第3节 沉淀溶解平衡
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。下列分析不正确的是( )
A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积
B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少
C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)
D.海水呈弱酸性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中C浓度增大
2.把氢氧化钙放入蒸馏水中,一段时间后达到如下平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),加入以下溶液,可使Ca(OH)2减少的是( )
A.Na2S溶液
B.AlCl3溶液
C.NaOH溶液
D.CaCl2溶液
3.对于难溶盐MX,其饱和溶液中M+、X-的物质的量浓度之间的关系类似于c平(H+)·c平(OH-)=KW,存在等式c平(M+)·c平(X-)=Ksp。现将足量的AgCl分别加入下列物质中,溶解度由大到小的排列顺序是( )
①20
mL
0.01
mol·L-1
KCl溶液 ②30
mL
0.02
mol·L-1
CaCl2溶液 ③40
mL
0.03
mol·L-1
HCl溶液
④10
mL蒸馏水 ⑤50
mL
0.05
mol·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
4.CaSO4有很多用途,例如制豆腐就用到石膏(主要成分是CaSO4),CaSO4微溶于水,溶于水的部分可以形成CaSO4饱和溶液,其饱和溶液中存在平衡:CaSO4(s)Ca2+(aq)+S(aq),分别采取下列措施,能使溶液中c(Ca2+)增大的是( )
A.降温
B.加入CaSO4
C.加入BaCl2
D.加水
5.下列说法正确的是( )
A.在一定温度下的AgCl水溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数
B.AgCl的Ksp=1.8×10-10
mol2·L-2,在任何含AgCl固体的溶液中,c平(Ag+)=c平(Cl-),且Ag+和Cl-浓度的乘积等于1.8×10-10
mol2·L-2
C.温度一定时,在AgCl饱和溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数
D.向饱和AgCl溶液中加入盐酸,Ksp变大
6.(2020浙江舟山中学高二检测)已知Ksp(CaSO4)=7.1×10-5
mol2·L-2,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9
mol2·L-2,Ksp(CaF2)=1.5×10-10
mol3·L-3,某溶液中含有S、C和F-,浓度均为0.010
mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010
mol·L-1的CaCl2溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.S、C、F-
B.C、S、F-
C.C、F-、S
D.F-、C、S
7.关于沉淀溶解平衡和溶度积常数,下列说法不正确的是( )
A.将饱和Na2SO4溶液加入到饱和石灰水中,有白色沉淀产生,不能说明Ksp[Ca(OH)2]大于Ksp(CaSO4)
B.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关
C.已知25
℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39
mol4·L-4,该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K=4.0×104
L2·mol-2
D.已知25
℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12
mol3·L-3,在MgCl2溶液中加入氨水,测得混合液的pH=11,则溶液中的c平(Mg2+)为5.6×10-6
mol·L-1
8.(2020福建长乐高级中学高二检测)要使工业废水中的重金属离子Pb2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作为沉淀剂,已知Pb2+形成的化合物的溶解度如下:
化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×10-4
1.81×10-7
1.84×10-14
由上述数据可知,选用沉淀剂最好为( )
A.硫化物
B.硫酸盐
C.碳酸盐
D.以上沉淀剂均可
9.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转化成难溶的弱酸盐。
已知:SrSO4(s)Sr2+(aq)+S(aq) Ksp=2.5×10-7
mol2·L-2
SrCO3(s)Sr2+(aq)+C(aq) Ksp=2.5×10-9
mol2·L-2
(1)将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为 ;该反应的平衡常数表达式为 ;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C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C的浓度,平衡常数K将 。?
(3)已知,SrSO4和SrCO3在酸中的溶解度与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 。?
关键能力提升练
10.(2020河北邯郸质检)常温下,Ksp(PbI2)=7.1×10-9
mol3·L-3。取适量黄色PbI2粉末溶于水中,充分搅拌后得到浊液,过滤。在滤液中加入少量KI,测得c平(I-)=1.0×10-2
mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.Ksp(PbI2)减小
B.溶液中c平(I-)减小
C.产生黄色沉淀
D.溶液中c平(Pb2+)=7.1×10-7
mol·L-1
11.(2020辽宁实验中学高二检测)已知298
K时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12
mol3·L-3,取适量的MgCl2溶液,加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡,测得溶液的pH=13.0,则下列说法不正确的是( )
A.所得溶液中的c平(H+)=1.0×10-13
mol·L-1
B.所得溶液中由水电离产生的c平(OH-)=1.0×10-13
mol·L-1
C.所加烧碱溶液的pH=13.0
D.所得溶液中的c平(Mg2+)=5.6×10-10
mol·L-1
12.(2019海南化学)一定温度下,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中,c平(Ag+)和c平(Cl-)关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.a、b、c三点对应的Ksp不相等
B.AgCl在c点的溶解度比b点的大
C.AgCl溶于水形成的饱和溶液中,c平(Ag+)=c平(Cl-)
D.b点的溶液中加入AgNO3固体,c(Ag+)沿曲线向c点方向变化
13.(2021广东深圳高二期末)已知t℃时AgCl的Ksp=4×10-10
mol2·L-2,在t℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.在t℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-11
mol3·L-3
B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4(s)可使溶液由Y点到Z点
C.在t℃,反应Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+Cr(aq)的平衡常数K=6.25×107
L·mol-1
D.在t℃时,以0.001
mol·L-1
AgNO3溶液滴定20
mL
0.001
mol·L-1
KCl和0.001
mol·L-1的K2CrO4的混合溶液,Cr先沉淀
14.(1)工业废水中常含有一定量的Cr2和Cr,它们对人类及生态系统会产生很大损害,必须进行处理。Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c平(Cr3+)·(OH-)=10-32
mol4·L-4,要使c平(Cr3+)降低为10-5
mol·L-1,溶液的pH应调至 。?
(2)在0.10
mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c平(Cu2+)=
mol·L-1{Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20
mol3·L-3}。若在0.1
mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是
mol·L-1。?
15.(2020山东德州高二期末)NiSO4·xH2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于镀镍、电池等,可由电镀废渣(除镍外还含有铜、锌、铁等元素)为原料获得。操作步骤如图:
(1)电镀在铜上的镍层破损后,镀层 (填“能”或“否”)继续保护内部金属。?
(2)向滤液Ⅰ中加入FeS的目的是 ,当Zn2+恰好沉淀完全时,则c平(Cu2+)=
mol·L-1[已知Ksp(CuS)=1.3×10-36
mol2·L-2,Ksp(ZnS)=1.6×10-24
mol2·L-2]。?
(3)对滤液Ⅱ中加入H2O2时发生的反应离子方程式为
。?
(4)滤液Ⅲ中溶质的主要成分是NiSO4,加入Na2CO3过滤后再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO4,这两步操作的目的是 。?
(5)为测定NiSO4·xH2O晶体中x的值,称取5.26
g晶体加热至完全失去结晶水,剩余固体3.10
g,则x的值为 。?
学科素养拔高练
16.某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高,为控制砷的排放,可采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。请回答以下问题:
表1 几种盐的Ksp
难溶物
Ksp
Ca3(AsO4)2
6.8×10-19
mol5·L-5
CaSO4
9.1×10-6
mol2·L-2
FeAsO4
5.7×10-21
mol2·L-2
表2 工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物
H2SO4
As
废水浓度
29.4
g·L-1
1.6
g·L-1
排放标准
pH=6~9
0.5
mg·L-1
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度为
mol·L-1。?
(2)若酸性废水中Fe3+的浓度为1.0×10-4
mol·L-1,则c平(As)=
mol·L-1。?
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(弱酸H3AsO3)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(弱酸H3AsO4),此时MnO2被还原为Mn2+,该反应的离子方程式为 。?
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右,使五价砷以Ca3(AsO4)2的形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为 。?
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀,原因为 。?
③砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25
℃)为Ka1=5.6×10-3
mol·L-1,Ka2=1.7×10-7
mol·L-1,Ka3=4.0×10-12
mol·L-1,第三步电离的平衡常数表达式为Ka3= ,Na3AsO4第一步水解的离子方程式为As+H2OHAs+OH-,该步水解的平衡常数(25
℃)为 。?
-
11
-第3节 沉淀溶解平衡
课后篇素养形成
必备知识基础练
1.在温热气候条件下,浅海地区有厚层的石灰石沉积,而深海地区却很少。下列分析不正确的是( )
A.与深海地区相比,浅海地区水温较高,有利于游离的CO2增多、石灰石沉积
B.与浅海地区相比,深海地区压强大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少
C.深海地区石灰石岩层的溶解反应为:CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)
D.海水呈弱酸性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中C浓度增大
答案D
解析海水中CO2的溶解度随温度的升高而减小,随压力的增大而增大,在浅海地区,海水层压力较小,同时水温比较高,因而CO2的浓度较小,即游离的CO2增多,根据平衡移动原理,上述平衡向生成CaCO3方向移动,产生石灰石沉积,A项正确;在深海地区溶解的CO2较多,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少,B项正确;在深海地区中,石灰石的沉淀溶解平衡向右移动,且倾向很大,故溶解反应为CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq),C项正确;海水温度一定时,大气中CO2浓度增加,海水中溶解的CO2随之增大,导致C转化为HC,C浓度降低,D项错误。
2.把氢氧化钙放入蒸馏水中,一段时间后达到如下平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),加入以下溶液,可使Ca(OH)2减少的是( )
A.Na2S溶液
B.AlCl3溶液
C.NaOH溶液
D.CaCl2溶液
答案B
解析Na2S水解使溶液显碱性,增大了溶液中OH-的浓度;NaOH会提供大量OH-;CaCl2会增大Ca2+的浓度,所以A、C、D选项都会使平衡向左移动使Ca(OH)2增多。AlCl3中的Al3+可与OH-发生反应生成Al(OH)3沉淀,使平衡向右移动,促进Ca(OH)2的溶解。
3.对于难溶盐MX,其饱和溶液中M+、X-的物质的量浓度之间的关系类似于c平(H+)·c平(OH-)=KW,存在等式c平(M+)·c平(X-)=Ksp。现将足量的AgCl分别加入下列物质中,溶解度由大到小的排列顺序是( )
①20
mL
0.01
mol·L-1
KCl溶液 ②30
mL
0.02
mol·L-1
CaCl2溶液 ③40
mL
0.03
mol·L-1
HCl溶液
④10
mL蒸馏水 ⑤50
mL
0.05
mol·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的沉淀溶解平衡为AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),由于c平(Ag+)·c平(Cl-)=Ksp,c平(Cl-)或c平(Ag+)越大,越能抑制AgCl的溶解,AgCl的溶解度越小。注意AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,而与溶液的体积无关。①中c平(Cl-)=0.01mol·L-1,②中c平(Cl-)=0.04mol·L-1,③中c平(Cl-)=0.03mol·L-1,④中无Cl-和Ag+,⑤中c平(Ag+)=0.05mol·L-1。Ag+或Cl-浓度由小到大的顺序为④<①<③<②<⑤,故AgCl的溶解度由大到小的顺序为④>①>③>②>⑤。
4.CaSO4有很多用途,例如制豆腐就用到石膏(主要成分是CaSO4),CaSO4微溶于水,溶于水的部分可以形成CaSO4饱和溶液,其饱和溶液中存在平衡:CaSO4(s)Ca2+(aq)+S(aq),分别采取下列措施,能使溶液中c(Ca2+)增大的是( )
A.降温
B.加入CaSO4
C.加入BaCl2
D.加水
答案C
解析降温时溶解度减小,钙离子浓度减小,故A错误;CaSO4饱和溶液中再加入硫酸钙,不再溶解,钙离子浓度不变,故B错误;加入BaCl2时,钡离子与硫酸根离子生成更难溶的硫酸钡沉淀,平衡正向移动,钙离子浓度增大,所以C正确;加水稀释时,钙离子浓度减小,故D错误。
5.下列说法正确的是( )
A.在一定温度下的AgCl水溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数
B.AgCl的Ksp=1.8×10-10
mol2·L-2,在任何含AgCl固体的溶液中,c平(Ag+)=c平(Cl-),且Ag+和Cl-浓度的乘积等于1.8×10-10
mol2·L-2
C.温度一定时,在AgCl饱和溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数
D.向饱和AgCl溶液中加入盐酸,Ksp变大
答案C
解析AgCl的溶度积Ksp是饱和溶液中c平(Ag+)与c平(Cl-)的乘积,只受温度的影响,C正确,D错误;在含有AgCl固体的溶液中Ag+、Cl-不一定只来源于AgCl的溶解,二者浓度不一定相等,B错误;A中不一定是饱和溶液,A错误。
6.(2020浙江舟山中学高二检测)已知Ksp(CaSO4)=7.1×10-5
mol2·L-2,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9
mol2·L-2,Ksp(CaF2)=1.5×10-10
mol3·L-3,某溶液中含有S、C和F-,浓度均为0.010
mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010
mol·L-1的CaCl2溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.S、C、F-
B.C、S、F-
C.C、F-、S
D.F-、C、S
答案C
解析析出沉淀时,CaSO4溶液中c平(Ca2+)=mol·L-1=7.1×10-3mol·L-1,CaCO3溶液中c平(Ca2+)=mol·L-1=2.8×10-7mol·L-1,CaF2溶液中c平(Ca2+)=mol·L-1=1.5×10-6mol·L-1,c平(Ca2+)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C、F-、S。
7.关于沉淀溶解平衡和溶度积常数,下列说法不正确的是( )
A.将饱和Na2SO4溶液加入到饱和石灰水中,有白色沉淀产生,不能说明Ksp[Ca(OH)2]大于Ksp(CaSO4)
B.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关
C.已知25
℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39
mol4·L-4,该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K=4.0×104
L2·mol-2
D.已知25
℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12
mol3·L-3,在MgCl2溶液中加入氨水,测得混合液的pH=11,则溶液中的c平(Mg2+)为5.6×10-6
mol·L-1
答案C
解析A项,只能说明Ca(OH)2的溶解度大于CaSO4的溶解度;B项,Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关;C项,反应的平衡常数K==2.6×103L2·mol-2;D项,c平(Mg2+)=mol·L-1=5.6×10-6mol·L-1。
8.(2020福建长乐高级中学高二检测)要使工业废水中的重金属离子Pb2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作为沉淀剂,已知Pb2+形成的化合物的溶解度如下:
化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×10-4
1.81×10-7
1.84×10-14
由上述数据可知,选用沉淀剂最好为( )
A.硫化物
B.硫酸盐
C.碳酸盐
D.以上沉淀剂均可
答案A
解析由表中数据可知PbS的溶解度最小,所以生成PbS时Pb2+沉淀最完全,溶液中剩余的Pb2+浓度最小,所以最好的沉淀剂为硫化物,A项正确。
9.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转化成难溶的弱酸盐。
已知:SrSO4(s)Sr2+(aq)+S(aq) Ksp=2.5×10-7
mol2·L-2
SrCO3(s)Sr2+(aq)+C(aq) Ksp=2.5×10-9
mol2·L-2
(1)将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为 ;该反应的平衡常数表达式为 ;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C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C的浓度,平衡常数K将 。?
(3)已知,SrSO4和SrCO3在酸中的溶解度与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 。?
答案(1)SrSO4(s)+C(aq)SrCO3(s)+S(aq) K= Ksp(SrCO3)(2)①减小 ②不变
(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
解析(1)SrSO4转化成SrCO3的离子反应为SrSO4(s)+C(aq)SrCO3(s)+S(aq),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)(2)①降低温度有利于提高SrSO4的转化率,说明降温平衡向正反应方向移动,因此升高温度,平衡向逆反应方向移动,故平衡常数K减小。②平衡常数只与温度有关,增大C的浓度,平衡常数不变。
(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,若沉淀没有全部溶解,则SrSO4没有完全转化成SrCO3,需要注意的是,不能选择稀硫酸,因为SrCO3与稀硫酸反应生成SrSO4。
关键能力提升练
10.(2020河北邯郸质检)常温下,Ksp(PbI2)=7.1×10-9
mol3·L-3。取适量黄色PbI2粉末溶于水中,充分搅拌后得到浊液,过滤。在滤液中加入少量KI,测得c平(I-)=1.0×10-2
mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.Ksp(PbI2)减小
B.溶液中c平(I-)减小
C.产生黄色沉淀
D.溶液中c平(Pb2+)=7.1×10-7
mol·L-1
答案C
解析常温下,Ksp(PbI2)=7.1×10-9mol3·L-3。取适量黄色PbI2粉末溶于水中,充分搅拌后得到浊液,过滤。在滤液中,Ksp(PbI2)=c平(Pb2+)·(I-)=4(Pb2+)=7.1×10-9mol3·L-3,c平(Pb2+)≈1.3×10-3mol·L-1,c平(I-)≈2.6×10-3mol·L-1。在滤液中加入少量KI,测得c平(I-)=1.0×10-2mol·L-1,若产生PbI2沉淀,Pb2+的最小浓度c平(Pb2+)=mol·L-1=7.1×10-5mol·L-1<1.3×10-3mol·L-1,所以溶液中一定会产生PbI2黄色沉淀。Ksp(PbI2)只与温度有关,温度不变,其值不变,A项错误;溶液中c(I-)明显增大了,B项错误;产生了黄色沉淀,C项正确;溶液中c平(Pb2+)=7.1×10-5mol·L-1,D项错误。
11.(2020辽宁实验中学高二检测)已知298
K时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12
mol3·L-3,取适量的MgCl2溶液,加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡,测得溶液的pH=13.0,则下列说法不正确的是( )
A.所得溶液中的c平(H+)=1.0×10-13
mol·L-1
B.所得溶液中由水电离产生的c平(OH-)=1.0×10-13
mol·L-1
C.所加烧碱溶液的pH=13.0
D.所得溶液中的c平(Mg2+)=5.6×10-10
mol·L-1
答案C
解析pH=13的溶液中,c平(H+)=1.0×10-13mol·L-1,故A正确;溶液中由水电离产生的c水(OH-)=c水(H+)=1.0×10-13mol·L-1,故B正确;烧碱与MgCl2溶液反应生成沉淀,消耗了NaOH溶液,向MgCl2溶液中加NaOH溶液后混合溶液的pH=13,则所加NaOH溶液pH>13,故C错误;溶液中c平(OH-)==10-1mol·L-1,溶液中的c平(Mg2+)=mol·L-1=5.6×10-10mol·L-1,故D正确。
12.(2019海南化学)一定温度下,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中,c平(Ag+)和c平(Cl-)关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.a、b、c三点对应的Ksp不相等
B.AgCl在c点的溶解度比b点的大
C.AgCl溶于水形成的饱和溶液中,c平(Ag+)=c平(Cl-)
D.b点的溶液中加入AgNO3固体,c(Ag+)沿曲线向c点方向变化
答案C
解析温度一定,Ksp大小不变,则a、b、c三点对应的Ksp相等,A项错误;同一平衡体系中,温度一定,溶解度大小也不变,B项错误;Ksp(AgCl)=c平(Ag+)·c平(Cl-),根据AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)可知,C项正确;b点的溶液中加入AgNO3固体,c平(Ag+)变大,Ksp(AgCl)不变,则c平(Cl-)相应减小,所以沿曲线向a点方向变化,D项错误。
13.(2021广东深圳高二期末)已知t℃时AgCl的Ksp=4×10-10
mol2·L-2,在t℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.在t℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-11
mol3·L-3
B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4(s)可使溶液由Y点到Z点
C.在t℃,反应Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+Cr(aq)的平衡常数K=6.25×107
L·mol-1
D.在t℃时,以0.001
mol·L-1
AgNO3溶液滴定20
mL
0.001
mol·L-1
KCl和0.001
mol·L-1的K2CrO4的混合溶液,Cr先沉淀
答案D
解析在t℃时,Ag2CrO4的溶度积Ksp(Ag2CrO4)=(Ag+)·c平(Cr)=(1×10-3)2×10-5mol3·L-3=1×10-11mol3·L-3,A正确;在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4(s),c平(Cr)增大,可使溶液由Y点到Z点,故B正确;在t℃,Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+Cr(aq)的平衡常数K==6.25×107L·mol-1,故C正确;在t℃时,开始产生AgCl沉淀时Ag+的浓度为=4×10-7mol·L-1,开始产生Ag2CrO4沉淀时,Ag+的浓度为[=1×10-4mol·L-1,所以Cl-沉淀需要的Ag+较小而先沉淀,故D错误。
14.(1)工业废水中常含有一定量的Cr2和Cr,它们对人类及生态系统会产生很大损害,必须进行处理。Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=c平(Cr3+)·(OH-)=10-32
mol4·L-4,要使c平(Cr3+)降低为10-5
mol·L-1,溶液的pH应调至 。?
(2)在0.10
mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c平(Cu2+)=
mol·L-1{Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20
mol3·L-3}。若在0.1
mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是
mol·L-1。?
答案(1)5 (2)2.2×10-8 0.2
解析(1)Cr(OH)3的溶度积Ksp=c平(Cr3+)·(OH-)=10-32mol4·L-4,则c平(OH-)=mol·L-1=10-9mol·L-1,c平(H+)=mol·L-1=10-5mol·L-1,则pH=-lgc平(H+)=-lg10-5=5。
(2)pH=8时c平(OH-)=10-6mol·L-1,由氢氧化铜的溶度积常数可知:Ksp=2.2×10-20mol3·L-3=10-12mol2·L-2×c平(Cu2+),得c平(Cu2+)=2.2×10-8mol·L-1;要使Cu2+沉淀完全,已知c始(Cu2+)=0.1mol·L-1,根据反应关系式:Cu2+~2H+可得,c平(H+)=0.2mol·L-1。
15.(2020山东德州高二期末)NiSO4·xH2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于镀镍、电池等,可由电镀废渣(除镍外还含有铜、锌、铁等元素)为原料获得。操作步骤如图:
(1)电镀在铜上的镍层破损后,镀层 (填“能”或“否”)继续保护内部金属。?
(2)向滤液Ⅰ中加入FeS的目的是 ,当Zn2+恰好沉淀完全时,则c平(Cu2+)=
mol·L-1[已知Ksp(CuS)=1.3×10-36
mol2·L-2,Ksp(ZnS)=1.6×10-24
mol2·L-2]。?
(3)对滤液Ⅱ中加入H2O2时发生的反应离子方程式为
。?
(4)滤液Ⅲ中溶质的主要成分是NiSO4,加入Na2CO3过滤后再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO4,这两步操作的目的是 。?
(5)为测定NiSO4·xH2O晶体中x的值,称取5.26
g晶体加热至完全失去结晶水,剩余固体3.10
g,则x的值为 。?
答案(1)能 (2)除去溶液中的Cu2+和Zn2+ 8.1×10-18
(3)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(4)得到较浓的NiSO4溶液(或富集NiSO4等)
(5)6
解析电镀废渣(除镍外,还含有铜、锌、铁等元素)加稀硫酸后,锌和铁与稀硫酸反应生成锌离子和亚铁离子,过滤后在滤液中加入FeS,生成CuS、ZnS,可除去Cu2+、Zn2+等杂质,对滤液Ⅱ先加过氧化氢溶液,可氧化Fe2+生成Fe3+,有利于水解生成氢氧化铁沉淀而除去,过滤后在滤液中加入碳酸钠,可生成NiCO3,过滤后加入硫酸可生成NiSO4,经蒸发、浓缩、冷却结晶可得到硫酸镍晶体。
(1)电镀在铜上的镍层破损后,由于镍比铜活泼,因此镀层还能继续保护内部金属。
(2)过滤后在滤液中加入FeS,生成CuS、ZnS,可除去Cu2+、Zn2+等杂质。当Zn2+恰好沉淀完全,c平(Zn2+)=1×10-5mol·L-1,Ksp(ZnS)=1.6×10-24mol2·L-2=c平(Zn2+)·c平(S2-),c平(S2-)=mol·L-1=1.6×10-19mol·L-1,Ksp(CuS)=c平(Cu2+)·c平(S2-)=1.3×10-36mol2·L-2,则c平(Cu2+)=mol·L-1≈8.1×10-18mol·L-1。
(3)对滤液Ⅱ加H2O2溶液的目的是将Fe2+氧化Fe3+,然后调pH沉淀Fe3+以除去Fe3+,反应的化学方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
(4)滤液Ⅲ中溶质的主要成分是NiSO4,再加入碳酸钠过滤后,加稀硫酸溶解又生成NiSO4,可增大成NiSO4浓度,有利于蒸发结晶。
(5)剩余固体3.10g,n(NiSO4)==0.02mol,n(H2O)==0.12mol,则x==6。
学科素养拔高练
16.某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高,为控制砷的排放,可采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。请回答以下问题:
表1 几种盐的Ksp
难溶物
Ksp
Ca3(AsO4)2
6.8×10-19
mol5·L-5
CaSO4
9.1×10-6
mol2·L-2
FeAsO4
5.7×10-21
mol2·L-2
表2 工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物
H2SO4
As
废水浓度
29.4
g·L-1
1.6
g·L-1
排放标准
pH=6~9
0.5
mg·L-1
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度为
mol·L-1。?
(2)若酸性废水中Fe3+的浓度为1.0×10-4
mol·L-1,则c平(As)=
mol·L-1。?
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(弱酸H3AsO3)不易沉降,可投入MnO2先将其氧化成五价砷(弱酸H3AsO4),此时MnO2被还原为Mn2+,该反应的离子方程式为 。?
(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水中投入生石灰调节pH到2,再投入生石灰将pH调节到8左右,使五价砷以Ca3(AsO4)2的形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为 。?
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀,原因为 。?
③砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25
℃)为Ka1=5.6×10-3
mol·L-1,Ka2=1.7×10-7
mol·L-1,Ka3=4.0×10-12
mol·L-1,第三步电离的平衡常数表达式为Ka3= ,Na3AsO4第一步水解的离子方程式为As+H2OHAs+OH-,该步水解的平衡常数(25
℃)为 。?
答案(1)①0.3
(2)5.7×10-17
(3)2H++MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2++H2O
(4)①CaSO4 ②H3AsO4是弱酸,当溶液pH调节到8左右,c平(As)增大,容易形成Ca3(AsO4)2沉淀或者pH增大,促进H3AsO4电离,c平(As)增大,Q=(Ca2+)·(As)>Ksp[Ca3(AsO4)2]时,Ca3(AsO4)2才开始沉淀 ③ 2.5×10-3
mol·L-1
解析(1)由题意可得H2SO4的浓度为=0.3mol·L-1。
(2)c平(As)=mol·L-1=5.7×10-17mol·L-1。
(3)利用化合价升降原理配平相关方程式,即可得出离子方程式为2H++MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2++H2O。
(4)①由于H2SO4是强酸,废水中S浓度较大,所以当pH=2时,生成的沉淀为CaSO4。②H3AsO4为弱酸,当pH较小时,抑制了H3AsO4的电离,c平(As)较小,不易形成Ca3(AsO4)2沉淀,当pH≈8时,As的浓度增大,容易形成Ca3(AsO4)2沉淀。③H3AsO4的第一步电离方程式为H3AsO4H++H2As,第二步电离方程式为H2AsH++HAs,第三步电离方程式为HAsH++As,Ka3=。As第一步水解的平衡常数Kh1==2.5×10-3mol·L-1。
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