(江蘇專版)2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題六 第二十四講 難溶電解質(zhì)的溶解平衡學(xué)案(含解析)
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1、(江蘇專版)2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題六 第二十四講 難溶電解質(zhì)的溶解平衡學(xué)案(含解析)
[江蘇考綱要求]
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1.理解難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡。
2.能運(yùn)用溶度積常數(shù)(Ksp)進(jìn)行簡單計算。
沉淀溶解平衡及應(yīng)用
[教材基礎(chǔ)—自熱身]
1.沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的概念
在一定溫度下,當(dāng)難溶強(qiáng)電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時,溶解速率和生成沉淀速率相等的狀態(tài)。
(2)沉淀溶解平衡的建立
固體溶質(zhì)溶液中的溶質(zhì)
①v溶解>v沉淀,固體溶解;②v溶解=v沉淀,溶解平衡;
③v溶解 2、(3)沉淀溶解平衡的特點(diǎn)
(4)影響沉淀溶解平衡的因素
①內(nèi)因
難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì),這是決定因素。
②外因
2.沉淀溶解平衡的應(yīng)用
(1)沉淀的生成
當(dāng)溶液中離子積(Qc)大于溶度積(Ksp)時有沉淀生成。
①調(diào)節(jié)pH法:如除去NH4Cl溶液中的FeCl3雜質(zhì),可加入氨水調(diào)節(jié)pH至4左右,離子方程式為Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH。
②沉淀劑法:如用H2S沉淀Cu2+,離子方程式為Cu2++H2S===CuS↓+2H+。
(2)沉淀的溶解
當(dāng)溶液中離子積(Qc)小于溶度積(Ksp)時,沉淀可以溶解。
①酸溶解:用離子方程式表示CaC 3、O3溶于鹽酸:
CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O。
②鹽溶解:用離子方程式表示Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液:Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O。
③配位溶解:用離子方程式表示AgCl溶于氨水:
AgCl+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O。
④氧化還原溶解:如不溶于鹽酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3。
(3)沉淀的轉(zhuǎn)化
在難溶物質(zhì)的飽和溶液中,溶解度小的沉淀會轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀。
①實(shí)質(zhì):沉淀溶解平衡的移動。
②實(shí)例:AgNO3溶液AgClAgBr,則Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)。
③應(yīng)用: 4、
鍋爐除垢:將CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3,離子方程式為CaSO4+CO===CaCO3+。
礦物轉(zhuǎn)化:CuSO4溶液遇ZnS轉(zhuǎn)化為CuS,離子方程式為ZnS+Cu2+===CuS+Zn2+。
[知能深化—掃盲點(diǎn)]
提能點(diǎn)(一) 沉淀溶解平衡及其影響因素
(1)沉淀溶解平衡是化學(xué)平衡的一種,沉淀溶解平衡的移動也同樣遵循勒夏特列原理。
(2)沉淀溶解達(dá)到平衡時,再加入難溶物對平衡無影響。
(3)難溶電解質(zhì)的溶解過程有的是吸熱過程,有的是放熱過程。
(4)以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0為例,分析影響因素
外界條件
移動方向
平衡后c(Ag+)
平 5、衡后c(Cl-)
Ksp
升高溫度
正向
增大
增大
增大
加水稀釋
正向
不變
不變
不變
加入少量AgNO3
逆向
增大
減小
不變
通入HCl
逆向
減小
增大
不變
通入H2S
正向
減小
增大
不變
提能點(diǎn)(二) 沉淀溶解平衡的應(yīng)用
(1)在實(shí)驗(yàn)室中怎樣除去NaCl溶液中的BaCl2?
_____________________________________________。
(2)怎樣除去AgI中的AgCl?
_____________________________________________________ 6、_________。
(3)BaCO3不溶于水,為什么不能作鋇餐?
__________________________________________________________。
(4)CaCO3難溶于稀H2SO4,但為什么能溶于醋酸中?
_________________________________________________________________。
(5)分別用等體積的蒸餾水和0.01 mol·L-1的鹽酸洗滌AgCl沉淀,為什么用水洗滌造成AgCl的損失大于用稀鹽酸洗滌的損失量?
___________________________________ 7、_________________________。
答案:(1)向溶液中加入過量的Na2CO3溶液充分反應(yīng),過濾,向?yàn)V液中加適量鹽酸
(2)把混合物與飽和的KI溶液混合,振蕩靜置,溶度積大的AgCl就會慢慢轉(zhuǎn)化為溶度積小的AgI
(3)BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO(aq),HCl===H++Cl-,2H++CO===H2O+CO2↑,胃酸電離的H+與BaCO3產(chǎn)生的CO結(jié)合生成CO2和H2O,破壞了BaCO3的溶解平衡,
c(Ba2+)增大,引起人體中毒
(4)CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO(aq),H2SO4===SO+2H+,Ca2++SO===CaS 8、O4↓,因?yàn)樯傻腃aSO4溶解度較小,會附著在CaCO3的表面,阻止平衡右移。而CH3COOHCH3COO-+H+,Ca2+與CH3COO-不產(chǎn)生沉淀;當(dāng)H+與CO結(jié)合生成CO2和H2O時,CaCO3的溶解平衡右移
(5)用水洗滌AgCl,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡右移,AgCl的質(zhì)量減少,用鹽酸洗滌AgCl,稀釋的同時HCl電離產(chǎn)生的Cl-會使平衡左移,AgCl減少的質(zhì)量要小些
[題后歸納]
(1)由于沉淀的生成取決于Qc與Ksp的相對大小,而溶解度與相對分子質(zhì)量有關(guān),有可能溶解度大的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解度小的。
(2)用沉淀法除雜不可能將雜質(zhì)離子全部通過沉 9、淀除去。一般認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5 mol·L-1時,沉淀已經(jīng)完全。
[題點(diǎn)全練—過高考]
1.下列說法正確的是( )
A.向Na2SO4溶液中加入過量的BaCl2溶液,則SO沉淀完全,溶液中只含Ba2+、
Na+和Cl-,不含SO
B.Ksp小的物質(zhì)其溶解能力一定比Ksp大的物質(zhì)的溶解能力小
C.為減少洗滌過程中固體的損耗,最好選用稀H2SO4代替H2O來洗滌BaSO4沉淀
D.向AgCl懸濁液中滴加Na2S溶液,白色沉淀變成黑色沉淀:2Ag++S2-===Ag2S↓
解析:選C D項(xiàng)的轉(zhuǎn)化方程式應(yīng)為2AgCl+S2-===Ag2S+2Cl-。
2.向 10、含有MgCO3固體的溶液中滴加少許濃鹽酸(忽略體積變化),下列數(shù)值變小的是( )
A.c(CO) B.c(Mg2+)
C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
解析:選A MgCO3固體的溶液中存在溶解平衡:MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO(aq),加入少量濃鹽酸可與CO反應(yīng),促使溶解平衡正向移動,故溶液中c(Mg2+)及 c(H+)增大,c(CO)減小,Ksp(MgCO3)只與溫度有關(guān),不變。
3.向MnCl2溶液中加入過量難溶電解質(zhì)MnS,可使溶液中含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金屬離子轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀,從而得到純凈的MnCl2。下列分析正確的 11、是( )
A.MnS具有吸附性
B.MnS有還原性,將Cu2+、Pb2+、Cd2+還原后除去
C.MnS溶解度大于CuS、PbS、CdS
D.MnS與Cu2+反應(yīng)的離子方程式:Cu2++S2-===CuS↓
解析:選C 向MnCl2溶液中加入過量難溶電解質(zhì)MnS,可使溶液中含有的Cu2+、
Pb2+、Cd2+等金屬離子轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀,說明MnS的溶解度大于CuS、PbS、CdS,C正確;MnS沒有吸附性,A錯誤;該反應(yīng)中沒有電子轉(zhuǎn)移,沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng),B錯誤;MnS與Cu2+反應(yīng)的離子方程式是Cu2++MnS===CuS+Mn2+,D錯誤。
4.為研究沉淀的生成及轉(zhuǎn)化, 12、某小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的分析不正確的是( )
A.①濁液中存在平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq)
B.②中顏色變化說明上層清液中含有SCN-
C.③中顏色變化說明有AgI生成
D.該實(shí)驗(yàn)可以證明AgI比AgSCN更難溶
解析:選D A項(xiàng),根據(jù)信息,白色沉淀是AgSCN,存在溶解平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN(aq),故說法正確;B項(xiàng),取上層清液,加入Fe3+出現(xiàn)紅色溶液,說明生成Fe(SCN)3,說明溶液中含有SCN-,故說法正確;C項(xiàng),AgI是黃色沉淀,現(xiàn)象是黃色沉淀說明有AgI產(chǎn)生,故說法正確;D項(xiàng),可能是c(I-)·c(A 13、g+)>Ksp,出現(xiàn)沉淀,故說法錯誤。
5.水是人類生存和發(fā)展的寶貴資源,而水質(zhì)的污染問題卻越來越嚴(yán)重。目前,世界各國已高度重視這個問題,并積極采取措施進(jìn)行治理。
(1)工業(yè)廢水中常含有不同類型的污染物,可采用不同的方法處理。以下處理措施和方法都正確的是____________(填字母)。
選項(xiàng)
污染物
處理措施
方法類別
A
廢酸
加生石灰中和
物理法
B
Cu2+等重金屬離子
加硫化物沉降
化學(xué)法
C
含純堿的廢水
加石灰水反應(yīng)
化學(xué)法
(2)下圖是某市污水處理的工藝流程示意圖:
①下列物質(zhì)中不可以作為混凝劑(沉降劑)使用的是______(填 14、字母)。
A.偏鋁酸鈉 B.氧化鋁
C.堿式氯化鋁 D.氯化鐵
②混凝劑除去懸浮物質(zhì)的過程是________(填字母)。
A.物理變化 B.化學(xué)變化
C.既有物理變化又有化學(xué)變化
解析:(1)污染治理要求能夠除掉有毒的物質(zhì),新生成的物質(zhì)對環(huán)境無污染。A項(xiàng),加生石灰和廢酸屬于化學(xué)方法,錯誤;C項(xiàng),Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH,溶液堿性更強(qiáng),污染更嚴(yán)重,錯誤。(2)①Al2O3在水中不能水解,不能生成膠狀物或絮狀沉淀,不能用作混凝劑,而A、C、D三種物質(zhì)在溶液中易水解生成膠體可作為混凝劑。②混凝劑能使固體顆粒沉淀,且混凝劑在水中發(fā)生水解是化學(xué)變 15、化,故混凝劑除去懸浮物質(zhì)的過程是物理和化學(xué)變化過程。
答案:(1)B (2)①B?、贑
溶度積常數(shù)及其應(yīng)用
[教材基礎(chǔ)—自熱身]
1.溶度積和濃度商
以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)為例:
溶度積
濃度商
概念
沉淀溶解的平衡常數(shù)
溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積
符號
Ksp
Qc
表達(dá)式
Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(B m-),式中的濃度都是平衡濃度
Qc(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的濃度是任意濃度
應(yīng)用
判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解:
①Q(mào)c>Ksp:溶液過飽和,有沉淀析出 16、;
②Qc=Ksp:溶液飽和,處于平衡狀態(tài);
③Qc 17、離子個數(shù)比不同,Ksp不能用于直接判斷溶解能力的強(qiáng)弱。
(2)溶解平衡一般是吸熱的,溫度升高平衡右移,Ksp增大,但Ca(OH)2相反。
(3)在一定條件下,溶解度小的沉淀也可以轉(zhuǎn)化成溶解度較大的沉淀。
[對點(diǎn)練]
1.判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)Ksp既與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān),也與沉淀的量和溶液中離子濃度有關(guān)( )
(2)在一定條件下,溶解度較小的沉淀也可以轉(zhuǎn)化成溶解度較大的沉淀( )
(3)常溫下,向BaCO3飽和溶液中加入Na2CO3固體,BaCO3的Ksp減小( )
(4)溶度積常數(shù)Ksp只受溫度的影響,溫度升高Ksp增大( 18、 )
(5)Ksp(AB2)小于Ksp(CD),則AB2的溶解度小于CD的溶解度( )
(6)不可能使要除去的離子全部通過沉淀除去。一般認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10-5 mol·L-1時,沉淀已經(jīng)完全( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√
提能點(diǎn)(二) Ksp的計算類型
(1)已知Ksp求溶液中的某種離子的濃度,如Ksp=a的飽和AgCl溶液中c(Ag+)= mol·L-1。
(2)已知Ksp、溶液中某離子的濃度,求溶液中的另一種離子的濃度,如某溫度下AgCl的Ksp=a,在0.1 mol·L-1的NaCl溶液中加入過量的AgC 19、l固體,達(dá)到平衡后c(Ag+)=10a mol·L-1。
(3)計算反應(yīng)的平衡常數(shù),如對于反應(yīng)Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),Ksp(MnS)=c(Mn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),而平衡常數(shù)K==。
[對點(diǎn)練]
2.已知lg 2=0.3,Ksp[Mn(OH)2]=2.0×10-13。實(shí)驗(yàn)室制氯氣的廢液中含c(Mn2+)=0.1 mol·L-1,向該溶液中滴加稀氫氧化鈉溶液至Mn2+完全沉淀的最小pH等于( )
A.8.15 B.9.3 C.10.15 D.11.6
解析:選C Mn2+沉淀較為完 20、全時的濃度為1×10-5mol·L-1,已知Ksp=c(Mn2+)·
c2(OH-),c(OH-)== mol·L-1=×10-4 mol·L-1,c(H+)== mol·L-1=×10-10 mol·L-1,所以pH=-lg =10+lg 2=10.15。
提能點(diǎn)(三) 判斷是否沉淀及沉淀的順序
(1)對于任何一種難溶物而言,是否可以生成沉淀,需要通過判斷Qc與Ksp的相對大小,只有當(dāng)Qc>Ksp時才會生成沉淀。
(2)當(dāng)難溶物的組成形式相同時,才可以根據(jù)Ksp的大小判斷沉淀的生成順序,Ksp小的先沉淀。
(3)當(dāng)兩種離子濃度相差很大的時候,滴入相同的離子,只要Qc>Ksp就能生成 21、沉淀,所以Ksp大的也可能先生成沉淀。
[對點(diǎn)練]
3.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO,濃度均為0.010 mol·L-1,向該溶液中逐滴加入0.010 mol·
L-1的AgNO3溶液時,三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序?yàn)? )
A.Cl-、Br-、CrO B.CrO、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、CrO D.Br-、CrO、Cl-
解析:選C 設(shè)加入一定體積的AgNO3溶液時,溶液中Cl-、Br-和CrO的濃度均為c mol· 22、L-1,則形成AgCl、AgBr、Ag2CrO4沉淀所需Ag+濃度分別是mol·L-1、mol·L-1、 mol·L-1,比較Ksp數(shù)值可知,Br-形成沉淀時所需Ag+濃度最小,即最先產(chǎn)生沉淀;CrO形成沉淀時所需Ag+濃度最大,即最后產(chǎn)生沉淀。
提能點(diǎn)(四) 沉淀溶解平衡圖像題的解題策略
(1)沉淀溶解平衡曲線類似于溶解度曲線,曲線上任一點(diǎn)都表示飽和溶液,曲線上方的任一點(diǎn)均表示過飽和溶液,此時有沉淀析出,曲線下方的任一點(diǎn)均表示不飽和溶液。
(2)從圖像中找到數(shù)據(jù),根據(jù)Ksp公式計算得出Ksp的值。
(3)比較溶液的Qc與Ksp的大小,判斷溶液中有無沉淀析出。
(4)涉及Qc的計算 23、時,所代入的離子濃度一定是混合溶液中的離子濃度,因此計算離子濃度時,所代入的溶液體積也必須是混合溶液的體積。
[對點(diǎn)練]
4.(雙選)(2013·江蘇高考)一定溫度下,三種碳酸鹽MCO3(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。已知:pM=-lg c(M),p(CO)=-lg c(CO)。下列說法正確的是 ( )
A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大
B.a(chǎn)點(diǎn)可表示MnCO3的飽和溶液,且c(Mn2+)=c(CO)
C.b點(diǎn)可表示CaCO3的飽和溶液,且c(Ca2+) 24、c(CO)
解析:選BD pM、p(CO)越大,則c(M)、c(CO)越小,Ksp越小,根據(jù)圖示,可以判斷MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次減小,A項(xiàng)錯誤;a點(diǎn)在MnCO3的沉淀溶解平衡曲線上,為飽和溶液,且p(Mn2+)=p(CO),則c(Mn2+)=c(CO),B項(xiàng)正確;b點(diǎn)在CaCO3的沉淀溶解平衡曲線上,為飽和溶液,p(Ca2+)<p(CO),則c(Ca2+)>c(CO),C項(xiàng)錯誤;c點(diǎn)在MgCO3的沉淀溶解平衡曲線上方,c(Mg2+)·c(CO)<Ksp(MgCO3),為不飽和溶液,D項(xiàng)正確。
[題點(diǎn)全練—過高考]
題點(diǎn)一 Ksp的相關(guān)計算及應(yīng)用
1.對飽和AgC 25、l溶液(有AgCl固體存在)進(jìn)行下列操作后,c(Ag+)和Ksp(AgCl)均保持不變的是( )
A.加熱 B.加少量水稀釋
C.加入少量鹽酸 D.加入少量AgNO3
解析:選B 加熱促進(jìn)AgCl固體溶解,c(Ag+)和Ksp(AgCl)都增大,A項(xiàng)錯誤;加少量水稀釋,由于溶液中存在未溶解的AgCl固體,所以溶液仍飽和,故c(Ag+)和Ksp(AgCl)保持不變,B項(xiàng)正確;加入鹽酸,c(Cl-)增大,c(Ag+)減小,Ksp不變,C項(xiàng)錯誤;加入AgNO3,c(Ag+)增大,Ksp不變,D項(xiàng)錯誤。
2.已知常溫下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(A 26、gBr)=5×10-13,下列有關(guān)說法錯誤的是( )
A.在飽和AgCl、AgBr的混合溶液中:=360
B.向AgCl懸濁液中滴加濃NaBr溶液會產(chǎn)生淡黃色沉淀
C.AgCl在水中的溶解度及Ksp均比在NaCl溶液中的大
D.欲用1 L NaCl溶液將0.01 mol AgBr轉(zhuǎn)化為AgCl,則c(NaCl)≥3.61 mol·L-1
解析:選C 同一溶液中,c(Ag+)相同,溶液中同時存在如下兩種關(guān)系式:c(Ag+)·
c(Br-)=Ksp(AgBr),c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl),所以c(Cl-)∶c(Br-)=Ksp(AgCl)∶Ksp(AgBr)=36 27、0,A項(xiàng)正確;由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),AgCl容易轉(zhuǎn)化為淡黃色AgBr沉淀,B項(xiàng)正確;溶度積只與溫度有關(guān),C項(xiàng)錯誤;AgBr+Cl-AgCl+Br-,平衡常數(shù)K==,當(dāng)溴化銀全部轉(zhuǎn)化為氯化銀時,溶液中Br-的濃度為0.01 mol·L-1,將有關(guān)數(shù)據(jù)代入計算式,求得平衡時Cl-濃度為3.6 mol·L-1,溴化銀轉(zhuǎn)化過程中消耗了0.01 mol Cl-,故氯化鈉的最低濃度為3.61 mol·L-1,D項(xiàng)正確。
3.已知一定溫度下,有下列難溶電解質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù):
物質(zhì)
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp/25 ℃
8.0×10-16
2. 28、2×10-20
4.0×10-38
完全沉淀時的pH范圍
≥9.6
≥6.4
3~4
對含等物質(zhì)的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的說法,不正確的是( )
A.向該混合溶液中加過量鐵粉,能觀察到紅色固體析出
B.向該混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到紅褐色沉淀
C.該混合溶液中c(SO)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5∶4
D.向該混合溶液中加入適量氯水,并調(diào)pH至3~4后過濾,能得到純凈的CuSO4溶液
解析:選D 加入過量鐵粉,發(fā)生反應(yīng):Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+Cu2+===Fe2++Cu,有 29、Cu析出,A項(xiàng)正確;對于M(OH)n,開始產(chǎn)生沉淀時,c(OH-)= ,根據(jù)所給物質(zhì)的Ksp數(shù)據(jù),可以判斷產(chǎn)生Fe(OH)3時所需c(OH-)最小,因此先產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀,B項(xiàng)正確;假設(shè)各物質(zhì)的物質(zhì)的量均為a,則n(SO)=5a,由于三種金屬離子均發(fā)生水解反應(yīng),溶液中n(Cu2+)+n(Fe2+)+n(Fe3+)<4a,則c(SO)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5∶4,C項(xiàng)正確;向混合溶液中加入適量氯水,F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+,調(diào)pH至3~4,F(xiàn)e3+雖能完全沉淀,但由于引入了Cl-,得到CuCl2和CuSO4的混合溶液,D項(xiàng)錯誤。
4.按要求回答下列問題。
30、
(1)將AgNO2和AgCl的飽和溶液等體積混合后,加入足量的硝酸銀溶液,生成的沉淀n(AgNO2)________n(AgCl)(填“大于”“小于”或“等于”)。[該溫度下,Ksp(AgNO2)=2×
10-8;Ksp(AgCl)=1.8×10-10]
(2)已知25 ℃時,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,此溫度下若在實(shí)驗(yàn)室中配制5 mol·L-1 100 mL FeCl3溶液,為使配制過程中不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,則至少需要加入____________ mL 2 mol·
L-1的鹽酸(忽略加入鹽酸體積)。
(3)Na2SO3溶液與CaCl2溶液混合會生成難溶的CaSO3( 31、Ksp=3.1×10-7),現(xiàn)將等體積的CaCl2溶液與Na2SO3溶液混合,若混合前Na2SO3溶液的濃度為2×10-3 mol·L-1,則生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為___________________________________________________。
(4)汽車尾氣中的SO2可用石灰水來吸收,生成亞硫酸鈣濁液。常溫下,測得某純CaSO3與水形成的濁液pH為9,已知Ka1(H2SO3)=1.8×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-9,忽略SO的第二步水解,則Ksp(CaSO3)=________。
(5)在某溫度下,Ksp(FeS)=6.25×10 32、-18,F(xiàn)eS飽和溶液中c(H+)與c(S2-)之間存在關(guān)系:c2(H+)·c(S2-)=1.0×10-22,為了使溶液里c(Fe2+)達(dá)到1 mol·L-1,現(xiàn)將適量FeS投入其飽和溶液中,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液中的c(H+)約為____________。
解析:(2)若不出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象,則c(Fe3+)·c3(OH-)≤Ksp,代入有關(guān)數(shù)據(jù)后可求出c(OH-) ≤2×10-13 mol·L-1,c(H+)≥5×10-2 mol·L-1,故至少要加入2.5 mL相應(yīng)的鹽酸。(3)根據(jù)CaSO3的Ksp=3.1×10-7,生成沉淀所需CaCl2溶液的最小濃度為×2 mol·L-1=6.2×10-4 mol 33、·L-1。(4)常溫下,測得某純CaSO3與水形成的濁液pH為9,溶液中主要存在兩個平衡CaSO3Ca2++SO,Ksp(CaSO3)=c(Ca2+)·c(SO),SO+H2O===HSO+
OH-,Kh=====×10-5,得c(SO)=6×
10-5 mol·L-1,Ksp(CaSO3)=c(Ca2+)·c(SO)=3.6×10-9。(5)根據(jù)Ksp(FeS)得c(S2-)= mol·L-1=6.25×10-18 mol·L-1,根據(jù)c2(H+)·c(S2-)=1.0×10-22得c(H+)= mol·L-1=4×10-3 mol·L-1。
答案:(1)大于 (2)2.5 (3 34、)6.2×10-4 mol·L-1
(4)3.6×10-9 (5)4×10-3 mol·L-1
題點(diǎn)二 沉淀溶解平衡曲線
5.25 ℃時,CaCO3在水中的溶解平衡曲線如圖所示。已知25 ℃時,CaCO3的Ksp(CaCO3)=2.8×10-9。據(jù)圖分析,下列說法不正確的是( )
A.x的數(shù)值為2×10-5
B.c點(diǎn)時有碳酸鈣沉淀生成
C.b點(diǎn)與d點(diǎn)對應(yīng)的溶度積相等
D.加入蒸餾水可使溶液由d點(diǎn)變到a點(diǎn)
解析:選D d點(diǎn)c(CO)=1.4×10-4 mol·L-1,則c(Ca2+)===2×10-5 mol·L-1,即x=2×10-5,A正確;c點(diǎn)Qc>Ksp,故有沉淀 35、生成,B正確;溶度積只與溫度有關(guān),b點(diǎn)與d點(diǎn)對應(yīng)的溶度積相等,C正確;加入蒸餾水后,d點(diǎn)各離子濃度都減小,不可能變到a點(diǎn),D錯誤。
6.常溫下,取一定量的PbI2固體配成飽和溶液,t時刻改變某一條件,離子的濃度變化如圖所示[注:第一次平衡時c(I-)=2×10-3 mol·L-1,c(Pb2+)=1×10-3 mol·L-1],下列有關(guān)說法正確的是( )
A.常溫下,PbI2的Ksp=2×10-6
B.溫度不變,向PbI2飽和溶液中加入少量硝酸鉛濃溶液,PbI2的溶解度不變,Pb2+濃度不變
C.常溫下Ksp(PbS)=8×10-28,向PbI2的懸濁液中加入Na2S溶液,PbI2( 36、s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為 5×1018
D.t時刻改變的條件是升高溫度,PbI2的Ksp增大
解析:選C 由PbI2Pb2++2I-得Ksp=c(Pb2+)·c2(I-)=1×10-3×(2×10-3)2=4×
10-9,A錯誤;由于硝酸鉛是強(qiáng)電解質(zhì),完全電離產(chǎn)生Pb2+,溫度不變,PbI2的溶度積不變,但Pb2+濃度增大,B錯誤;PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)反應(yīng)的平衡常數(shù)K====5×1018,C正確;t時刻若改變的條件是升高溫度,c(Pb2+)、c(I-)均呈增大趨勢,D錯誤。
7.(雙選) 37、一定溫度下,鹵化銀AgX(X:Cl-、Br-、I-)及Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。橫坐標(biāo)p(Ag+)表示“-lg c(Ag+)”,縱坐標(biāo)Y表示“-lg c(X-)”或“-lg c(CrO)”。下列說法正確的是( )
A.a(chǎn)點(diǎn)表示c(Ag+)=c(CrO)
B.b點(diǎn)可表示AgI的飽和溶液
C.該溫度下 AgI的Ksp約為1×10-16
D.該溫度下AgCl、AgBr飽和溶液中:c(Cl-)<c(Br-)
解析:選AC 由圖看出,a點(diǎn)p(Ag+)=-lg c(Ag+)=-lg c(CrO),故c(Ag+)=c(CrO),A正確;b點(diǎn)不在沉淀溶解平衡曲線上,要形成沉淀 38、,須增大Ag+或I-濃度,B錯誤;p(Ag+)=-lg c(I-)=8,c(Ag+)=c(I-)=10-8mol·L-1,AgI的Ksp=1×10-16,C正確;AgCl、AgBr飽和溶液中,c(Ag+)相同,-lg c(Cl-)<-lg c(I-),則 c(Cl-)>c(Br-),D錯誤。
8.如圖表示的是難溶氫氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L-1)。下列說法中正確的是( )
A.pH=3時溶液中鐵元素的主要存在形式是Fe3+
B.若Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+雜質(zhì),可通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除去
C.若分離溶液中的Fe3+和Cu2+,可調(diào)節(jié)溶液的pH在4左右 39、
D.若在含有Cu2+和Ni2+的溶液中加入燒堿,Ni(OH)2優(yōu)先沉淀
解析:選C 當(dāng)pH=3時,F(xiàn)e3+已沉淀完全,A錯誤;由于Ni2+和Co2+完全沉淀時pH相差不大,故不宜采用調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除去,B錯誤;根據(jù)圖示可知在含有Cu2+和Ni2+的溶液中加入燒堿,Cu(OH)2優(yōu)先沉淀,D錯誤。
[課堂真題集訓(xùn)—明考向]
1.(2018·江蘇高考)如圖是室溫下用Na2SO4除去溶液中Ba2+達(dá)到沉淀溶解平衡時,溶液中c(Ba2+)與c(SO)的關(guān)系曲線,說明溶液中c(SO)越大c(Ba2+) 40、越小,是否正確?
解析:達(dá)到沉淀溶解平衡時,c(Ba2+)·c(SO)=Ksp(BaSO4),由于室溫下Ksp(BaSO4)為定值,故溶液中c(SO)越大c(Ba2+)越小。
答案:正確。
2.(2017·江蘇高考)常溫下,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,pH=10的含Mg2+溶液中,
c(Mg2+)≤5.6×10-4 mol·L-1,是否正確?
解析:常溫下,在pH=10的溶液中,c(OH-)=1×10-4mol·L-1,溶液中含Mg2+濃度最大值為c(Mg2+)===5.6×10-4mol·L-1,正確。
答案:正確。
3.(2016·江蘇高考)請補(bǔ)充完整由 41、含有Al3+、Mg2+的水溶液制備MgCO3·3H2O的實(shí)驗(yàn)方案:邊攪拌邊向溶液中滴加氨水,___________________________________, 過濾、用水洗滌固體2~3次,在50 ℃下干燥,得到MgCO3·3H2O。[已知:該溶液中pH=8.5時Mg(OH)2開始沉淀;pH=5.0 時Al(OH)3沉淀完全。]
解析:滴加氨水調(diào)節(jié)pH使Al3+沉淀為Al(OH)3,同時Mg2+不能沉淀,故需調(diào)節(jié) 5.0≤pH<8.5,過濾除去Al(OH)3,然后再加入Na2CO3溶液至不再產(chǎn)生沉淀。
答案:至 5.0≤pH<8.5,過濾,邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉 42、淀生成,靜置,向上層清液中滴加Na2CO3溶液,若無沉淀生成
4.(2015·江蘇高考節(jié)選)軟錳礦(主要成分MnO2,雜質(zhì)金屬元素Fe、Al、Mg等)的水懸濁液與煙氣中SO2反應(yīng)可制備MnSO4·H2O,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+SO2===MnSO4。
(1)質(zhì)量為17.40 g純凈MnO2最多能氧化________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)SO2。
(2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1時Mn(OH)2開始沉淀。室溫下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其濃度均小于1×10-6 mol·L-1),需調(diào)節(jié)溶液pH范 43、圍為___________________。
解析:(1)n(MnO2)==0.2 mol,由化學(xué)方程式MnO2+SO2===MnSO4知,n(SO2)=n(MnO2)=0.2 mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(SO2)=22.4 L·mol-1×0.2 mol=4.48 L。
(2)Fe3+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3時,c(OH-)== =×10-11 mol·L-1;Al3+全部轉(zhuǎn)化為Al(OH)3時,c(OH-)= ==1×10-9 mol·L-1,故Al3+、Fe3+完全沉淀時,溶液中OH-的最小濃度應(yīng)為1×10-9 mol·L-1,即pH最小應(yīng)為5.0,因?yàn)镸n(OH)2沉淀時的最小pH為7. 44、1,故除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液至5.0<pH<7.1。
答案:(1)4.48 (2)5.0<pH<7.1
5.(2018·全國卷Ⅲ)用0.100 mol·L-1AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲線如圖所示。下列有關(guān)描述錯誤的是( )
A.根據(jù)曲線數(shù)據(jù)計算可知Ksp(AgCl)的數(shù)量級為10-10
B.曲線上各點(diǎn)的溶液滿足關(guān)系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)
C.相同實(shí)驗(yàn)條件下,若改為0.040 0 mol·L-1 Cl-,反應(yīng)終點(diǎn)c移到a
D.相同實(shí)驗(yàn)條件下,若改為0.050 0 mo 45、l·L-1 Br-,反應(yīng)終點(diǎn)c向b方向移動
解析:選C 由題圖可知,當(dāng)AgNO3溶液的體積為50.0 mL時,溶液中的c(Cl-)略小于10-8 mol·L-1,此時混合溶液中c(Ag+)==2.5×10-2 mol·L-1,故Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)≈2.5×10-2×10-8=2.5×10-10,A項(xiàng)正確;因反應(yīng)過程中有沉淀生成,溶液中必然存在平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),故曲線上的各點(diǎn)均滿足c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl),B項(xiàng)正確;根據(jù)Ag++Cl-===AgCl↓可知,達(dá)到滴定終點(diǎn)時,消耗AgNO3溶液的體積為=20.0 mL,C項(xiàng)錯 46、誤;相同實(shí)驗(yàn)條件下,沉淀相同量的Cl-和Br-消耗的AgNO3的量相同,由于Ksp(AgBr)<Ksp(AgCl),當(dāng)?shù)渭酉嗟攘康腁g+時,溶液中c(Br-)<c(Cl-),故反應(yīng)終點(diǎn)c向b方向移動,D項(xiàng)正確。
6.(2017·全國卷Ⅲ)在濕法煉鋅的電解循環(huán)溶液中,較高濃度的Cl-會腐蝕陽極板而增大電解能耗??上蛉芤褐型瑫r加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀從而除去Cl-。根據(jù)溶液中平衡時相關(guān)離子濃度的關(guān)系圖,下列說法錯誤的是( )
A.Ksp(CuCl)的數(shù)量級為10-7
B.除Cl-反應(yīng)為Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl
C.加入Cu越多,Cu+濃度越高,除Cl-效 47、果越好
D.2Cu+===Cu2++Cu平衡常數(shù)很大,反應(yīng)趨于完全
解析:選C 由題圖可知,當(dāng)-lg=0時,lg約為-7,即c(Cl-)=1 mol·
L-1,c(Cu+)≈10-7 mol·L-1,則Ksp(CuCl)=c(Cu+)·c(Cl-)的數(shù)量級為10-7,A項(xiàng)正確;Cu為固體,濃度視為常數(shù),只要滿足反應(yīng)用量即可,過多的銅也不會影響平衡狀態(tài)的移動,C項(xiàng)錯誤;由題圖可知,交點(diǎn)處c(Cu+)=c(Cu2+)≈10-6mol·L-1,則2Cu+===Cu2++Cu的平衡常數(shù)K=≈106,該平衡常數(shù)很大,因而反應(yīng)趨于完全,D項(xiàng)正確。
7.(2017·全國卷Ⅰ節(jié)選)若含F(xiàn)e2+和Mg2 48、+的溶液中c(Mg2+)=0.02 mol·L-1,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1,此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?__________________________________(列式計算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24。
解析:分兩步計算:①計算Fe3+完全沉淀時PO濃度。c(Fe3+)·c(PO)=Ksp(FePO4),c(PO)= mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1。②混合后,溶液中Mg2+濃度為c(Mg2+)=0.01 49、 mol·L-1,c3(Mg2+)·c2(PO)=0.013×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40 50、-恰好完全沉淀(濃度等于1.0×10-5 mol·L-1)時,溶液中c(Ag+)為________ mol·L-1,此時溶液中c(CrO)等于________mol·L-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別為2.0×10-12和2.0×
10-10)
解析:由AgCl的Ksp=c(Ag+)·c(Cl-),當(dāng)溶液中Cl-恰好完全沉淀(濃度等于1.0×10-5 mol·L-1)時,溶液中c(Ag+)= mol·L-1=2.0×10-5 mol·L-1;由Ag2CrO4的Ksp=c2(Ag+)·c(CrO),此時溶液中c(CrO)= mol·L-1=5.0×10-3 mol· 51、L-1。
答案:2.0×10-5 5.0×10-3
9.(2015·全國卷Ⅱ節(jié)選)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH?;厥仗幚碓搹U電池可得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示:
溶解度/(g/100 g水)
溫度/ ℃
化合物
0
20
40
60
80
100
NH4Cl
29.3
37.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614
化合物
Zn(OH)2
Fe 52、(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-17
10-39
回答下列問題:
(1)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通過________________分離回收;濾渣的主要成分是MnO2、________和________,欲從中得到較純的MnO2,最簡便的方法為_____________,其原理是_____________________________。
(2)用廢電池的鋅皮制備ZnSO4·7H2O的過程中,需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,鐵變?yōu)開_________,加堿調(diào)節(jié)至p 53、H為________時,鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于1×10-5mol·L-1時,即可認(rèn)為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為________時,鋅開始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1 mol·L-1)。若上述過程不加H2O2后果是__________________,原因是_______________________________。
解析:(1)由NH4Cl、ZnCl2的溶解度與溫度的關(guān)系可知,相同溫度下,ZnCl2的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于NH4Cl,因此從濾液中分離NH4Cl和ZnCl2,可采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶的方法。廢電池的糊狀填充物由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成,加水處理后 54、,過濾,濾渣中含有碳粉、MnO2及MnOOH等,欲從中得到較純的MnO2,可采用在空氣中加強(qiáng)熱的方法,碳粉與O2反應(yīng)生成CO2,MnOOH氧化為MnO2。
(2)Fe與稀H2SO4反應(yīng)生成FeSO4,再被H2O2氧化轉(zhuǎn)化為Fe2(SO4)3。Fe(OH)3的Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-),則有c(OH-)=≈10-11.3mol·L-1,則溶液的pH=2.7。Zn(OH)2的Ksp=c(Zn2+)·c2(OH-),則有c(OH-)==10-8mol·L-1,則溶液的pH=6。Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近,不加入H2O2將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,很難將Zn2+和Fe2+分開。
答案:(1)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶 碳粉 MnOOH 在空氣中加熱 碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2,MnOOH氧化為MnO2
(2)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分離不開 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
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