2025人教版高中化学选择性必修1同步--分层作业19　难溶电解质的沉淀溶解平衡（含解析）

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2025人教版高中化学选择性必修1
分层作业19　难溶电解质的沉淀溶解平衡
A级 必备知识基础练
　　　　　　　　　　　　　　　　
题组1.沉淀溶解平衡及影响因素
1.(2024·浙江北斗联盟联考)牙齿表面有一薄层釉质保护着,釉质层主要成分是难溶的羟基磷灰石,存在平衡:Ca5OH(s)5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)　Ksp=6.8×10-37。已知Ca5F(s)的Ksp=2.8×10-61,下列说法不正确的是(　　)
A.在牙膏中添加适量的磷酸盐,能起到保护牙齿的作用
B.正常口腔的pH接近中性,牙齿不易被腐蚀
C.使用添加NaF的含氟牙膏,可实现Ca5(PO4)3OH(s)与Ca5F(s)的转化,该反应的平衡常数约为2.4×1024
D.口腔中的食物残渣能产生有机酸,容易导致龋齿,使Ksp增大
2.(2024·福建泉州八校联考)对BaSO4悬浊液进行下列操作,达到平衡后,c(Ba2+)和Ksp(BaSO4)均保持不变的是(　　)
A.适当升温
B.加少量水
C.加入少量浓硫酸
D.加入少量氯化钡固体
3.(2024·河北邢台名校联盟联考)将足量的BaCO3粉末分别加入下列溶液中,充分溶解至溶液饱和。下列溶液中Ba2+的浓度最小的是(　　)
A.10 mL 0.2 mol·L-1Na2CO3溶液
B.40 mL 水
C.50 mL 0.01 mol·L-1BaCl2溶液
D.100 mL 0.01 mol·L-1盐酸
题组2.溶度积常数及沉淀溶解平衡曲线
4.已知在Ca3(PO4)2饱和溶液中,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1,c(P)=1.58×10-6 mol·L-1,则Ca3(PO4)2的Ksp为(　　)
A.2.0×10-29 B.3.2×10-12
C.6.3×10-18 D.5.1×10-27
5.某温度时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,在pH=4的Fe(OH)3饱和溶液中,c(Fe3+)为(　　)
A.1.0×10-8 mol·L-1
B.4.0×10-8 mol·L-1
C.1.0×10-26 mol·L-1
D.1.3×10-28 mol·L-1
6.(2024·陕西宝鸡模拟)Cu(OH)2在水溶液中存在着沉淀溶解平衡:Cu(OH)2(s)C(aq)+2OH-(aq)。常温下,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20。常温下若生成Cu(OH)2沉淀,需要向0.02 mol·L-1的CuSO4溶液中加入碱来调整溶液的pH,应使溶液的pH大于(　　)
A.2 B.3 C.4 D.5
7.(2024·山东日照校际联考)25 ℃时,FeS的Ksp=6.3×10-18,CuS的Ksp=6.3×10-36,ZnS的Ksp=1.6×10-24。常温时,下列有关说法中正确的是(　　)
A.FeS的溶解度大于CuS的溶解度
B.饱和ZnS溶液中Zn2+的浓度为1.6×10-24 mol·L-1
C.向物质的量浓度相同的CuCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S,只有ZnS沉淀生成
D.向饱和ZnS溶液中加入少量ZnCl2固体,ZnS的Ksp变大
8.(2024·浙江温州期中)关于沉淀溶解平衡和溶度积常数,下列说法不正确的是(　　)
A.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
B.将饱和Na2SO4溶液加入饱和石灰水中,有白色沉淀产生,说明Ksp[Ca(OH)2]>Ksp(CaSO4)
C.已知25 ℃时Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,则该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K=2.8×103
D.已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,在MgCl2溶液中加入氨水调节混合液的pH=11,产生沉淀,则此时溶液中的c(Mg2+)=5.6×10-6 mol·L-1
B级 关键能力提升练
9.(2024·陕西安康模拟)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子 Ni2+ Al3+ Fe3+ Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L-1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5
沉淀完全时(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0
下列说法错误的是(　　)
A.转化步骤发生的反应为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O,且该步骤不能省略
B.滤渣③的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3
C.Ni(OH)2的Ksp=1×10-15.6
D.如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为1.0 mol·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是3.210.(2024·浙江余姚中学模拟)PbSO4、PbCl2都是重要的化工原料,已知PbCl2难溶于冷水,易溶于热水。PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbC(aq)　ΔH>0;Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,Ksp(PbSO4)=1.08×10-8,20 ℃时,PbCl2(s)在不同浓度盐酸中的最大溶解量(g·L-1)如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.盐酸浓度越小,Ksp(PbCl2)越小
B.x、y两点对应的溶液中c(Pb2+)相等
C.向PbCl2和盐酸的混合溶液中加入稀硫酸后得到PbSO4,当c(Cl-)=0.1 mol·L-1时,c(S)=6.75×10-5 mol·L-1
D.当盐酸浓度小于1 mol·L-1时,随着HCl浓度的增大,PbCl2溶解量减小是因为Cl-浓度增大使PbCl2溶解平衡逆向移动
C级 学科素养拔高练
11.我国《生活饮用水卫生标准》中规定生活用水中镉的排放量不超过0.005 mg·L-1。处理含镉废水可采用化学沉淀法。
(1)写出磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式:Ksp[Cd3(PO4)2]=　　　　　。
(2)一定温度下,CdCO3的Ksp=4.0×10-12,Cd(OH)2的Ksp=3.2×10-14,该温度下　　　　[填“CdCO3”或“Cd(OH)2”]的饱和溶液中Cd2+浓度较大。
(3)向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到7.9×10-8 mol·L-1时,废水中Cd2+的浓度为　　　　　mol·L-1[已知:Ksp(CdS)=7.9×10-27],此时　　　　　(填“符合”或“不符合”)《生活饮用水卫生标准》。
(4)已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:
pH <8.0 8.0~9.6 >9.6
颜色 黄色 绿色 蓝色
25 ℃时,向Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液所呈现的颜色为　　　　　。
(5)常温下,向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的盐酸,生成沉淀。已知该温度下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,忽略溶液体积的变化。
①反应后,溶液中c(Ag+)=　 mol·L-1。
②反应后,溶液的pH=　　　　　。
③如果向反应后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L-1的盐酸,　　　　　(填“有”或“无”)白色沉淀生成。
分层作业19　难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.D　解析 在牙膏中添加适量的磷酸盐,增大c(P),使得沉淀溶解平衡逆向移动,有利于生成羟基磷灰石,能起到保护牙齿的作用,A正确;正常口腔中的pH接近中性,氢氧根离子浓度不变,化学平衡不移动,牙齿不易被腐蚀,B正确;根据题干可知,Ca5(PO4)3F的Ksp=2.8×10-61,反应Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq)Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)的平衡常数K=≈2.4×1024,故使用添加NaF的含氟牙膏,可实现Ca5OH(s)与Ca5F(s)的转化,C正确;Ksp只受温度的影响,由于温度不变,Ksp不变,D错误。
2.B　解析 适当升温,可促进BaSO4固体溶解,c(Ba2+)和Ksp(BaSO4)均增大,A错误;溶液中存在未溶解的BaSO4固体,加少量水稀释时,溶液可能仍饱和,c(Ba2+)和Ksp(BaSO4)均保持不变,B正确;Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)·c(S),加入少量浓硫酸,c(S)增大,c(Ba2+)减小,Ksp(BaSO4)保持不变,C错误;加入少量BaCl2固体,c(Ba2+)增大,Ksp(BaSO4)保持不变,D错误。
3.A　解析 A项,C的浓度较大,抑制BaCO3的溶解,则Ba2+的浓度最小;B项,饱和溶液中存在BaCO3(s)Ba2+(aq)+C(aq),溶液中存在一定浓度的Ba2+,但浓度较小;C项,BaCl2电离产生的Ba2+的浓度为0.01 mol·L-1,虽然BaCO3的溶解受到抑制,但Ba2+的浓度仍较大;D项,BaCO3与盐酸反应生成Ba2+的浓度较大。
4.A　解析 Ca3(PO4)2的饱和溶液中存在溶解平衡:Ca3(PO4)2(s)3Ca2+(aq)+2P(aq),c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1,c(P)=1.58×10-6 mol·L-1,则Ca3(PO4)2的Ksp=(2.0×10-6)3×(1.58×10-6)2≈2.0×10-29。
5.B　解析 pH=4的Fe(OH)3饱和溶液中,c(H+)=1×10-4 mol·L-1,根据KW=c(H+)·c(OH-)=10-14,则c(OH-)= mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=4.0×10-38,则有c(Fe3+)= mol·L-1=4.0×10-8 mol·L-1。
6.D　解析 常温下要生成Cu(OH)2沉淀,则应满足离子积Q≥Ksp[Cu(OH)2],即c(Cu2+)·c2(OH-)≥2×10-20,则有c(OH-)≥ mol·L-1=10-9 mol·L-1,c(H+)≤10-5 mol·L-1,故应调节溶液pH大于5。
7.A　解析 25 ℃时,FeS的Ksp大于CuS,则FeS的溶解度大于CuS的溶解度,A正确;Ksp(ZnS)=c(Zn2+)·c(S2-)=c2(Zn2+)=1.6×10-24,饱和ZnS溶液中Zn2+的浓度约为4×10-12.5 mol·L-1,B错误;由于Ksp(CuS)8.B　解析 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,A正确;将饱和Na2SO4溶液加入饱和石灰水中,有白色沉淀产生,则CaSO4溶解度更小,但两种沉淀形式不同,不能直接比较两者的Ksp大小,B错误;Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数为K==2.8×103,C正确;由Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)c2(OH-)=5.6×10-12可知,c(Mg2+)=mol·L-1=5.6×10-6 mol·L-1,D正确。
9.B　解析 Fe2+被H2O2氧化为Fe3+,加入NaOH溶液调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,该步骤不能省略,A正确。“碱浸”步骤已经除去铝元素,故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3,B错误。根据Ni2+沉淀完全时(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH=8.7,可得Ni(OH)2的Ksp=1×10-5×=1×10-15.6,C正确。若转化后的溶液中Ni2+的浓度为1.0 mol·L-1,为避免Ni2+沉淀,此时氢氧根浓度应小于 mol·L-1=10-7.8 mol·L-1,则c(H+)应大于 mol·L-1=10-6.2 mol·L-1,即pH<6.2;根据表格数据,Fe3+完全沉淀时pH=3.2,因此“调pH”应控制的范围是3.210.D　解析 温度能影响溶度积,浓度对溶度积无影响,盐酸浓度越小,温度不变,Ksp(PbCl2)不变,A错误;由图可知,x、y两点Cl-的浓度不相等,两点Ksp(PbCl2)=c(Pb2+)·c2(Cl-)相等,则x、y两点对应溶液中c(Pb2+)不相等,B错误;当c(Cl-)=0.1 mol·L-1时,溶液中c(Pb2+)=mol·L-1=1.6×10-3 mol·L-1,溶液中c(S)=mol·L-1=6.75×10-6 mol·L-1,C错误;当盐酸浓度小于1 mol·L-1时,随着盐酸浓度的增大,PbCl2溶解量减少是因为Cl-浓度增大,使PbCl2的沉淀溶解平衡:PbCl2(s)Pb2+(aq)+2Cl-(aq)逆向移动,D正确。
11.答案 (1)c3(Cd2+)·c2(P)　(2)Cd(OH)2
(3)1.0×10-19　符合　(4)蓝色　(5)①1.8×10-7　②2　③无
解析 (1)磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式:Ksp[Cd3(PO4)2]=c3(Cd2+)·c2(P)。(2)当CdCO3达到沉淀溶解平衡时有CdCO3(s)Cd2+(aq)+C(aq),则该温度下CdCO3饱和溶液中c(Cd2+)= mol·L-1=2.0×10-6 mol·L-1,当Cd(OH)2达到沉淀溶解平衡时有Cd(OH)2(s)Cd2+(aq)+2OH-(aq),则该温度下Cd(OH)2饱和溶液中c(Cd2+)= mol·L-1=2.0×10-5 mol·L-1,则Cd(OH)2的饱和溶液中Cd2+浓度较大。
(3)当c(S2-)=7.9×10-8 mol·L-1时,c(Cd2+)= mol·L-1=1.0×10-19 mol·L-1=10-19×112×103 mg·L-1<0.005 mg·L-1,符合《生活饮用水卫生标准》。
(4)25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12,设Mg(OH)2饱和溶液中c(OH-)=x mol·L-1,则0.5x×x2=5.6×10-12,解得x≈2.24×10-4;c(H+)= mol·L-1≈4.5×10-11 mol·L-1,pH=10.4>9.6,故溶液呈蓝色。
(5)①常温下,向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的盐酸,反应后溶液中c(Cl-)= mol·L-1=10-3 mol·L-1,则溶液中c(Ag+)= mol·L-1=1.8×10-7 mol·L-1;②反应后,溶液中c(H+)==0.010 mol·L-1,则溶液的pH=-lg c(H+)=2;③再向反应后的溶液中加入50 mL 0.001 mol·L-1的盐酸,溶液中c(Ag+)=×1.8×10-7 mol·L-1=1.2×10-7 mol·L-1、c(Cl-)=10-3 mol·L-1,Q=10-3×1.2×10-7=1.2×10-10<1.8×10-10,故无沉淀产生。
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