高中化学第四节 沉淀溶解平衡第2课时当堂检测题

第2课时　沉淀溶解平衡的应用

课后·训练提升

基础巩固

1.常温下有关物质的溶度积如下,下列说法不正确的是(　　)。

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Na2CO3溶液比NaOH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+)=2×1021

D.无法利用Ca(OH)2制备NaOH

答案:D

解析:Ksp[Mg(OH)2]<Ksp(MgCO3),当Mg2+除尽时(≤1×10-5mol·L-1),所需OH-浓度小于C浓度,所以用NaOH溶液可使Mg2+沉淀更完全,A项正确;同理B项正确;pH=8即c(OH-)=1×10-6mol·L-1,当两种沉淀共存时,有,代入数据,则有题述结果,C项正确;制备NaOH可用下述反应实现:Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH,D项错误。

2.在T℃时,碳酸钙在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知T℃时硫酸钙的Ksp=9.1×10-6。下列说法不正确的是(　　)。

A.除去锅炉水垢中硫酸钙的办法是将其转化为碳酸钙,然后用酸去除

B.图中Y点碳酸钙的结晶速率大于其溶解速率

C.通过蒸发,可使溶液由X点变化到Z点

D.在T℃时,反应CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)的平衡常数K=3 250

答案:C

解析:CaSO4溶液中存在沉淀溶解平衡:CaSO4(s)Ca2+(aq)+S(aq),加入较浓的Na2CO3溶液,Ca2+与C结合生成CaCO3沉淀,使CaSO4转化为CaCO3,并与稀盐酸等反应生成可溶性钙盐而除去,A项正确。图中Y点位于溶解平衡曲线的上面,此时c(Ca2+)、c(C)均大于该条件下的平衡浓度,应生成CaCO3沉淀,使c(Ca2+)及c(C)减小,故Y点CaCO3的结晶速率大于溶解速率,B项正确。图中XZ点转化,c(C)不变,c(Ca2+)增大,而蒸发浓缩时,c(Ca2+)、c(C)均增大,故不能使溶液由X点变化到Z点,C项错误。由图可得Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·c(C)=7.0×10-5×4.0×10-5=2.8×10-9;T℃时,反应CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)的平衡常数K==3250,D项正确。

3.25 ℃时,用Na2SO4溶液沉淀Ba2+、Pb2+、Ca2+三种金属离子(M2+),所需S最低浓度的负对数值p(S)=-lg c(S)与p(M2+)=-lg(M2+)关系如图所示,下列说法正确的是(　　)。

A.Ksp(CaSO4)<Ksp(PbSO4)<Ksp(BaSO4)

B.A点可表示CaSO4的饱和溶液,且c(Ca2+)=c(S)

C.B点可表示PbSO4的不饱和溶液,且c(Pb2+)<c(S)

D.向Ba2+浓度为10-5 mol·L-1的废水中加入足量CaSO4粉末,会有BaSO4沉淀析出

答案:D

解析:根据Ksp=c(M2+)×c(S),代入图中数据进行计算,四种沉淀的Ksp大小顺序为Ksp(CaSO4)>Ksp(PbSO4)>Ksp(BaSO4),A项错误;根据图像可知,A点在曲线上,可表示CaSO4的饱和溶液,但是c(Ca2+)>c(S),B项错误;图线中坐标数值越大,对应离子的浓度越小,B点在曲线下方,表示PbSO4的过饱和溶液,C项错误;由于Ksp(CaSO4)>Ksp(BaSO4),溶解度较大的沉淀可以向溶解度更小的沉淀转化,向Ba2+浓度为10-5mol·L-1的废水中加入CaSO4粉末,沉淀由CaSO4转化为BaSO4沉淀,D项正确。

4.部分铁的化合物的溶度积常数(25 ℃)如图所示,下列有关说法中正确的是(　　)。

A.在c(C)=0.1 mol·L-1溶液中,c(Fe2+)≥3.2×10-10 mol·L-1

B.将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH=10,则c(Fe2+)<c(Fe3+)

C.增加溶液的酸性,有利于将Fe2+沉淀为FeS和FeCO3

D.将反应液中的Fe2+氧化为Fe3+,有利于将铁从溶液中除净

答案:D

解析:FeCO3的溶度积常数为Ksp(FeCO3)=c(Fe2+)·c(C),溶液中c(C)=0.1mol·L-1,则有c(Fe2+)≤mol·L-1=3.2×10-10mol·L-1,A项错误;Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,故将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH=10,c(Fe2+)==4.9×10-9mol·L-1,c(Fe3+)==2.8×10-27mol·L-1,则有c(Fe2+)>c(Fe3+),B项错误;增加溶液的酸性,不利于Fe2+沉淀为FeCO3,C项错误;将Fe2+氧化为Fe3+,有利于生成Fe(OH)3沉淀,D项正确。

5.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是(　　)。

A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度

B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中加入蒸馏水,氯化银的Ksp增大

C.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中加入碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀

D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中通入CO2气体,沉淀溶解平衡不移动

答案:C

解析:通过溶度积比较溶解度的大小时,阴、阳离子的个数比必须相同,A项错误;溶度积与温度有关,与物质的量浓度无关,B项错误;碘化银的溶解度更小,由溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,C项正确;在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中通入CO2气体,会生成可溶性的Ca(HCO3)2,D项错误。

6.牙齿表面由一层成分为Ca5(PO4)3OH的物质保护着,它在唾液中存在下列平衡:

Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)。

(1)进食后,细菌和酶作用于食物,产生有机酸,这时牙齿就会受到腐蚀,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小,质地更坚固,请用离子方程式表示当牙膏中配有氟化物添加剂后防止龋齿的原因:　　　　　　　。 

(3)根据上述原理,请你提出一种其他促进矿化的方法:　             。

答案:(1)H++OH-H2O,平衡向脱矿方向移动

(2)5Ca2+(aq)+3P(aq)+F-(aq)Ca5(PO4)3F(s)

(3)增加c(Ca2+)或c(P)

解析:(1)进食后,细菌和酶作用于食物产生的有机酸能与OH-发生反应,使平衡Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)向右移动,从而使牙齿受到腐蚀。(2)由于Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH的溶解度小,当牙膏中配有氟化物添加剂后很容易发生沉淀的转化。(3)要促进矿化也就是使平衡向矿化的方向移动,可以加Ca2+或P。

能力提升

1.已知:pAg=-lg c(Ag+),Ksp(AgCl)=1.8×10-10。如图是向10 mL AgNO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积变化的图像(实线)。根据图像所得下列结论正确的是(　　)。

A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L-1

B.图中X点的坐标为(100,6)

C.图中X点表示溶液中Ag+被恰好完全沉淀(浓度为0)

D.若把0.1 mol·L-1 NaCl溶液换成0.1 mol·L-1 NaI溶液,则图像在终点后变为虚线部分

答案:B

解析:加入NaCl之前,pAg=0,所以c(AgNO3)=1mol·L-1,A项错误;由于X点c(Ag+)=1×10-6mol·L-1,所以Ag+视为沉淀完全(但浓度不为0),则加入的NaCl的物质的量n(NaCl)=n(AgNO3)=0.01L×1mol·L-1=0.01mol,所以V(NaCl溶液)==100mL,B项正确,C项错误;若把NaCl换成NaI,由于Ksp(AgI)更小,所以c(Ag+)更小,pAg更大,与图像不符,D项错误。

2.已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如图,横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或Zn物质的量浓度的对数(假设Zn2+浓度为10-5 mol·L-1时,Zn2+已沉淀完全)。下列说法不正确的是(　　)。

A.往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,反应的离子方程式可表示为Zn2++4OH-Zn+2H2O

B.从图中数据计算可得Zn(OH)2的溶度积Ksp=1×10-17

C.某废液中含Zn2+,沉淀Zn2+可以控制溶液pH的范围是8.0~12.0

D.向1 L 1 mol·L-1 ZnCl2溶液中加入NaOH固体至pH=6.0,需NaOH 0.2 mol

答案:D

解析:A项,当溶液pH>12.0时,Zn2+就转化成Zn,正确。B项,依据pH=7时,c(Zn2+)=1×10-3mol·L-1计算,此时有沉淀溶解平衡存在,Ksp=1×10-3×(1×10-7)2=1×10-17,正确。C项,当c(Zn2+)=1×10-5mol·L-1时认为废液中Zn2+已完全沉淀,所以控制pH在8.0~12.0范围内可将Zn2+沉淀完全,正确。D项,当pH=6.0,即c(OH-)=1×10-8mol·L-1时,由Ksp可知此时c(Zn2+)=1×10-1mol·L-1,即有0.9molZn2+转化为Zn(OH)2,需NaOH为1.8mol,不正确。

3.资源综合利用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·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K++4S+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)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:   　。 

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

(3)常温下,Ksp(CaCO3)=3.4×10-9,Ksp(CaSO4)=4.9×10-5。

有人用可溶性碳酸盐作为溶浸剂,溶浸原理可表示为CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq),则常温下该反应的平衡常数K=　　　　　　　　。(保留3位有效数字) 

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

(2)K2CO3　中性

(3)1.44×104

解析:(1)加入Ca(OH)2溶液,Mg2+转化成Mg(OH)2沉淀,S与Ca2+结合转化为CaSO4沉淀,K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K++4S+Mg2++2Ca2++2H2O平衡正向移动,促使杂卤石溶解。

(2)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硫酸,调节溶液pH至中性除去过量的碳酸钾。

(3)该反应的平衡常数K=≈1.44×104。