高中化学沪科技版(2020)选择性必修1第3章 水溶液中的离子反应与平衡3.4难溶电解质的沉淀溶解平衡难溶电解质的溶度积常数精品测试题
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1.下列关于沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)的说法正确的是( )
A.AgCl沉淀的生成和溶解同时在不断进行,且速率相等
B.等物质的量的AgNO3和NaCl溶于水后,溶液中不存在Ag+和Cl-
C.只要向含有AgCl的饱和溶液中加入盐酸,一定会有沉淀生成
D.“”说明AgCl没有完全电离,AgCl是弱电解质
[答案] A
[解析] 沉淀溶解平衡是一个动态平衡,A项正确;沉淀溶解平衡存在,则肯定存在Ag+和Cl-,B项错误;如果加入盐酸后溶液中Cl-的浓度小于原饱和溶液中的Cl-浓度,则不产生沉淀,C项错误;“”说明AgCl是极少部分溶解,但溶解部分完全电离,AgCl是强电解质,D项错误。
2.把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)。下列说法正确的是( )
A.恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
B.给溶液加热,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
D.向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
[答案] C
[解析] 恒温下加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,A错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH减小,B错误;加入Na2CO3溶液,沉淀溶解平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增加,C正确;加入NaOH固体,沉淀溶解平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,D错误。
3.下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程
B.沉淀溶解平衡过程是可逆的
C.在平衡状态时,v溶解=v沉淀=0
D.达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液
[答案] B
[解析]无论是难溶电解质还是易溶电解质,都存在沉淀溶解平衡过程,A项错误;沉淀溶解平衡过程是可逆的,B项正确;沉淀溶解达到平衡状态时,v溶解=v沉淀≠0,C项错误;沉淀溶解达到平衡时,溶液达到饱和状态,D项错误。
4.下列有关AgCl的沉淀溶解平衡说法正确的是( )
A.AgCl沉淀生成和沉淀溶解达到平衡后不再进行
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度增大
D.向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体,AgCl沉淀的溶解度不变
[答案] C
5.一定温度下,向含有AgCl(s)的饱和AgCl溶液中加水至固体恰好完全消失,下列叙述正确的是( )
A.AgCl的溶解度增大
B.AgCl的溶解度、Ksp均不变
C.溶液中c(Cl-)变小
D.溶液中n(Cl-)不变
[答案] B
[解析] 加水至固体恰好完全消失时,仍然是该温度下的饱和溶液,AgCl的溶解度、Ksp、
c(Cl-)均不变,但溶液中溶解的AgCl增多,故溶液中n(Cl-)增大。
6.在一定温度下,当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡时:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2+)不变,可采取的措施是( )
A.加MgSO4固体 B.加HCl溶液
C.加NaOH固体 D.加少量水
[答案] D
[解析]对于沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),加MgSO4固体使该沉淀溶解平衡左移,Mg(OH)2固体增多,c(Mg2+)变大;加HCl溶液使该沉淀溶解平衡右移,Mg(OH)2固体减少,c(Mg2+)变大;加NaOH固体使该沉淀溶解平衡左移,Mg(OH)2固体增多,c(Mg2+)变小。
7.25 ℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI溶液,下列说法正确的是( )
A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大
B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡向右移动
D.溶液中Pb2+浓度减小
[答案] D
[解析]加入KI溶液时,溶液中c(I-)增大,使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移动,因此溶液中c(Pb2+)减小,但由于溶液温度未发生改变,故PbI2的溶度积常数Ksp不发生变化。
8.化学上常认为残留在溶液中的离子浓度≤1×10-5 ml·L-1时,沉淀就已达完全。已知:常温下Ksp[M(OH)2]=1×10-21。则溶液中M2+沉淀完全时的pH最小值为( )
A.7 B.4 C.5 D.6
[答案] D
[解析]Ksp[M(OH)2]=c(M2+)·c2(OH-)=1×10-21,当M2+沉淀完全时c(M2+)≤1×10-5 ml·L-1,c2(OH-)=eq \f(1×10-21,10-5)=1×10-16,c(OH-)=1×10-8 ml·L-1,常温下c(H+)=eq \f(Kw,cOH-)=1×10-6 ml·
L-1,pH≥6。
9.在化学分析中,以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl-时,采用K2CrO4为指示剂,利用Ag+与CrOeq \\al(2-,4)反应生成砖红色沉淀指示滴定终点。已知25 ℃时Ksp(AgCl)=1.8×10-10;Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,当溶液中的Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5 ml·L-1)时,溶液中c(CrOeq \\al(2-,4))为( )
A.1.1×10-7 ml·L-1
B.1.8×10-5 ml·L-1
C.6.2×10-3 ml·L-1
D.1.1×10-2 ml·L-1
[答案] C
[解析]Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Cl-恰好沉淀完全时,c(Cl-)=1.0×10-5 ml·L-1,c(Ag+)=eq \f(KspAgCl,cCl-)=eq \f(1.8×10-10,1×10-5)=1.8×10-5 ml·L-1,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,c(CrOeq \\al(2-,4))=eq \f(KspAg2CrO4,c2Ag+)=eq \f(2.0×10-12,1.8×10-52)≈6.2×10-3 ml·L-1,故选C。
10.已知难溶化合物A2B在T ℃时饱和溶液的物质的量浓度为a ml·L-1,向其饱和溶液中加入一定量易溶于水的盐AC,当A+的物质的量浓度为b ml·L-1时,则B2-的物质的量浓度为( )
A.eq \f(2a2,b) ml·L-1 B.eq \f(4a3,b2) ml·L-1
C.eq \f(a3,b2) ml·L-1 D.eq \f(a2,b) ml·L-1
[答案] B
[解析]已知难溶化合物A2B存在沉淀溶解平衡:A2B(s)2A+(aq)+B2-(aq),在T ℃时饱和溶液的物质的量浓度为a ml·L-1,则Ksp(A2B)=c2(A+)·c(B2-)=(2a)2·a=4a3,向其饱和溶液中加入一定量易溶于水的盐AC,当A+的物质的量浓度为b ml·L-1时,则B2-的物质的量浓度为eq \f(4a3,b2) ml·L-1 ,选B。
11.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和CrOeq \\al(2-,4),浓度均为0.010 ml·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 ml·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Cl-、Br-、CrOeq \\al(2-,4) B.Br-、Cl-、CrOeq \\al(2-,4)
C.CrOeq \\al(2-,4)、Br-、Cl- D.Br-、CrOeq \\al(2-,4)、Cl-
[答案] B
[解析]当溶液中c(Cl-)为0.010 ml·L-1时,产生沉淀AgCl时所需Ag+的浓度为c(Ag+)=eq \f(KspAgCl,cCl-)=eq \f(1.56×10-10,0.010) ml·L-1=1.56×10-8 ml·L-1;同理含Br-溶液中所需c(Ag+)=eq \f(KspAgBr,cBr-)=eq \f(5.4×10-13,0.010) ml·L-1=5.4×10-11 ml·L-1,含CrOeq \\al(2-,4)溶液中所需c(Ag+)=eq \r(\f(KspAg2CrO4,cCrO\\al(2-,4)))=eq \r(\f(9.0×10-12,0.010)) ml·L-1=3.0×10-5 ml·L-1;c(Ag+)越小,则越先生成沉淀,所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、CrOeq \\al(2-,4)。
12.25 ℃时,已知Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Cu2+和Fe3+完全生成氢氧化物沉淀时的pH分别为6.7和3.2。现在向pH=0、浓度均为0.04 ml·L-1的Cu2+、Fe3+溶液中加入某一固体,以中和H+调节pH(设溶液体积不变),该过程中Cu2+、Fe3+的浓度与pH关系正确的是( )
[答案] B
[解析]Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38=c(Fe3+)·c3(OH-),Fe3+开始沉淀时溶液中c(OH-)=eq \r(3,\f(Ksp\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(FeOH3)),cFe3+))=10-12 ml·L-1,溶液的pH等于2,所以Fe3+开始沉淀到沉淀完全的pH范围为2~3.2;同理计算得到Cu2+开始沉淀时的pH约为5,Cu2+开始沉淀到沉淀完全的pH范围为5~6.7。pH为2时Fe3+才开始沉淀,图像与实际不符,A错误; Fe3+开始沉淀到沉淀完全的pH范围为2~3.2,在此过程中Cu2+没有开始形成沉淀,图像与实际相符,B正确;应当是Fe3+先开始沉淀,C、D错误。
13.25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。若溶液中某离子浓度小于1×10-5 ml·L-1,可视为该离子已沉淀完全,则在该温度下,下列说法不正确的是( )
A.Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4),所以BaSO4比BaCO3溶解度更小
B.若误饮c(Ba2+)=1.0×10-5ml·L-1的溶液,会引起Ba2+中毒
C.向同浓度的Na2SO4和Na2CO3的混合液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先析出
D.在将BaSO4固体溶于水所得的饱和溶液中,c(SOeq \\al(2-,4))=1.0×10-5ml·L-1
[答案] B
[解析]BaCO3与BaSO4组成形式相似,且Ksp(BaCO3)> Ksp(BaSO4),故BaSO4比BaCO3溶解度更小,A正确;向同浓度的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中滴加BaCl2溶液,由于Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4),BaSO4先析出,C正确;在将BaSO4固体溶于水所得的饱和溶液中,c(SOeq \\al(2-,4))=c(Ba2+)=eq \r(Ksp)=eq \r(1×10-10) ml·L-1=1.0×10-5 ml·L-1,D正确。
14.常温下,Ksp(PbI2)=8.5×10-9。取适量PbI2粉末溶于水,充分搅拌后得到浊液,过滤。在滤液中加入少量KI后测得c(I-)=1.0×10-2 ml·L-1。下列说法正确的是( )
A.Ksp(PbI2)减小
B.溶液中c(I-)减小
C.产生黄色沉淀
D.溶液中c(Pb2+)=8.5×10-7 ml·L-1
[答案] C
[解析]Ksp(PbI2)只与温度有关,在滤液中加入少量KI,由于温度不变,则Ksp(PbI2)不变,A项错误;由于Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·c2(I-)=4c3(Pb2+)=8.5×10-9,原滤液中c(Pb2+)≈1.3×10-3 ml·L-1,c(I-)≈2.6×10-3 ml·L-1,加入少量KI,测得c(I-)=1.0×10-2 ml·L-1,则溶液中c(I-)增大,B项错误;滤液是PbI2的饱和溶液,加入少量KI,此时c(Pb2+)·c2(I-)=1.3×10-3×(1.0×10-2)2=1.3×10-7>Ksp(PbI2),故产生黄色PbI2沉淀,C项正确;溶液中c(I-)=1.0×10-2 ml·L-1,则有c(Pb2+)=eq \f(KspPbI2,c2I-)=eq \f(8.5×10-9,1.0×10-22) ml·L-1=8.5×10-5 ml·L-1,D项错误。
15.已知25 ℃时,RSO4(s)+COeq \\al(2-,3)(aq)RCO3(s)+SOeq \\al(2-,4)(aq)的平衡常数K=1.75×104,Ksp(RCO3)=2.80×10-9,下列叙述中正确的是( )
A.25 ℃ 时,RSO4的Ksp约为4.9×10-5
B.将浓度均为6×10-5 ml·L-1的RCl2、Na2CO3溶液等体积混合后可得到RCO3沉淀
C.向c(COeq \\al(2-,3))=c(SOeq \\al(2-,4))的混合液中滴加RCl2溶液,首先析出RSO4沉淀
D.相同温度下,RCO3在水中的Ksp大于在Na2CO3溶液中的Ksp
[答案] A
[解析]25 ℃时,RSO4(s)+COeq \\al(2-,3)(aq)RCO3(s)+SOeq \\al(2-,4)(aq)的平衡常数K=eq \f(cSO\\al(2-,4),cCO\\al(2-,3))=eq \f(cR2+·cSO\\al(2-,4),cR2+·cCO\\al(2-,3))=eq \f(KspRSO4,KspRCO3)=1.75×104,Ksp(RSO4)=1.75×104×Ksp(RCO3)=1.75×104×2.80×10-9=4.9×10-5,A正确;等体积混合后溶液中c(R2+)=c(COeq \\al(2-,3))=3×10-5 ml·
L-1,Q(RCO3)=c(R2+)·c(COeq \\al(2-,3))=3×10-5×3×10-5=9×10-10
16.室温下,用饱和Na2CO3溶液浸泡BaSO4粉末,一段时间后过滤,向滤渣中加入盐酸,产生气泡。已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。下列说法正确的是( )
A.Na2CO3饱和溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \\al(-,3))+c(H2CO3)
B.反应BaSO4(s)+COeq \\al(2-,3)(aq)BaCO3(s)+SOeq \\al(2-,4)(aq)正向进行,需满足eq \f(cSO\\al(2-,4),cCO\\al(2-,3))
D.滤渣中加入盐酸发生反应的离子方程式:COeq \\al(2-,3)+2H+===CO2↑+H2O
[答案] B
[解析]碳酸钠饱和溶液中存在的质子守恒的关系为c(OH-)=c(H+)+c(HCOeq \\al(-,3))+2c(H2CO3),故A错误;反应BaSO4(s)+COeq \\al(2-,3)(aq)BaCO3(s)+SOeq \\al(2-,4)(aq)的平衡常数K=eq \f(cSO\\al(2-,4),cCO\\al(2-,3))=eq \f(cSO\\al(2-,4)·cBa2+,cCO\\al(2-,3)·cBa2+)=eq \f(KspBaSO4,KspBaCO3)=eq \f(11,260),当离子积Q=eq \f(cSO\\al(2-,4),cCO\\al(2-,3))
(1)25 ℃时,氯化银的饱和溶液中,c(Cl-)= ,向其中加入NaCl固体,沉淀溶解平衡 (填“左移”“右移”或“不移动”),溶度积常数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)25 ℃时,若向50 mL 0.018 ml·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 ml·L-1的盐酸,混合后溶液中的c(Ag+)= ,pH= 。
(3)25 ℃时,氯化银的饱和溶液和铬酸银的饱和溶液中,Ag+浓度大小顺序为 ,由此可得出 更难溶。
(4)25 ℃时,取一定量含有I-、Cl-的溶液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl和AgI同时沉淀时,溶液中eq \f(cI-,cCl-)= 。
(5)将等体积的4×10-3 ml·L-1的AgNO3溶液和4×10-3 ml·L-1的K2CrO4溶液混合 (填“有”或“没有”)Ag2CrO4沉淀产生。
[答案] (1)1.3×10-5 ml·L-1 左移 不变
(2)1.8×10-7 ml·L-1 2
(3)Ag2CrO4>AgCl AgCl
(4)4.7×10-7
(5)有
[解析](1)氯化银的饱和溶液中无其他离子影响,c(Ag+)=c(Cl-)=eq \r(1.8×10-10) ml·L-1≈1.3×
10-5 ml·L-1。
(2)n(AgNO3)=50 mL×0.018 ml·L-1=0.9 mml,n(HCl)=50 mL×0.020 ml·L-1=1 mml,两溶液混合,AgNO3+HCl===AgCl↓+HNO3,HCl过量:1 mml-0.9 mml=0.1 mml,故反应后的c(Cl-)=eq \f(0.1 mml,50+50mL)=1×10-3 ml·L-1,H+未被消耗,c(H+)=eq \f(1 mml,50+50mL)=1×10-2 ml·
L-1。Ksp(AgCl)=1.8×10-10=c(Ag+)·(1×10-3),解得c(Ag+)=1.8×10-7 ml·L-1;pH=-lg (1×10-2)=2。
(3)在Ag2CrO4的沉淀溶解平衡中
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrOeq \\al(2-,4)(aq)
2x ml·L-1 x ml·L-1
(2x)2·x=2.0×10-12,x3=0.5×10-12,x=eq \r(3,0.5)×10-4,c(Ag+)=2x=2×eq \r(3,0.5)×10-4 ml·L-1≈1.6×10-4 ml·L-1。又AgCl饱和溶液中c(Ag+)=1.3×10-5 ml·L-1,所以Ag+浓度大小顺序为Ag2CrO4>AgCl,则AgCl更难溶。
(4)AgCl和AgI同时沉淀时,溶液中的c(Ag+)一定是相同的,所以就有:
eq \f(cI-,cCl-)=eq \f(cI-·cAg+,cCl-·cAg+)=eq \f(KspAgI,KspAgCl)=eq \f(8.5×10-17,1.8×10-10)≈4.7×10-7。
(5)4×10-3 ml·L-1的AgNO3溶液和4×10-3 ml·L-1的K2CrO4溶液等体积混合:c(Ag+)=2×10-3 ml·L-1,同理可以求得c(CrOeq \\al(2-,4))=2×10-3 ml·L-1,故Q=c2(Ag+)·c(CrOeq \\al(2-,4))=(2×
10-3)2×2×10-3=8×10-9>Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,所以有Ag2CrO4沉淀产生。
1.一定温度下,将足量的AgCl分别放入下列物质中,AgCl的溶解度由大到小的顺序是( )
①20 mL 0.01 ml·L-1 KCl溶液 ②30 mL 0.02 ml·L-1 CaCl2溶液 ③40 mL 0.03 ml·L-1 HCl溶液 ④10 mL 蒸馏水 ⑤50 mL 0.05 ml·L-1 AgNO3溶液
A.①>②>③>④>⑤
B.④>①>③>②>⑤
C.⑤>④>②>①>③
D.④>③>⑤>②>①
[答案] B
[解析]AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),c(Cl-)或c(Ag+)越大,对AgCl的溶解抑制作用越大,AgCl的溶解度就越小。注意AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,而与溶液体积无关。①c(Cl-)=0.01 ml·L-1,②c(Cl-)=0.04 ml·L-1,③c(Cl-)=0.03 ml·L-1,④c(Ag+)=c(Cl-)=0,⑤c(Ag+)=0.05 ml·L-1;故AgCl的溶解度由大到小的顺序为④>①>③>②>⑤。
2.下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是( )
A.常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小
B.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp减小
C.难溶电解质的溶度积Ksp越小,则它的溶解度越小
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变
[答案] D
[解析]温度不变,溶度积常数不变,故A项错误、D项正确;大多数难溶物的Ksp随温度的升高而增大,但也有少数物质相反,如Ca(OH)2,故B项错误;只有相同类型的难溶电解质,才能满足Ksp越小溶解度越小的规律,故C项错误。
3.下列说法正确的是( )
A.含有AgCl和AgI固体的悬浊液中c(Ag+)>c(Cl-)=c(I-)
B.25 ℃时,Cu(OH)2在水中的溶解度大于在Cu(NO3)2溶液中的溶解度
C.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(Ba2+)增大
D.25 ℃时,AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同
[答案] B
[解析]Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),所以含AgCl和AgI固体的悬浊液中c(Ag+)>c(Cl-)>c(I-),A项不正确;Cu(NO3)2溶液中含有Cu2+,使Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)平衡逆向移动,溶解度比在水中的小,B项正确;在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,c(SOeq \\al(2-,4))增大,沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动,c(Ba2+)减小,C项不正确;溶液中c(Cl-)越大,AgCl的溶解度越小,D项不正确。
4.已知CaCO3的Ksp=2.8×10-9,现将浓度为2×10-4 ml·L-1的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合,若要产生沉淀,则所用CaCl2溶液的浓度至少应大于( )
A.2.8×10-2 ml·L-1
B.1.4×10-5 ml·L-1
C.2.8×10-5 ml·L-1
D.5.6×10-5 ml·L-1
[答案] D
[解析]若要产生沉淀,Q应大于Ksp,因为等体积混合,所以体积加倍,混合时浓度减半。设所用CaCl2溶液的浓度为x,则eq \f(2×10-4,2)×eq \f(x,2)>2.8×10-9,求得x>5.6×10-5 ml·L-1。
5. 某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断错误的是( )
A.Kspeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(FeOH3))
C.c、d两点代表的溶液中ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(H+))与ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH-))乘积相等
D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
[答案] B
[解析]比较b、c两点,金属离子的浓度相同,对应的pH分别为1.3、4.4,即前者ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH-))小,根据Ksp的计算公式可得Kspeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(FeOH3))
A.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C.d点无BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
[答案] C
[解析]A项,温度不变,加入Na2SO4会导致沉淀溶解平衡向左移动,但两离子浓度的乘积不变,仍在曲线上,不会由a点变到b点;B项,通过蒸发,水量减小,Ba2+和SOeq \\al(2-,4)浓度都增大,不可能由d点变到c点;C项,d点还没有形成饱和溶液,因此无BaSO4沉淀生成;D项,温度不变,a点与c点的Ksp相等。
7.痛风是以关节炎反复发作及产生肾结石为特征的一类疾病。关节炎的原因归结于在关节滑液中形成了尿酸钠(NaUr)晶体,有关平衡如下:
①HUr(尿酸,aq)Ur-(尿酸根,aq)+H+(aq)(37 ℃时,Ka=4.0×10-6)
②NaUr(s)Ur-(aq)+Na+(aq)
(1)37 ℃时,1.0 L水中最多可溶解8.0×10-3 ml尿酸钠,此温度下尿酸钠的Ksp为 。
(2)关节炎发作多在脚趾和手指的关节处,这说明温度降低时,尿酸钠的Ksp (填“增大”“减小”或“不变”),生成尿酸钠晶体的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
(3)37 ℃时,某尿酸结石病人尿液中尿酸分子和尿酸根离子的总浓度为2.0×10-3 ml·L-1,其中尿酸分子的浓度为5.0×10-4 ml·L-1,该病人尿液的c(H+)为 ,pH (填“>”“=”或“<”)7。
[答案] (1)6.4×10-5 (2)减小 放热
(3)1.33×10-6 ml·L-1 <
[解析] (1)尿酸钠的Ksp=c(Na+)·c(Ur-)=8.0×10-3×8.0×10-3=6.4×10-5。
(2)由题给信息,关节炎是因为形成了尿酸钠晶体,说明反应②的平衡向逆反应方向移动,Ksp减小。温度降低,平衡逆向移动,说明生成尿酸钠晶体的反应是放热反应。
(3)c(HUr)=5.0×10-4 ml·L-1,c(Ur-)=2.0×10-3 ml·L-1-5.0×10-4 ml·L-1=1.5×10-3 ml·L-1,根据Ka=eq \f(cH+·cUr-,cHUr),得c(H+)=eq \f(4.0×10-6×5.0×10-4,1.5×10-3) ml·L-1≈1.33×10-6ml·L-1。
8.(1)向0.1 ml·L-1的AgNO3溶液中加入等体积0.1 ml·L-1的NaCl和0.1 ml·L-1的NaBr混合液,生成的沉淀主要是 。
(2)取等体积的AgCl和AgI饱和溶液混合,再加入足量AgNO3溶液,生成的沉淀主要是 。
(3)现向含AgBr的饱和溶液中:
①加入固体AgNO3,则c(Ag+) (填“变大”“变小”或“不变”,下同)。
②加入更多的AgBr固体,则c(Ag+) 。
③加入AgCl固体,则c(Br-) ,c(Ag+) 。
④加入Na2S固体,则c(Br-) ,c(Ag+) (已知Ag2S的溶解度小于AgBr)。
[答案] (1)AgBr (2)AgCl (3)①变大 ②不变 ③变小 变大 ④变大 变小
[解析] (1)AgNO3的量不足,先生成溶解度更小的AgBr。
(2)由于AgCl溶解度大,混合溶液中c(Cl-)较大,加入AgNO3主要生成AgCl沉淀。
(3)①向AaBr饱和溶液中加入AgNO3,c(Ag+)增大,沉淀溶解平衡逆向移动。②加入AgBr固体,对沉淀溶解平衡无影响,c(Ag+)不变。③因AgCl溶解度大于AgBr,加入AgCl固体时,溶解电离出Ag+,使c(Ag+)增大,沉淀溶解平衡向左移动,c(Br-)变小。④因Ag2S溶解度小于AgBr,加入Na2S固体时,生成Ag2S沉淀,溶解平衡向右移动,c(Br-)增大,但c(Ag+)减小。
9.室温下用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为 ,加碱调节至pH为 时,铁离子刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5 ml·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为 时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 ml·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是 ,原因是 。
已知:
[答案] Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+不能分离
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
[解析]铁溶于稀硫酸生成Fe2+,Fe2+被双氧水氧化为Fe3+。Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-39,铁离子刚好完全沉淀时,c(OH-)=eq \r(3,\f(10-39,10-5)) ml·L-1≈4.64×10-12 ml·L-1,则c(H+)=eq \f(Kw,cOH-)=eq \f(10-14,4.64×10-12) ml·L-1≈2.16×10-3 ml·L-1,pH≈2.7;Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-17,锌离子开始沉淀时,c(OH-)=eq \r(\f(10-17,0.1)) ml·L-1=10-8 ml·L-1,则c(H+)=eq \f(Kw,cOH-)=eq \f(10-14,10-8) ml·L-1=10-6 ml·L-1,pH=6;Zn(OH)2和 Fe(OH)2的Ksp相近,若不加双氧水,沉淀Zn2+的同时Fe2+也会沉淀,从而使Zn2+和Fe2+不能分离。
10.沉淀的生成及转化在实际生产中有重要作用。
资料:部分难溶电解质的溶度积(均为18~25 ℃数据)
(1)在粗盐提纯流程中,可用Ba(OH)2溶液一次性除去粗盐水中的Mg2+和SOeq \\al(2-,4),反应的离子方程式是 。
(2)利用FeS作为沉淀剂除去某工业废水中Pb2+的部分流程如下:
①结合化学用语,从平衡移动角度解释可用FeS除去Pb2+的原因
。
②可使①中平衡发生移动所需最小c(Pb2+)= ml·L-1。(只写计算结果)
③处理1 L含Pb2+浓度为3.07 mg·L-1的该废水至合格(Pb2+浓度小于1 mg·L-1)最少所需FeS的质量是 mg。
[答案] (1)Ba2++SOeq \\al(2-,4)+Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓+BaSO4↓
(2)①FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq),加入Pb2+时发生反应:Pb2++S2-===PbS↓,使平衡正向移动,FeS转化为PbS ②10-19 ③0.88
[解析](2)①有FeS固体的溶液中,存在沉淀溶解平衡:FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq),PbS的Ksp比FeS的Ksp小,废水中的Pb2+结合溶液中的S2-,使S2-浓度降低,FeS的沉淀溶解平衡正向移动,FeS转化为PbS。
②有FeS固体的溶液中c(S2-)=eq \r(KspFeS)=10-9 ml·L-1,S2-和Pb2+结合成PbS沉淀,所需c(Pb2+)最小浓度为eq \f(KspPbS,cS2-)=eq \f(10-28,10-9)=10-19 ml·L-1。
③将Pb2+浓度由3.07 mg·L-1降低为1 mg·L-1,需反应掉2.07 mg·L-1的Pb2+,1 L溶液中需反应掉2.07 mg Pb2+,2.07 mg Pb2+的物质的量为0.01 mml,根据反应的离子方程式:Pb2+(aq)+FeS(s)Fe2+(aq)+PbS(s),需要FeS的物质的量为0.01 mml,质量为0.01 mml×88 g·ml-1=0.88 mg。视为沉淀完全。
(2)设Mg(OH)2饱和溶液中Mg2+的物质的量浓度为x,则4x3=4.0×10-12,x=1.0×10-4 ml·L-1,c(OH-)=2.0×10-4 ml·L-1,c(H+)=eq \f(1.0×10-14,2.0×10-4) ml·L-1=5×10-11 ml·L-1,pH=-lg (5×10-11)=11-lg 5=10.3。所以能使石蕊溶液变蓝色。
(3)AgCl开始沉淀所需c(Ag+)=eq \f(KspAgCl,cCl-)=eq \f(1.8×10-10,0.100) ml·L-1=1.8×10-9 ml·L-1,Ag2CrO4开始沉淀所需c(Ag+)=eq \r(\f(KspAg2CrO4,cCrO\\al(2-,4)))=eq \r(\f(9.0×10-12,0.100)) ml·L-1≈9.5×10-6 ml·L-1,因此,AgCl先沉淀。当Ag2CrO4开始沉淀时,c(Ag+)=9.5×10-6 ml·L-1,此时,c(Cl-)=eq \f(KspAgCl,cAg+)=eq \f(1.8×10-10,9.5×10-6) ml·L-1≈1.9×10-5 ml·L-1。
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp的近似值
10-17
10-17
10-39
Ksp(BaSO4)
Ksp[Mg(OH)2]
Ksp(FeS)
Ksp(PbS)
约为10-10
约为10-12
约为10-18
约为10-28
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