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2024届鲁科版高考化学一轮复习第7章第4节沉淀溶解平衡作业含答案
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第7章 第4节 沉淀溶解平衡
[基础练]
1.下列化学原理的应用,主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是( )
①热纯碱溶液去油污能力强 ②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐混用后,常用0.5%的Na2SO4溶液解毒 ③溶洞、珊瑚的形成 ④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡能 ⑤泡沫灭火器的灭火原理
A.②③④ B.①②③
C.③④⑤ D.①②③④⑤
解析:①碳酸钠是强碱弱酸盐,因为水解使其溶液呈碱性,碱能促进油脂水解,所以热纯碱溶液的洗涤油污能力强,应用了盐类水解原理,故不符合;②钡离子有毒,所以可溶性的钡盐有毒,钡离子和硫酸根离子反应生成不溶于酸和水的硫酸钡,即易溶性的物质能向难溶性的物质转化,所以可以用沉淀溶解平衡原理来解释;③水中含有钙离子,空气中有二氧化碳,二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸和钙离子反应生成难溶性的碳酸钙,长时间反应,形成溶洞珊瑚,所以可以用沉淀平衡原理来解释;④碳酸钡能和盐酸反应生成氯化钡和二氧化碳、水,硫酸钡和盐酸不反应,所以碳酸钡不能做“钡餐”而硫酸钡不能,可以用沉淀平衡原理来解释;⑤碳酸氢钠水解使其溶液呈碱性,硫酸铝水解使其溶液呈酸性,氢离子和氢氧根离子反应生成水,则碳酸氢钠和硫酸铝相互促进水解,从而迅速的产生二氧化碳,所以可以用盐类水解原理来解释泡沫灭火器灭火的原理,故不符合。综上所述,A正确。
答案:A
2.已知:25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12,Ksp(MgF2)=7.42×10-11。下列说法正确的是( )
A.25 ℃时,饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2+)大
B.25 ℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)增大
C.25 ℃时,Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L-1 氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D.25 ℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2不可能转化成为MgF2
解析:Mg(OH)2的溶度积小,则其电离的镁离子浓度小,A错误;NH可以结合Mg(OH)2电离出的OH-,从而促使Mg(OH)2的溶解平衡正向移动,c(Mg2+)增大,B正确;Ksp不随浓度变化,仅与温度有关,C错误;两者Ksp接近,使用浓氟化钠溶液可以使氢氧化镁转化为氟化镁,D错误。
答案:B
3.往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸去除,下列叙述正确的是( )
A.温度升高,Na2CO3溶液的Kw增大,c(OH-)减小
B.CaSO4能转化为CaCO3,说明Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)
C.CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶,是因为硫酸酸性强于盐酸
D.沉淀转化的离子方程式为CO(aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+SO(aq)
解析:温度升高,水的电离平衡正向移动,Kw增大;温度升高,Na2CO3的水解平衡正向移动,c(OH-)增大,A错误;Ksp(CaCO3)<Ksp(CaSO4),B错误;CaCO3与盐酸反应生成可溶性的氯化钙、水和二氧化碳,CaSO4与盐酸不满足复分解反应发生的条件,与酸性强弱无关,C错误;硫酸钙较为致密,可转化为较为疏松且溶解度更小的碳酸钙,沉淀转化的离子方程式为CaSO4(s)+CO(aq)CaCO3(s)+SO(aq),D正确。
答案:D
4.25 ℃时,PbR(R2-为SO或CO)的沉淀溶解平衡关系如图所示。已知Ksp(PbCO3)<Ksp(PbSO4),下列说法不正确的是( )
A.线a表示PbCO3
B.Y点溶液是PbCO3的过饱和溶液
C.当PbSO4和PbCO3沉淀共存时,溶液中c(SO)和c(CO)的比是1×105
D.向X点对应的饱和溶液中加入少量Pb(NO3)2,可转化为Y点对应的溶液
解析:由Ksp(PbCO3)<Ksp(PbSO4)可知,c(Pb2+)相同时,c(SO)大于c(CO),则由图可知,线a表示PbCO3,故A正确;由图可知,Y点Q(PbCO3)>Ksp(PbCO3),则Y点溶液是PbCO3的过饱和溶液,故B正确;当PbSO4和PbCO3沉淀共存时,溶液中c(SO)和c(CO)的比为====1×105,故C正确;向X点对应的饱和溶液中加入少量Pb(NO3)2,溶液中c(Pb2+)增大,由图可知,Y点c(Pb2+)小于X点,故D错误。
答案:D
5.(2022·江苏苏州高三期中)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还有少量Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源,通过下图流程实现铅的回收。
已知:室温下Ksp=1.82×10-8,Ksp=1.46×10-13;Fe、Al完全沉淀的pH分别是3.2和4.6;Pb开始及完全沉淀的pH分别是7.2和9.1。下列说法正确的是( )
A.“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式:Pb2++CO===PbCO3↓
B.“酸浸”中H2O2可以氧化Pb、Fe2+和PbO2
C.“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是Fe和Al
D.“沉铅”后滤液中,主要存在的阳离子有Na+、Fe3+、Al3+、Pb2+
解析:已知室温下Ksp=1.82×10-8,Ksp=1.46×10-13,则 “脱硫”中PbSO4和碳酸根离子反应转化为碳酸铅沉淀,转化反应的离子方程式为:PbSO4+CO===PbCO3↓+SO,A错误;“酸浸”中H2O2具有氧化性,可以氧化Pb为Pb、氧化Fe2+为三价铁离子;同时过氧化氢能使PbO2转化为Pb,反应中铅化合价降低作氧化剂,则过氧化氢中氧元素化合价升高,过氧化氢作还原剂,B错误;Fe、Al完全沉淀的pH分别是3.2和4.6,Pb开始及完全沉淀的pH分别是7.2和9.1,则“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是Fe和Al,C正确;依据上述分析可知,在“酸浸”后溶液的pH约为4.9,铁、铝离子转化为沉淀,加入氢氧化钠溶液,铅转化为沉淀,故“沉铅”后滤液中,主要存在的阳离子有Na+,D错误。
答案:C
6.(2022·浙江高三模拟)含Cu2+的废水常用MnS(s)作沉淀剂,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( )
A.该反应达到平衡时,c=c
B.平衡体系中加入少量CuS(s)后,c变小
C.平衡体系中加入少量CuCl2(s)后,变大
D.该反应平衡常数:K=
解析:根据Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)得,Ksp(CuS)<Ksp(MnS),K===>1,即c(Cu2+)<c(Mn2+),A错误,D正确;CuS为固体,对上述平衡没有影响,B错误;由Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)得到其平衡常数为:K=,温度没有变化,K不变,即不变,C错误。
答案:D
7.(2022·四川雅安模拟预测)T1 ℃时,AgCl、AgBr在水中的溶解平衡曲线如图所示(X表示Cl或Br),Ksp>Ksp。下列说法正确的是( )
A.L1代表AgCl在水中的溶解平衡曲线
B.其他条件不变,增大c,N点会向P点移动
C.AgCl在水中和氯化钠溶液中的溶解度相同
D.向2 mL 0.5 mol/L NaCl溶液中加入3~4滴0.1 mol/L AgNO3溶液,得到白色沉淀,再滴加0.1 mol/L NaBr溶液,出现浅黄色沉淀,可以证明Ksp>Ksp
解析:由Ksp
答案:D
[提升练]
8.(2022·江苏南通高三模拟)室温下,通过下列实验探究0.010 0 mol·L-1Na2C2O4溶液的性质。下列说法正确的是( )
实验1:实验测得0.010 0 mol·L-1Na2C2O4溶液c=4×10-6 mol·L-1
实验2:向溶液中滴加等体积0.010 0 mol·L-1HCl溶液,pH由8.6降为4.8
实验3:向溶液中加入等体积0.020 0 mol·L-1CaCl2溶液,出现白色沉淀
实验4:向稀硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2C2O4溶液至溶液褪色
A.0.010 0 mol·L-1Na2C2O4溶液中c=2×10-6 mol·L-1
B.Ka1·Ka2<Kw
C.由实验3可得Ksp<5×10-5
D.实验4发生反应的离子方程式为C2O+4MnO+12H+===2CO2↑+4Mn2++6H2O
解析:Na2C2O4发生两步水解:C2O+H2OHC2O+OH-、HC2O+H2OH2C2O4+OH-,且第一步水解程度大于第二步水解程度,又实验1测得0.010 0 mol·L-1Na2C2O4溶液c=4×10-6 mol·L-1,则0.010 0 mol·L-1Na2C2O4溶液中c<2×10-6 mol·L-1,故A错误;实验2向溶液中滴加等体积0.010 0 mol·L-1HCl溶液,生成NaHC2O4和NaCl,pH由8.6降为4.8,说明HC2O的电离程度大于其水解程度,故c(C2O)>c(H2C2O4),c2(H+)=(10-4.8)2=10-9.6,则Ka1·Ka2=×=>Kw,故B错误;实验3向溶液中加入等体积0.020 0 mol·L-1CaCl2溶液,混合瞬间c=0.01 mol·L-1,c=0.005 mol·L-1,由于生成白色沉淀,则Ksp=c·c<0.01×0.005=5×10-5,故C正确;实验4发生氧化还原反应,根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平该离子方程式为5C2O+2MnO+16H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O,故D错误。
答案:C
9.(2022·湖南娄底高三模拟)(双选)室温下,将0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等体积充分混合,一段时间后过滤,得滤液a和沉淀b。取等量的滤液a于两支试管中,分别滴加相同体积、浓度均为0.1 mol·L-1的Na2S溶液和Na2SO4溶液,前者出现浑浊,后者溶液仍澄清;再取少量的沉淀b,滴加几滴氨水,沉淀逐渐溶解。下列说法正确的是( )
A.从实验现象可以得出该温度下:Ksp(Ag2S)
C.沉淀b中滴加氨水发生反应的离子方程式:AgCl+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
D.过滤后所得清液中一定存在:c(Ag+)=,且c(Ag+)>
解析:等浓度等体积的AgNO3溶液和NaCl溶液充分反应,得到AgCl的饱和溶液,在滤液中仍有少量Ag+,取等量滤液分别加入等浓度等体积的Na2S溶液和Na2SO4溶液,前者出现浑浊,后者溶液仍澄清,说明在此温度下,Ag2S溶解度更小,Ksp(Ag2S)
10.(双选)室温下,向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中逐滴加入BaCl2溶液,溶液中-lg c(Ba2+)与lg 的关系如图所示(已知:H2CO3的Ka1、Ka2分别为4.2×10-7、5.6×10-11;BaCO3的Ksp为5×10-9)。下列说法正确的是( )
A.a对应溶液中水的电离程度大于b
B.b对应溶液的c(HCO)=0.05 mol·L-1
C.a→b的过程中,溶液中一直增大
D.a对应的溶液中一定存在:c(Na+)+2c(Ba2+)<3c(HCO)+c(Cl-)
解析:由a到b时,c(Ba2+)持续增大,BaCO3的Ksp不变,所以c(CO)持续减小,因为CO水解促进水的电离,所以该过程水的电离程度持续减小,则a对应溶液中水的电离程度大于b,A正确;b对应的溶液中,c(HCO)=102c(CO)且c(Ba2+)=10-5 mol·L-1,BaCO3的Ksp=c(Ba2+)·c(CO),所以此时c(CO)=
5×10-4 mol·L-1,则c(HCO)=102c(CO)=0.05 mol·L-1,B正确;a→b的过程中,c(Ba2+)持续增大,c(CO)持续减小,所以溶液碱性会减弱,导致c(H+)增大,溶液中=
=,Ka1、Ka2不变,c(H+)增大,所以一直减小,即一直减小,C错误;a对应的溶液中c(HCO)=c(CO),溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+2c(Ba2+)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+c(Cl-)+c(OH-),所以此时有c(Na+)+2c(Ba2+)+c(H+)=3c(HCO)+c(Cl-)+c(OH-),碳酸钠和碳酸氢钠混合溶液显碱性,则c(H+)<c(OH-),所以c(Na+)+2c(Ba2+)>3c(HCO)+c(Cl-),D错误。
答案:AB
[综合练]
11.按要求回答下列问题。
(1)已知25 ℃时Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,此温度下若在实验室中配制5 mol·L-1 100 mL FeCl3溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,则至少需要加入________ mL 2 mol·L-1的盐酸(忽略加入盐酸体积)。
(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溶液的浓度为2×10-3 mol·L-1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为________。
(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1 mol·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________。
解析:(1)若不出现浑浊现象,则c(Fe3+)·c3(OH-)
(3)根据Ksp(FeS)=6.25×10-18得:c(S2-)= mol·L-1=6.25×10-18 mol·L-1,根据c2(H+)·c(S2-)=1.0×10-22得:c(H+)= mol·L-1=4×10-3 mol·L-1。
答案:(1)2.5 (2)6.2×10-4 mol·L-1 (3)4×10-3 mol·L-1
12.钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用,它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在,BaSO4和SrSO4都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将BaSO4和SrSO4转化成难溶弱酸盐。
已知:SrSO4(s)Sr2+(aq)+SO(aq)
Ksp=2.5×10-7;
SrCO3(s)Sr2+(aq)+CO(aq)
Ksp=2.5×10-9。
(1)将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为____________________________,该反应的平衡常数K的表达式为____________;该反应能发生的原因是_________________________
________________________________________________________________________(用沉淀溶解平衡的有关理论解释)。
(2)对于上述反应,实验证明增大CO的浓度或降低温度都有利于提高SrSO4的转化率。判断在下列两种情况下,平衡常数K的变化情况(填“增大”“减小”或“不变”):
①升高温度,平衡常数K将________。
②增大CO的浓度,平衡常数K将________。
(3)已知SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性与BaSO4和BaCO3类似,设计实验证明上述过程中SrSO4是否完全转化成SrCO3。实验所用的试剂为________;实验现象及其相应结论为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为SrSO4(s)+CO(aq)SrCO3(s)+SO(aq),该反应的平衡常数表达式为K=;根据沉淀转化的原理,该反应能够发生,是因为Ksp(SrCO3)
(3)根据提供的信息,可以推断SrSO4难溶于盐酸,而SrCO3可溶于盐酸,因此向溶液中加入盐酸,若沉淀全部溶解,则SrSO4完全转化成SrCO3,若沉淀部分溶解,则SrSO4没有完全转化成SrCO3。
答案:(1)SrSO4(s)+CO(aq)SrCO3(s)+SO(aq) K= Ksp(SrCO3)
(3)盐酸 若沉淀完全溶解,则证明SrSO4完全转化成SrCO3,否则,未完全转化
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