明相同铅离子浓度,碳酸根浓度更小,比较p、q两点得到q点的离子浓度更小即q点横坐标为碳酸根离子浓度,因此L2曲线为PbCO3的溶解曲线,Ksp(PbCO3)=1×10-13.1,故A错误;p点碳酸根浓度大于q点碳酸根浓度,因此p对应的是PbCO3过饱和溶液,故B错误;根据图中信息得到Ksp(PbCO3)=1×10-13.1,Ksp(PbI2)=1×(1×10-4)2=1×10-8,往PbI2悬浊液中加入Na2CO3溶液,会生成碳酸铅即黄色沉淀转变成白色,故C正确;根据图中信息得到Ksp(PbCO3)=1×10-13.1,Ksp(PbI2)=1×(1×10-4)2=1×10-8,往浓度相同的Na2CO3、NaI混合溶液中滴入Pb(NO3)2溶液,碳酸钠所需的铅离子浓度小于碘化钠所需的铅离子浓度,因此先产生白色沉淀,故D错误。
2.答案:D
解析:由图可知,CuS的Ksp=c(Cu2+)·c(S2-)=0.01×6×10-34=6×10-36,MnS的Ksp=c(Mn2+)·c(S2-)=0.01×3×10-11=3×10-13,所以Ksp(CuS)小于Ksp(MnS),故A正确;Ksp只与温度和难溶电解质本身有关,a和b都是CuS的饱和溶液,所以a点对应的Ksp等于b点对应的Ksp,故B正确;在含有CuS和MnS固体的溶液中c(Cu2+)∶c(Mn2+)===2×10-23,故C正确;向CuSO4溶液中加入MnS固体,由于Ksp(CuS)远远小于Ksp(MnS),所以MnS会转化为CuS,发生的反应为:Cu2++MnS===CuS+Mn2+,故D错误。
3.答案:C
解析:溶度积常数表达式相同时,溶度积小的先生成沉淀,曲线上的转折点即为化学计量点,结合方程式知,B点生成AgCN,B点消耗硝酸银溶液体积是A点2倍,则V1=5.00,A正确;A点生成[Ag(CN)2]-,V(KCN)=10V(AgNO3),则c(KCN)=c(AgNO3)=×0.100 0 mol·L-1=0.020 00 mol·L-1,B点KCN完全和AgNO3反应生成AgCN,V1=5.00,则KCl和硝酸银完全反应消耗V(AgNO3)=(12.50-5.00)mL=7.50 mL,和KCl反应10V(AgNO3)=3V(KCl),则c(KCl)=0.3c(AgNO3)=0.3×0.100 0 mol·L-1=0.030 00 mol·L-1,B正确;①的平衡常数为K1=,反应②的平衡常数为K2=,K1×K2=,Ag++CN-===AgCN,Ksp(AgCN)=c(Ag+)×c(CN-)=,C错误;C点溶液中====106,D正确。
4.答案:C
解析:0.5 mol·L-1Na2CO3溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3),A错误;该反应的平衡常数K=====×104,当浓度商<K时,反应正向进行,B错误;上层清液为碳酸钙的保和溶液,所以清液中满足c(Ca2+)=,由于未知硫酸钙沉淀是否完全转化为碳酸钙沉淀,所以清液为硫酸钙的不饱和溶液或饱和溶液,则c(Ca2+)≤,C正确;醋酸为弱酸,不能拆成离子形式,D错误。
5.答案:C
解析:溶液中的反应为S2-+Cu2+===CuS↓,S2-+Fe2+===FeS↓,由图像及Ksp(CuS)=1.3×10-36,Ksp(FeS)=6.3×10-18可知,先生成硫化铜沉淀后生成硫化亚铁沉淀,加入V1体积Na2S溶液时,铜离子沉淀完全,则n(Cu2+)=n(S2-)=c(S2-)×V1,加入V2体积的Na2S溶液时,Fe2+沉淀完全,则n(Fe2+)=n(S2-)=c(S2-)×(V2-V1),体积相同,浓度之比等于物质的量之比,所以原溶液中c(Cu2+)/c(Fe2+)==。故选C。
6.答案:B
解析:BaCO3、BaSO4均为难溶物,饱和溶液中-lg[c(Ba2+)]+{-lg[c(SO)]}=-lg[c(Ba2+)×c(SO)]=-lg[Ksp(BaSO4)],同理可知溶液中-lg[c(Ba2+)]+{-lg[c(CO)]}=-lg[Ksp(BaCO3)],因Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),则-lg[Ksp(BaCO3)]<-lg[Ksp(BaSO4)],由此可知曲线①为-lg[c(Ba2+)]与-lg[c(SO)]的关系曲线,曲线②为-lg[c(Ba2+)]与-lg[c(CO)]的关系曲线。
由题可知,曲线上的点均为饱和溶液中微粒浓度关系,由上述分析可知,曲线①为BaSO4的沉淀溶解曲线,选项A错误;曲线①为BaSO4溶液中-lg[c(Ba2+)]与-lg[c(SO)]的关系曲线,由图可知,当溶液中-lg[c(Ba2+)]=3时,-lg[c(SO)=7,则-lg[Ksp(BaSO4)]=7+3=10,因此Ksp(BaSO4)=1.0×10-10,选项B正确;向饱和BaCO3溶液中加入适量BaCl2固体后,溶液中c(Ba2+)增大,根据温度不变则Ksp(BaCO3)不变可知,溶液中c(CO)将减小,因此a点将沿曲线②向左上方移动,选项C错误;由图可知,当溶液中c(Ba2+)=10-5.1时,两溶液中==10y1-y2,选项D错误。
7.答案:C
解析:将0.1 mol·L-1的MgCl2溶液和0.5 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合得到氢氧化镁悬浊液和氯化钠以及剩余氢氧化钠的混合物,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)⇌2OH-(aq)+Mg2+(aq)。
将①中所得浊液氢氧化镁过滤,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)⇌2OH-(aq)+Mg2+(aq),所得滤液中含少量Mg2+,故A正确;①中浊液中存在氢氧化镁,存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)⇌2OH-(aq)+Mg2+(aq),故B正确;实验②中是剩余的氢氧化钠和氯化铁之间反应生成氢氧化铁的缘故,不能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶,实验③中氢氧化镁沉淀转化为红褐色的氢氧化铁沉淀,发生的反应为3Mg(OH)2(s)+2Fe3+(aq)⇌2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq),故C错误;氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2⇌2OH-+Mg2+,加氯化铵会和氢氧根离子之间反应,所以平衡正向移动沉淀溶解,故D正确。
8.答案:A
解析:由图可知开始的时候氯化银的溶解度随着c(Cl-)增大而不断减小,但是当氯离子浓度增大的一定程度的时候,随着c(Cl-)增大溶液中的银离子和氯离子形成络离子,而溶解度增大,A错误;沉淀最彻底时即银离子以氯化银的形式存在,而且氯化银最多的时候,就是沉淀最彻底时,由图可知此时c(Cl-)=10-2.54,由lg[Ksp(AgCl)]=-9.75可知,Ksp(AgCl)=10-9.75,则此时c(Ag+)=10-7.21mol·L-1,B正确;当c(Cl-)=10-2mol·L-1时,图中横坐标为-2,由图可知,此时c(AgCl)>c(Ag+)>c(AgCl),C正确;AgCl+Cl-⇌AgCl的平衡常数K=,则在图中横坐标为-0.2时AgCl与AgCl相交,即其浓度相等,则其比值为1,此时常数K==100.2,D正确。
9.答案:D
解析:根据题中信息,向硫酸钡中加入碳酸钠,生成碳酸钡沉淀,钡离子浓度降低,硫酸根浓度增大,因此P曲线为硫酸根,N曲线为钡离子。
当碳酸根浓度为0时,c(Ba2+)=c(SO)=1.0×10-5mol·L-1,25 ℃,Ksp(BaSO4)=1×10-10,故A错误;BaSO4在水中的溶解度比在BaCl2溶液中的大,但Ksp在水中或BaCl2溶液中都一样大,故B错误;Ksp(BaSO4)=1×10-10,在N点Ksp(BaCO3)=0.5×10-5×5×10-4=2.5×10-9,在反应BaSO4(s)+CO(aq)BaCO3(s)+SO(aq)的K1====0.04,故C错误;若使0.1 mol BaSO4全部转化为BaCO3,先沉淀需要0.1 mol碳酸钠,此时溶液中c(SO)===0.2 mol·L-1,则此时c(Ba2+)===5×10-10mol·L-1,则此时c(CO)===5 mol·L-1,则需要的n(Na2CO3)=5 mol·L-1×0.5 L=2.5 mol,因此至少要加入2.5 mol+0.1 mol=2.6 mol Na2CO3,故D正确。
10.答案:B
解析:因为硫酸钡为难溶物,若不发生反应:BaSO4(s)+CO(aq)⇌BaCO3(s)+SO(aq),则硫酸根离子的浓度不会达到0.02 mol·L-1,故必有BaCO3沉淀生成,A正确;由题可知,硫酸钡可以转化为碳酸钡,但由于加入的碳酸钠溶液浓度较大,故无法得出Ksp[BaSO4]和Ksp[BaCO3]的相对大小,B错误;BaCO3溶液中存在平衡:BaCO3(s)⇌Ba2+(aq)+CO(aq),加入碳酸钠固体,增大了碳酸根离子的浓度,平衡逆向移动,故BaCO3沉淀增多,C正确;沉淀溶解平衡BaCO3(s)⇌Ba2+(aq)+CO(aq),加水时,会有更多的碳酸钡溶解,故BaCO3沉淀减少,D正确。
11.答案:C
解析:反应1为氯气氧化二价铁离子变成三价铁离子,属于氧化还原反应,所以所发生的反应中存在氧化还原反应,故A正确;反萃取中,即HFeCl4⇌HCl(浓)+FeCl3,将HFeCl4从有机相中反萃取出来,氯化氢、氯化铁易溶于水,可用作反萃取剂,使HFeCl4⇌HCl(浓)+FeCl3右向进行,所以在反萃取过程中利用了平衡移动原理,故B正确;氨水的作用是调节pH使Fe3+沉淀,氨水为弱碱,不能拆成离子形式,故C错误;根据Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38,三价铁离子完全沉淀时(浓度小于1×10-5mol·L-1),则c(OH-)>2×10-11mol·L-1,所以为使Fe3+沉淀完全,需调节溶液pH>3.3,故D正确。
12.答案:C
解析:BaCrO4在水中的沉淀溶解平衡:BaCrO4(s)⇌Ba2+(aq)+CrO(aq),根据图像,m、p为平衡点,n、q不在平衡曲线上,其中n点在曲线上方,有c(Ba2+)·c(CrO)>Ksp,q点在曲线下方,有c(Ba2+)·c(CrO)<Ksp,结合溶解平衡的影响因素分析解答。
m为平衡点,BaCrO4(s)⇌Ba2+(aq)+CrO(aq),向m点的悬浊液中通入HCl,H2CrO4的Ka2=3.2×10-7,存在CrO+H+⇌HCrO,使得CrO浓度减小,平衡正向移动,c(Ba2+)增大,能使m点沿曲线向m点左上方移动,选项A错误;q点在曲线下方,有c(Ba2+)·c(CrO)<Ksp,蒸发后,c(Ba2+)和c(CrO)均增大,可使q点溶液向p点右下方移动,选项B错误;常温下,BaCrO4(s)+CO(aq)⇌BaCO3(s)+CrO(aq)的K=====6.4×10-2,选项C正确;n点在曲线上方,有c(Ba2+)·c(CrO)>Ksp,沉淀溶解的速率小于沉淀生成的速率,选项D错误。
关键能力综合练
1.答案:A
解析:CuS的溶解度较小,将CuS投入到稀硫酸溶液中,CuS溶解电离出的S2-不足以与H+发生反应生成H2S,而将FeS投入到稀硫酸后可以得到H2S气体,说明FeS在稀硫酸中电离的c(S2-)大于CuS在稀硫酸中电离的c(S2-),故Ksp(FeS)>Ksp(CuS),A正确,B错误;虽然Ksp的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力,但是通过题干的信息,可以从其他的实验方法得知Ksp(FeS)与Ksp(CuS)的大小,C错误;Ksp只与温度有关,只要温度不变Ksp不变,在FeS、CuS的饱和溶液中加入稀硫酸,Ksp(FeS)与Ksp(CuS)均不发生变化,D错误。
2.答案:C
解析:饱和AgBr溶液中:c(Ag+)=c(Br-)== mol·L-1,饱和AgI溶液中:c(Ag+)=c(I-)== mol·L-1,等体积混合所得混合液中:c(Ag+)= mol·L-1,c(Br-)= mol·L-1,c(I-)= mol·L-1,此时Qc(AgI)= mol·L-1× mol·L-1>=1.95×10-15>Ksp(AgI),故此时会有AgI黄色固体析出,Qc(AgBr)= mol·L-1× mol·L-1<=1.95×10-13<Ksp(AgBr),故此时不会析出AgBr沉淀,综上所述,AgBr与AgI饱和溶液等体积混合后会析出黄色沉淀,A错误;根据沉淀溶解平衡AgBr(s)⇌Ag+(aq)+Br-(aq),知在NaBr溶液中,该平衡逆向移动,AgBr溶解度减小,故AgBr在NaBr溶液中溶解度小于其在纯水中溶解度,B错误;由于Ksp(AgI)<Ksp(AgBr),故饱和溶液中c(Br-)>c(I-),当加入足量浓AgNO3溶液,Br-、I-基本上完全沉淀,故生成AgBr物质的量多于生成AgI物质的量,C正确;溶度积只受温度影响,温度不变,溶度积不变,D错误。
3.答案:D
解析:到达滴定终点时曲线斜率突变,图中c点为滴定终点,此处- lg c(Cl-)=4.8,达到沉淀溶解平衡时,c(Ag+)=c(Cl-)=10-4.8 mol·L-1,所以根据曲线数据计算可知Ksp (AgCl)的数量级为10-10,故A正确;曲线上的点是沉淀溶解平衡的平衡点,Qc=c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl), c点之前是AgCl沉淀的生成过程,c点之后是AgCl溶解平衡的移动过程,故B正确;AgBr比AgCl更难溶,达到沉淀溶解平衡时Br-的浓度更低,则-lg c(Br- )值更大,消耗AgNO3溶液的体积不变,Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),当滴加等量的银离子时,溶液中c(Br-)<c(Cl-),反应终点c向b方向移动,故C正确;溶度积常数只随温度改变而改变,改变滴定反应液浓度不改变溶度积常数,所以相同实验条件下,若改为0.040 0 mol·L-1Cl-,则所需AgNO3溶液体积就变为mL=20 mL,故D错误。
4.答案:A
解析:由Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.5×10-16,可知AgI更难溶,则先生成AgI沉淀,则0~V1消耗的硝酸银发生I-+Ag+===AgI↓,V1~V2发生Cl-+Ag+===AgCl↓,n(I-)=V1c(AgNO3),n(Cl-)=(V2-V1)c(AgNO3),因氯离子、碘离子在同一溶液中,所以原溶液中c(I-)/c(Cl-)的比值为 V1/(V2-V1),故选A。
5.答案:C
解析:在t℃时PdI2的Ksp=c(Pd2+)·c2(I-)=7×10-5 mol·L-1×(1×10-4 mol·L-1)2=7×10-13,A错误;图中曲线上的点对应的溶液达到沉淀溶解平衡,曲线上方的点对应的溶液过饱和,曲线下方的点对应的溶液不饱和,即a点是饱和溶液,b点是不饱和溶液,d点是过饱和溶液,B错误;向a点的溶液中加入少量NaI固体,碘离子浓度增大,PdI2的沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动,有PdI2固体析出,C正确;PdI2沉淀溶解过程吸热,要使d点移动到b点,即使过饱和溶液变为不饱和溶液,应升高温度,若降低温度,沉淀溶解平衡向放热的方向移动,即向生成沉淀的方向移动,仍为饱和溶液,D错误。
6.答案:C
解析:由于Ksp仅仅是温度的函数,a、b、c三点均在溶解平衡曲线上,温度相同,故对应的Ksp相等,A正确;由图示可知,d点在溶解平衡曲线的下面,故d点的溶液为AgCl的不饱和溶液,B正确;c(Cl-)或c(Ag+)越大抑制AgCl的溶解程度越大,使其溶解度降低越大,c点时c(Cl-)大,所以c点抑制AgCl的溶解程度大,即AgCl在c点的溶解度比b点的小,C错误;AgCl溶于水产生溶解平衡:AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq),故形成的饱和溶液中c(Ag+)=c(Cl-),D正确。
7.答案:C
解析:pM、p(CO)越大,则c(M2+)、c(CO)越小,Ksp越小,根据题图,可以判断MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次减小,A正确;a点在MnCO3的沉淀溶解平衡曲线上,表示MnCO3的饱和溶液,且p(M2+)=p(CO),则c(Mn2+)=c(CO),B正确;b点在CaCO3的沉淀溶解平衡曲线上,表示CaCO3的饱和溶液,p(Ca2+)<p(CO),则c(Ca2+)>c(CO),C错误;c点在MgCO3的沉淀溶解平衡曲线上方,则c(Mg2+)·c(CO)
解析:由AgCl和Ag2C2O4的Ksp的表达式可知,一定温度下,处于AgCl的沉淀溶解平衡的溶液中,c(Ag+)与c(Cl-)呈反比关系,而处于Ag2C2O4的沉淀溶解平衡的溶液中,c2(Ag+)与c(C2O)呈反比关系,结合图像可知,X代表AgCl,Y代表Ag2C2O4,Ksp(AgCl)=10-4×10-5.75=10-9.75,Ksp(Ag2C2O4)=(10-4)2×10-2.46=10-10.46,据此分析解答。
从图像看出,当c(C2O)=10-2.46mol·L-1,c(Ag+)=10-4mol·L-1,Ksp(Ag2C2O4)=(10-4)2×10-2.46=1×10-10.46=10-0.46×10-10≈0.347×10-10≈3.47×10-11,故它的数量级等于10-11,故A错误;a 点时c(Ag+)比Ag2C2O4溶解平衡曲线上的c(Ag+)小,所以a点表示Ag2C2O4的不饱和溶液,故B正确;设c(Cl-)=c(C2O)=1 mol·L-1,混合液中滴入AgNO3溶液时,生成Ag2C2O4沉淀所需c(Ag+)==10-5.23 mol·L-1,生成AgCl沉淀所需c(Ag+)=10-9.75 mol·L-1,显然生成AgCl沉淀需要的c(Ag+)小,先形成AgCl沉淀,故C正确;Ag2C2O4(s)+2Cl-(aq)⇌2AgCl(s)+C2O (aq) 的平衡常数为==109.04,故D正确。
9.答案:(1)Ag2CrO4>AgCl>AgBr>AgI>Ag2S
(2)2.7×10-3
(3)D
解析:(1)AgCl饱和溶液中,Ag+物质的量浓度=×10-5(mol·L-1);AgBr饱和溶液中,Ag+物质的量浓度=×10-6.5(mol·L-1);AgI饱和溶液中,Ag+物质的量浓度=×10-8.5(mol·L-1);Ag2S饱和溶液中,Ag+物质的量浓度2×=×10-16(mol·L-1);Ag2CrO4饱和溶液中,Ag+物质的量浓度2×=×10-4(mol·L-1);则Ag+物质的量浓度由大到小的顺序是Ag2CrO4>AgCl>AgBr>AgI>Ag2S。(2)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,当两种沉淀共存时,====2.7×10-3。(3)测定水体中氯化物的含量,常用标准硝酸银法进行滴定,滴定至终点时,溶液是AgCl的饱和溶液,为了明显判断最后一滴过量的硝酸银,加入的指示剂应符合现象明显、生成物饱和溶液的Ag+物质的量浓度比AgCl更大的要求,故选D。
10.答案:(1)< 5.0×10-9 (2)ABC (3)3
解析:(1)温度越高,BaSO4的溶解度越大,T1温度下BaSO4的溶度积较小,所以T1
(1.7-x) mol·L-1x mol·L-1
根据K====≈0.042,解得x=0.069,处理次数≈3,所以至少要反复处理3次。
学科素养升级练
1.答案:D
解析:从Ksp(AgCl)=1.8×10-10、Ksp(AgBr)=5.4×10-13、Ksp(AgI)=8.5×10-17可以看出,往15.00 mL浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液中滴加标准AgNO3溶液,先生成AgI沉淀,再生成AgBr沉淀,最后生成AgCl沉淀。V(AgNO3)=4.50 mL时,Cl-、Br-和I-全部生成沉淀,则Cl-、Br-和I-三种离子的浓度和为=0.03 mol·L-1,c(Cl-)=c(Br-)=c(I-)=0.01 mol·L-1。
由题给数据可以看出,Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),所以先生成AgI沉淀,a点:有黄色沉淀生成,A不正确;由分析可知,原溶液中I-的浓度为0.010 0 mol·L-1,B不正确;在b点,AgNO3溶液过量,则c(Ag+)最大,依据溶度积常数可确定:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-),所以c(Ag+)>c(Cl-)>c(Br-)>c(I-),C不正确;当Br-沉淀完全时,c(Ag+)=mol·L-1=5.4×10-8mol·L-1,此时c(Ag+)·c(Cl-)=5.4×10-10,大于Ksp(AgCl),所以已经有部分Cl-沉淀,D正确。
2.答案:D
解析:Ksp(FeS)只与温度有关,温度不变,Ksp(FeS)不变,A正确;Ksp(ZnS)<Ksp(FeS),根据Ksp小的先沉淀可知,先产生ZnS白色沉淀,B正确;在ZnS的饱和溶液中,加入FeCl2溶液,由于FeCl2浓度未知,则Qc(FeS)可能大于Ksp(FeS),故可能产生FeS沉淀,C正确;反应FeS(s)+Zn2+(aq)⇌ZnS(s)+Fe2+(aq)的平衡常数K====4.0×106,D错误。
3.答案:(1)(a+2b) kJ·mol-1 (2)1.7×10-5mol·L-1 (3)CuI Cu2+与I-反应生成Cu+,因Ksp(CuI)
(5)2SbOCl+2NH3·H2O===Sb2O3+2NH4Cl+H2O
解析:脆硫铅锑矿粉(主要成分为Pb4FeSb6S14)为原料,加入水,通入氯气氧化得到浸出液和含硫、PbCl2滤渣,浸出液溶质主要是SbCl5、SbCl3、FeCl3;再加锑粉发生还原反应将Sb5+还原为Sb3+,同时将Fe3+还原为Fe2+避免Fe3+与Sb3+一起沉淀,然后加入热水水解,并过滤得到滤液FeCl2等和含锑沉淀,然后加入氨水,过滤得到锑白,经过洗涤干燥得到纯净物,据此分析。
(1)锑是第ⅤA族元素,其主要化合价为+3、+5,硫为-2价,由化合物中各元素化合价代数和等于0,可求出铁为+2价,根据流程图中各操作过程中涉及物质可知X是单质硫。(2)氧化过程中,1 mol Cl2可得到2 mol电子,矿石中Fe2+转化为Fe3+、Sb3+转化为Sb5+、S2-转化为S,则1 mol Pb4FeSb6S14失去的电子为(1×1+6×2+14×2)mol=41 mol,由得失电子守恒原理得n(Pb4FeSb6S14)∶n(Cl2)=2∶ 41。由表中各离子形成沉淀时溶液的pH可知,Sb3+完全沉淀时,Fe3+也有部分沉淀,但Fe2+尚未开始形成沉淀,故将Fe3+还原为Fe2+的目的是避免Fe3+与Sb3+一起形成沉淀。(3)当溶液中c(Fe2+)=1×10-5mol·L-1时,Fe2+恰好沉淀完全,此时溶液的pH=9,c(OH-)=1×10-5mol·L-1,Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)×c2(OH-)=1×10-5×(1×10-5)2=1×10-15。(4)Sb3+通过水解得到相应的沉淀,稀释、加热均可促进水解。生成Sb(OH)2Cl的离子方程式为Sb3++2H2O+Cl-===Sb(OH)2Cl↓+2H+。(5)由流程图中信息可知,SbOCl与氨水反应的产物之一是Sb2O3,则发生反应的化学方程式为2SbOCl+2NH3·H2O===Sb2O3+2NH4Cl+H2O。
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