选择性必修1 3.4 第2课时 沉淀溶解平衡的应用 同步练习题(含解析)

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3.4 第2课时 沉淀溶解平衡的应用 同步练习题
榆次一中 李金虎
一、选择题（本题共有15小题，每小题4分，共60分，每小题只有一个正确选项）
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”而硫酸钡则能
⑤泡沫灭火器灭火的原理
A．②③④　　　　　　　　 B．①②③
C．③④⑤ D．①②③④⑤
2． 一定温度下，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)，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
3． 非结合胆红素(VCB)分子中有羟基(—OH)，被氧化后生成羧基(—COOH)与钙离子结合形成胆红素钙，胆结石的形成与此反应有关。从动态平衡的角度分析能预防胆结石的方法是(　　)
A．大量食用纯碱可和钙离子沉淀完全，防止胆结石的生成
B．不食用含钙的食品
C．适量服用低维生素E、低维生素C等抗氧化自由基可以防止胆结石
D．手术切除胆囊是最好的方法
4． 可溶性钡盐有毒，医院中常用无毒硫酸钡作为内服“钡餐”造影剂。医院抢救钡离子中毒者时，除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知：某温度下，Ksp(BaCO3)=5.1×10-9，Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。下列推断正确的是 (　　)
A．不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为碳酸钡比硫酸钡更难溶
B．可以用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃
C．抢救钡离子中毒者时,若没有硫酸钠也可以用碳酸钠溶液代替
D．误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒
5． 工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，Ksp(CaSO4)＝9×10－6]。下列说法错误的是(　　)
A．温度升高，Na2CO3溶液的KW和c(OH－)均会增大
B．沉淀转化的离子方程式为CO(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO(aq)
C．该条件下，CaCO3的溶解度约为1×10－3 g
D．CaCO3和CaSO4共存的悬浊液中，＝9×104
6． HgS常作着色剂、防腐剂。不同温度下，HgS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。pHg＝－lg c(Hg2＋)，pS＝－lg c(S2－)。下列说法正确的是(　　)
A．若HgS(s)Hg2＋(aq)＋S2－(aq)　ΔH>0，则图像中T<20 ℃
B．图中各点对应的HgS Ksp大小关系：Ksp(f)>Ksp(c)＝Ksp(e)
C．升高温度，f点的饱和溶液的组成由f点沿fd线向d方向移动
D．向d点溶液中加入少量K2S固体，溶液组成由d点沿cde线向e方向移动
7． 化工生产中含Cu2＋的废水常用MnS(s)作沉淀剂，其反应原理为Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列有关该反应的推理不正确的是(　　)
A．该反应达到平衡时，c(Cu2＋)＝c(Mn2＋)
B．CuS的溶解度比MnS的溶解度小
C．往平衡体系中加入少量Cu(NO3)2(s)后，c(Mn2＋)变大
D．该反应平衡常数K＝
8． 以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是(　　)
A．具有吸附性
B．溶解度与CuS、PbS、CdS等相同
C．溶解度大于CuS、PbS、CdS的溶解度
D．溶解度小于CuS、PbS、CdS的溶解度
9． 已知25 ℃时，FeS、CuS的Ksp分别为6.3×10-18、1.3×10-36，H2S的电离平衡常数Ka1=9.1×10-8、Ka2=1.1×10-12，下列有关说法正确的是(　　)
A．除去工业废水中的Cu2+可以选用FeS作沉淀剂
B．将足量CuSO4固体溶解在0.1 mol/L H2S溶液中，Cu2+的最大浓度为1.3×10-35 mol/L
C．因为H2SO4是强酸，所以反应CuSO4+H2S=== CuS↓+H2SO4不能发生
D．向H2S的饱和溶液中通入少量SO2气体，溶液的酸性增强
10．往锅炉中注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸去除，下列叙述中正确的是(　　)
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CO32- (aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+SO42- (aq)
11．二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．海水酸化能引起HCO3-浓度增大、CO32-浓度减小
B．海水酸化能促进CaCO3的溶解,导致珊瑚礁减少
C．CO2能引起海水酸化,其原理为HCO3-H++CO32-
D．使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
12．工业上常先以MnO2为原料制得粗MnCl2溶液，通过添加过量难溶电解质MnS，使溶液中含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实，下列分析正确的是(　　)
A．MnS的Ksp小于CuS、PbS、CdS等硫化物的Ksp
B．除杂试剂MnS也可用FeS代替
C．MnS与Cu2+反应的离子方程式是Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)
D．整个过程中涉及的反应类型只有复分解反应
13．已知在pH为4~5的环境中，Cu2+、Fe2+几乎不水解，而Fe3+几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸加热到80 ℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法中可行的是 (　　)
A．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4~5
B．向溶液中通入H2S使Fe2+沉淀
C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为4~5
D．加入纯Cu将Fe2+还原为Fe
14．粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2+。提纯时，为了除去Fe2+，常加入少量H2O2，然后加入少量碱至溶液pH=4，可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。下列说法不正确的是(　　)
A．溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4
B．加入H2O2,将Fe2+氧化，2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
C．由于CuSO4的催化作用，会使部分H2O2分解而损失
D．调溶液pH=4的依据是Cu(OH)2比Fe(OH)3更难溶
15．绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其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．图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度
B．图中各点对应的Ksp的关系为：Ksp(m)=Ksp(n)C．向m点的溶液中加入少量Na2S固体，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动
D．温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动
二、填空题（本题包括3个小题，共40分）
16．(10分)(1)对于Ag2S(s)2Ag＋(aq)＋S2－(aq)，其Ksp的表达式为 。
(2)下列说法不正确的是________(填序号)。
①用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗AgCl少
②一般地，物质的溶解度随温度的升高而增加，故物质的溶解大多是吸热的
③对于Al(OH)3(s)Al(OH)3(aq) Al3＋＋3OH－，前者为溶解平衡，后者为电离平衡
④除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用CO好，说明Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的大
⑤沉淀反应中常加过量的沉淀剂，其目的是使沉淀更完全
(3)如何除去Mg(OH)2中混有的Ca(OH)2？________________________。
17．(10分) (1)工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大损害，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＝10-32，要使c(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(Cu2+)＝_____ mol·L-1(Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10-20)。若在0.10 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。
18．(10分)牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列溶解平衡：Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3 PO43- (aq)+OH (aq)。试回答问题：
(1)小孩吃糖后，如果不及时刷牙或漱口，细菌和酶就会作用于糖，在口腔内产生有机羧酸，久而久之，牙齿就会受到腐蚀，其原因是 。
（2）已知Ca5 (PO4)3F(s)的溶解度比上述矿化产物Ca5(PO4)3OH的溶解度更小，质地更坚硬。当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿，其原因是(用离子方程式和简要文字说明)
。
（3）根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法：_________________________________。
19．(10分)某科研小组设计出利用工业废酸(10%H2SO4)来堆浸某废弃的氧化铜锌矿，提取锌、铜元素，实现废弃物综合利用，方案如图所示：
各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。
离子 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH
Fe2+ 6.34 9.7
Fe3+ 1.48 3.2
Zn2+ 6.2 8.0
请回答下列问题：
(1)加入A物质的目的是　　　　　　　　　　，物质A可使用下列物质中的　　　　(填字母)。
A．酸性KMnO4溶液　　　 B．O2　 C．H2O2溶液　　　　 D．Cl2
(2)氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：Ksp(CuS)　　　　Ksp(ZnS)(填“>”“<”或“=”)。
(3)反应生成海绵铜的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，应控制pH的范围是　　　　。
(5)写出NH4HCO3溶液与Zn2+反应生成Zn2(OH)2CO3的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)物质B可用于生产化肥，其化学式是　　　　　。
1．答案：A　
解析：Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO32-＋H2OHCO3-＋OH－，加热平衡正移。c(OH－)增大，去油污能力增强，①错误；泡沫灭火器的灭火原理是利用Al3＋与HCO3-相互促进的水解反应，与沉淀溶解平衡原理无关，⑤错误；②、③、④均与沉淀溶解平衡有关。
2．答案：D
解析：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH—(aq)，加MgSO4固体使该溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变大；加HCl溶液使该溶解平衡右移，Mg(OH)2固体减少，c(Mg2＋)变大；加NaOH固体使该溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变小。
3．答案：C
解析：预防胆结石的生成，就是防止羟基(一OH)被氧化后生成羧基与钙离子结合形成沉淀。所以适量服用抗氧化自由基的药物可以预防胆结石的生成。答案：C
4．答案：B
解析：碳酸钡能与胃酸反应生成可溶性钡盐，钡离子有毒，所以不能用碳酸钡作为内服造影剂，A错误；用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃，反应后c(Ba2+)= mol·L-1≈3.1×10-10 mol·L-1< mol·L-1，B正确；碳酸钡与胃酸反应转化为可溶性钡盐，起不到解毒的作用，C错误；饱和BaSO4溶液中c(Ba2+)== mol·L-1>1.0×10-5 mol·L-1，所以误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时，不会引起钡离子中毒，D错误。
5．答案：C　
解析：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，c(CaCO3)＝1×10－5 mol·L－1，S＝×100 g＝1.0×10－4 g，C项错误。
6．答案：B　
解析：因HgS的溶解过程是吸热过程，分析题图可知，温度为T时HgS的Ksp较大，故温度T高于20 ℃，A项错误；溶度积只与温度有关，c、e点对应温度相同，故两点处HgS的Ksp相等，f点HgS的Ksp较c、e点大，B项正确；降低温度，f点的饱和溶液的组成由f点沿fd线向d方向移动，C项错误；向d点溶液中加入少量K2S固体，溶液组成由d点沿edc线向c方向移动，D项错误。
7．答案：A　
解析：依据沉淀的转化条件溶解度大的向溶解度小的转移，B选项正确；C选项，加入Cu(NO3)2(s)后平衡右移，正确；反应平衡常数K＝＝，可知D选项正确。答案：A
8．答案：C
解析：添加过量的MnS是为了除去MnCl2溶液中的Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋，为了不引入MnS杂质，MnS应该具有难溶的性质，但又能提供S2－，以便与Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋结合，所以MnS的溶解度应大于CuS、PbS、CdS。答案：C
9．答案：A
解析：CuS比FeS难溶，除去工业废水中的Cu2+可以选用FeS作沉淀剂，A正确；H2S是弱酸，0.1 mol/L的H2S溶液中硫离子的最大浓度为0.1 mol/L，CuS的Ksp为1.3×10-36，所以溶液中Cu2+的最小浓度为1.3×10-35 mol/L，B错误；CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4能够发生，C错误；H2S与SO2反应生成单质硫和水，氢离子浓度减小，溶液的酸性减弱，D错误。
10．答案：D
解析：温度升高，促进水的电离，KW增大；温度升高，促进Na2CO3的水解，溶液中c(OH-)增大，A项错误。Ksp(CaCO3)11．答案：C
解析：海水酸化会引起H+浓度增大，H+与CO32-结合生成HCO3-故HCO3-浓度增大、CO32-浓度减小；海水酸化会使CO32-浓度减小，平衡CaCO3Ca2++CO32-朝着CaCO3溶解的方向移动，导致珊瑚礁减少；CO2引起海水酸化的原理是CO2+H2OH2CO3H++HCO3-使用太阳能、氢能等新能源可减少二氧化碳的排放，可改善珊瑚的生存环境。故选C。
12．答案：C
解析：通过添加过量难溶电解质MnS，使溶液中含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子形成硫化物沉淀，属于沉淀的转化，由难溶的物质转化为更难溶的物质，MnS的Ksp大于CuS、PbS、CdS等硫化物的Ksp，A错误；除杂试剂MnS如用FeS代替，会引入新的杂质，B错误；MnS与Cu2+反应的离子方程式为Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)，C正确；工业上以MnO2制MnCl2，锰元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，沉淀的转化属于复分解反应，D错误。
13．答案：A
解析：向溶液中通入Cl2，可将Fe2+氧化为Fe3+；再加入纯净的CuO粉末调节pH为4~5，Fe3+可转化为Fe(OH)3而除去，A正确。在酸性溶液中H2S与Fe2+不反应，而H2S与Cu2+反应生成CuS沉淀，B错误。C项中的操作会引入新的杂质离子NH4+，C错误。由金属的活动性Fe>Cu知，D错误。
14．答案：D
解析：为防止Cu2+水解生成Cu(OH)2使溶液变浑浊，溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4，A项正确；H2O2具有强氧化性，能与Fe2+发生氧化还原反应，即2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O，B项正确；H2O2在CuSO4催化下可发生分解反应，C项正确；溶液pH=4时，Fe3+可水解生成Fe(OH)3而除去，即Fe(OH)3比Cu(OH)2更难溶，D项错误。
15．答案：B
解析：CdS在水中达到溶解平衡时Cd2+、S2-浓度相等，可求出一定温度下CdS在水中的溶解度，A项正确；m、p、n为同一温度下的CdS的溶解平衡状态，三点的Ksp相等，B项错误；向m点溶液中加入Na2S，S2-浓度增大，但Ksp不变，则溶液组成由m沿T1时的平衡曲线向p方向移动，C项正确；温度降低，Ksp减小，q沿qp线向p方向移动，D项正确。
16．答案：(1)Ksp＝c2(Ag＋)·c(S2－) (2)④
(3)加足量MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，洗涤即得纯Mg(OH)2
解析：(2)①Cl－抑制AgCl溶解，正确；②物质的溶解大多是吸热的，正确；③正确；④除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用CO好，是因为Mg(OH)2的Ksp更小，剩余的Mg2＋更少，错误；⑤正确。
17．答案： （1）5　 （2）2.2×10-8　 0.20
解析：（1）Ksp＝c(Cr3＋)·c3(OH-)＝10-32，则c(OH-)＝＝ mol·L-1＝10-9 mol·L-1，
c(H＋)＝＝mol·L-1＝10-5 mol·L-1，pH＝–lg c(H＋)＝–lg 10-5＝5。 （2）pH＝8时c(OH–)＝10-6 mol·L-1，由氢氧化铜的溶度积常数可知：Ksp＝2.2×10-20＝10-12 ×c(Cu2＋)，得c(Cu2＋)＝2.2×10-8 mol·L-1；使Cu2＋完全沉淀为CuS，已知c(Cu2＋)＝0.10 mol·L-1，根据反应关系式：Cu2＋～2H＋得
c(H＋)＝0.20 mol·L-1。
18．答案：（1）有机羧酸电离出H+与Ca5(PO4)3OH电离出的OH 发生反应：H++OH ===H2O，使Ca5(PO4)3OH的溶解平衡向右移动 （2）F 与Ca5(PO4)3OH溶解产生的Ca2+、发生反应生成更难溶的Ca5(PO4)3F：5Ca2++3+F ===Ca5(PO4)3F↓（3）在牙膏中加Ca2+，使题中溶解平衡向左移动
19．答案：(1)将Fe2+氧化成Fe3+,方便后续生成沉淀除去　BC　 (2)<　
(3)Fe+Cu2+===Fe2++Cu (4)3.2≤pH<6.2　
(5)2Zn2++4HC===Zn2(OH)2CO3↓+H2O+3CO2↑　 (6)(NH4)2SO4
解析：(1)根据表中数据可知Fe3+易被除去，将Fe2+氧化成Fe3+，以便除去；除铁过程中加入A和氨水，使Fe2+变成Fe(OH)3沉淀，故A应为氧化剂，为不引入新的杂质，应选BC。(2)相同条件下,溶解度大的物质先溶解，结合在H2SO4作用下ZnS可溶解而CuS不溶，则相同温度下：Ksp(CuS)3CO2↑。(6)因所用废酸为硫酸，B又可用于生产化肥，故B为(NH4)2SO4。
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