分层作业21　沉淀溶解平衡--2025鲁科版化学选择性必修1同步练习题

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2025鲁科版化学选择性必修1
分层作业21　沉淀溶解平衡
A级必备知识基础练
题组1.沉淀溶解平衡与溶度积
1.下列说法中正确的是(　　)
A.只有难溶电解质在溶液中才存在沉淀溶解平衡
B.难溶电解质在溶液中只存在沉淀溶解平衡,不存在电离平衡
C.沉淀溶解平衡只能通过电解质溶于水时建立
D.达到沉淀溶解平衡时,电解质表面上的离子或分子脱离电解质的速率与溶液中的离子或分子回到电解质表面的速率相等
2.(2024·临沂检测)下列说法正确的是(　　)
A.难溶电解质的溶度积Ksp越小,则它的溶解度越小
B.Ksp(Ag2CrO4)C.溶度积常数Ksp与温度有关,温度越高,溶度积越大
D.升高温度,某沉淀溶解平衡逆向移动,说明它的溶解度是减小的,Ksp也变小
3.(2024·青岛检测)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。下列解析不正确的是(　　)
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.海水呈弱碱性,大气中CO2浓度增加,会导致海水中浓度增大
4.在BaSO4饱和溶液中加入少量BaCl2溶液产生BaSO4沉淀,若以Ksp表示BaSO4的溶度积常数,则平衡后溶液中(　　)
A.c平(Ba2+)=c平(S)=
B.c平(Ba2+)·c平(S)>Ksp,c平(Ba2+)=c平(S)
C.c平(Ba2+)·c平(S)=Ksp,c平(Ba2+)>c平(S)
D.c平(Ba2+)·c平(S)≠Ksp,c平(Ba2+)5.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-(尿酸根离子,aq)+H+(aq)　(37 ℃时,Ka=4.0×10-6 mol·L-1)
②NaUr(s)Ur-(aq)+Na+(aq)
(1)37 ℃时,1.0 L水中最多可溶解8.0×10-3 mol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 mol·L-1,其中尿酸分子的浓度为5.0×10-4 mol·L-1,该病人尿液的c(H+)为　　　　,pH　　　　(填“>”“<”或“=”)7。
题组2.沉淀溶解平衡的应用
6.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
7.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,存在如下平衡:Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3(aq)+OH-(aq)　Ksp=6.8×10-37 mol9·L-9,已知Ca5(PO4)3F(s)的Ksp=2.8×10-61 mol9·L-9。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Ca5OH(s)向Ca5F(s)的转化
D.口腔中的食物残渣能产生有机酸,容易导致龋齿,使羟基磷灰石的Ksp增大
8.已知下表数据:
物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3
Ksp(25 ℃,单位省略) 4.9×10-17 2.2×10-20 2.8×10-39
沉淀完全时的pH范围 ≥9.6 ≥6.4 ≥3
对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的下列说法,正确的是(　　)
A.向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到的是蓝色沉淀
B.该溶液中c平(S)∶[c平(Cu2+)+c平(Fe2+)+c平(Fe3+)]>5∶4
C.向该溶液中加入适量氯水,调节pH为4~5后过滤,可获得纯净的CuSO4溶液
D.向该溶液中加入适量氨水,调节pH为9.6后过滤,将所得沉淀在空气中灼烧,可得等物质的量的CuO、FeO、Fe2O3三种固体的混合物
B级关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
9.已知室温时Ksp(CaCO3)=3.36×10-9 mol2·L-2,Ksp(CaF2)=3.45×10-11 mol3·L-3。下列关于CaCO3和CaF2两悬浊液说法错误的是(　　)
A.CaCO3和CaF2两悬浊液中前者的c(Ca2+)较小
B.分别滴加稀硫酸,CaCO3与CaF2的溶度积常数均增大
C.分别加入0.1 mol·L-1的CaCl2溶液,c()和c(F-)均减小
D.CaCO3和CaF2共存的饱和溶液中,的值约为97.4 L·mol-1
10.(2024·济南检测)25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10 mol2·L-2,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9 mol2·L-2。若溶液中某离子浓度小于等于1×10-5 mol·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+)=1.0×10-5 mol·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平(S)=1.0×10-5 mol·L-1
11.已知25 ℃时,电离常数Ka(HF)=3.6×10-4 mol·L-1,溶度积常数Ksp(CaF2)=1.46×10-10 mol3·L-3。现向1 L 0.2 mol·L-1 HF溶液中加入1 L 0.2 mol·L-1 CaCl2溶液,则下列说法中正确的是(　　)
A.25 ℃时,0.1 mol·L-1HF溶液的pH>1
B.Ksp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化
C.该体系中Ksp(CaF2)=
D.该体系中有CaF2沉淀产生
12.25 ℃时,金属离子初始浓度为0.1 mol·L-1时,发生相应变化的pH如下表所示:
离子 开始沉淀 完全沉淀(离子浓度等于10-5 mol·L-1) 开始溶解 完全溶解
Fe2+ 7.0 9.0 13.5 —
Fe3+ 1.9 3.2 14 —
Zn2+ 6.3 8.0 10.5(有 [Zn(OH)4]2-生成) 12.6
下列说法正确的是(　　)
A.Fe(OH)2悬浊液中,c平(OH-)=2c平(Fe2+)
B.加FeCl3可实现Zn(OH)2向Fe(OH)3有效转化
C.若Zn2+初始浓度为0.2 mol·L-1,则Zn(OH)2开始溶解的pH<10.5
D.分离Zn2+、Fe2+:加碱至pH=13,搅拌后过滤,固体、滤液分别加酸至强酸性
13.(2024·烟台检测)下表是三种物质在水中的溶解度(20 ℃),下列说法正确的是(　　)
物质 MgCl2 Mg(OH)2 MgCO3
溶解度/g 74 0.000 84 0.01
A.已知MgCO3的Ksp=6.82×10-6 mol2·L-2,则所有含有固体MgCO3的溶液中,都有),且)·)=6.82×10-6 mol2·L-2
B.将表中三种物质与水混合,加热、灼烧,最终的固体产物相同
C.除去粗盐中含有的MgCl2杂质,最佳除杂试剂为NaOH溶液
D.用石灰水处理含有Mg2+和的硬水,发生反应的离子方程式为+2HC+2OH-CaCO3↓+MgCO3↓+2H2O
14.废弃电池随意丢弃会对土壤或水体产生污染,电池中含有的重金属离子对植物生长有毒害作用,摄入人体还会伤害人的脑细胞、神经、肝、肾、骨骼等。某化学小组同学查阅一些难溶物常温下的溶度积常数如表:
物质 Ksp(单位省略) 物质 Ksp(单位省略)
FeS 1.59×10-19 Fe(OH)3 2.6×10-39
CuS(黑色) 1.27×10-36 Al(OH)3 3.2×10-34
MnS(红色) 2.5×10-13 Mn(OH)2 4.5×10-13
PbS 3.4×10-28 Pb(OH)2 1.2×10-15
HgS 6.4×10-52 Cu(OH)2 2.2×10-20
ZnS 1.6×10-24 Zn(OH)2 1.2×10-17
(1)该同学在含有相同浓度Mn2+和Cu2+的溶液中滴加Na2S的稀溶液,观察到先出现的沉淀颜色是　　　　,该实验说明在相同温度下,同类型沉淀的Ksp越小,物质的溶解度　　　　(填“越大”或“越小”)。
(2)某溶液中含有Fe3+,已知常温下Fe3+开始沉淀的pH为1.0,则此溶液中Fe3+的物质的量浓度为　　　　　　;若此溶液中含有与Fe3+等浓度的Al3+,调节pH使Fe3+沉淀完全时,得到的沉淀　　　　(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3。
(3)某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+,若除去它们,最适宜加入过量的　　　(填字母)。
A.FeS B.Fe2O3
C.Na2S D.ZnO
写出加入该试剂除去Pb2+时发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　。
(4)由FeCl3·6H2O晶体得到纯的无水FeCl3,需要进行的操作是　　　　　　　　　　。
C级学科素养拔高练
15.Ⅰ.重金属离子对河流及海洋造成严重污染。某化工厂废水(pH=2.0,ρ≈1 g·cm-3)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度各约为0.01 mol·L-1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,有关数据如下:
物质 Ksp(单位省略) 物质 Ksp(单位省略)
AgI 8.3×10-17 PbI2 7.1×10-9
AgOH 5.6×10-8 Pb(OH)2 1.2×10-15
Ag2S 6.3×10-50 PbS 3.4×10-28
(1)你认为往废水中投入　　　　(填字母),沉淀效果最好。
A.NaOH B.Na2S
C.KI D.Ca(OH)2
(2)常温下,如果用生石灰处理上述废水,使溶液的pH=8.0,处理后的废水中c平(Pb2+)=　　 mol·L-1。
Ⅱ.为了研究难溶盐的沉淀溶解平衡和沉淀转化,某同学设计如下实验。回答下列问题:
步骤1:向2 mL 0.005 mol·L-1 AgNO3溶液中加入2 mL 0.005 mol·L-1 KSCN溶液,静置 出现白色沉淀
步骤2:取1 mL 上层清液于试管中,滴加1滴2 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液 溶液变为红色
步骤3:向步骤2的溶液中,继续加入5滴3 mol·L-1 AgNO3溶液 现象a,且溶液红色变浅
步骤4:向步骤1余下的浊液中加入5滴3 mol·L-1 KI溶液 出现黄色沉淀
已知:25 ℃,Ksp(AgI,黄色)=8.3×10-17 mol2·L-2,Ksp(AgSCN,白色)=1.0×10-12 mol2·L-2。
(3)步骤3中现象a是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)向50 mL 0.005 mol·L-1的AgNO3溶液中加入150 mL 0.005 mol·L-1的KSCN溶液,若混合后溶液体积为200 mL,则溶液中Ag+的浓度约为　　　　 mol·L-1。
分层作业21　沉淀溶解平衡
1.D　解析 无论难溶电解质还是易溶电解质都存在沉淀溶解平衡,只要电解质在溶液中溶解达到饱和,溶解速率等于沉淀速率,就达到了沉淀溶解平衡状态,A错误;有些难溶电解质在溶液中存在电离平衡,如Fe(OH)3为弱碱,在溶液中存在电离平衡,B错误;电解质溶于其他溶剂时,也能建立沉淀溶解平衡,C错误;达到沉淀溶解平衡时,溶解速率和沉淀速率相等,D正确。
2.D　解析 不同类型的电解质无法由溶度积来比较溶解度大小,同类型的难溶电解质Ksp越小,溶解度越小,A、B错误;溶度积常数Ksp与温度有关,温度升高,溶度积常数可能增大也可能减小,C错误;升高温度,沉淀溶解平衡逆向移动,则说明它的溶解度是减小的,所以Ksp也变小,D正确。
3.D　解析 与深海地区相比,浅海地区水温较高,CO2在海水中溶解度小,有利于游离的CO2增多,石灰石沉积,A项正确;与浅海地区相比,深海地区压强大,CO2溶解度大,石灰石岩层易被CO2溶解,沉积少,B、C项正确;大气中CO2浓度增加,会导致海水中转化为HC,导致浓度减小,D项错误。
4.C　解析 在BaSO4饱和溶液中加入少量BaCl2溶液,使c(Ba2+)增大,BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq)平衡向左移动,c(S)减小,达到沉淀溶解平衡后,c平(Ba2+)>c平(S),A错误;Ksp只与温度有关,故平衡后c平(Ba2+)·c平(S)=Ksp,B、D错误,C正确。
5.答案 (1)6.4×10-5 mol2·L-2　(2)减小　放热　
(3)1.33×10-6 mol·L-1　<
解析 (1)尿酸钠的Ksp=c平(Na+)·c平(Ur-)=8.0×10-3 mol·L-1×8.0×10-3 mol·L-1=6.4×10-5 mol2·L-2。
(2)由题给信息可知,关节炎是因为形成了尿酸钠晶体,说明降低温度时②的平衡逆向移动,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平(HUr)=5.0×10-4 mol·L-1,c平(Ur-)=2.0×10-3 mol·L-1-5.0×10-4 mol·L-1=1.5×10-3 mol·L-1,根据Ka=,c平(H+)= mol·L-1≈1.33×10-6 mol·L-1,pH<7。
6.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,会引入新的杂质离子Fe2+,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,锰元素化合价降低,属于氧化还原反应,沉淀的转化属于复分解反应,D错误。
7.D　解析 在牙膏中添加适量的磷酸盐,增大了P的浓度,使得Ca5OH(s)5Ca2+(aq)+3(aq)+OH-(aq)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,化学平衡不移动,牙齿不易被腐蚀,B正确;Ca5(PO4)3F的Ksp远小于Ca5OH(s)的Ksp,因此使用添加NaF的含氟牙膏,可实现Ca5OH(s)向Ca5F(s)的转化,C正确;Ksp只受温度的影响,温度不变,Ksp不变,D错误。
8.B　解析 根据题表中Ksp及三种物质完全沉淀时的pH范围可知,向混合液中逐滴加入氢氧化钠溶液,Fe3+优先反应生成Fe(OH)3沉淀,所以应该最先看到红褐色沉淀,A错误;Cu2+、Fe2+、Fe3+在溶液中都会发生水解,则溶液中c平(S)∶[c平(Cu2+)+c平(Fe2+)+c平(Fe3+)]>5∶4,B正确;加入适量氯水,Fe2+被氧化成Fe3+,Cl2被还原成Cl-,所以过滤后得到的溶液中含有Cl-,不是纯净的CuSO4溶液,C错误;由题表中数据可知,调节pH为9.6后过滤,沉淀中含有Cu(OH)2、Fe(OH)2和Fe(OH)3,将沉淀在空气中灼烧,FeO易被氧化为Fe3O4,D错误。
9.B　解析 CaCO3悬浊液中c平(Ca2+)= mol·L-1=×10-5 mol·L-1,CaF2悬浊液中,Ksp(CaF2)=c平(Ca2+)·(F-)=4(Ca2+),故c平(Ca2+)= mol·L-1=×10-4 mol·L-1,因此CaCO3和CaF2两悬浊液中前者的c平(Ca2+)较小,A正确;溶度积只与温度有关,温度不变,溶度积常数不变,B错误;加入CaCl2溶液,Ca2+浓度增大,CaCO3、CaF2沉淀溶解平衡均逆向移动,c平()和c平(F-)均减小,C正确;同一溶液中,Ca2+浓度相等,故≈97.4 L·mol-1,D正确。
10.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BaCO3与BaSO4组成形式相似,且Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4),故BaSO4开始沉淀时所需Ba2+浓度更小,BaSO4先析出,C正确;在将BaSO4固体溶于水所得的饱和溶液中,c平(S)=c平(Ba2+)= mol·L-1=1.0×10-5 mol·L-1,D正确;BaSO4可用作钡餐透视,饱和BaSO4溶液中c平(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1,该浓度不会引起Ba2+中毒,B错误。
11.AD　解析 氟化氢为弱酸,在水溶液中不能完全电离,则25 ℃时,0.1 mol·L-1HF溶液的pH>1,A正确;Ksp只与温度有关,与浓度无关,B错误;温度不变时,电离常数和溶度积常数均不变,Ka(HF)·Ksp(CaF2)≠1,C错误;两溶液混合后,c(Ca2+)=0.1 mol·L-1,c(F-)==6×10-3 mol·L-1,则Q=c2(F-)·c(Ca2+)=(6×10-3 mol·L-1)2×0.1 mol·L-1=3.6×10-6 mol3·L-3>Ksp(CaF2),说明有CaF2沉淀生成,D正确。
12.B　解析 Fe(OH)2悬浊液中,c平(OH-)=2c平(Fe2+)+c平(H+),A错误;根据表中数据,当金属离子浓度相等时,Fe3+开始沉淀的pH=1.9,Zn2+开始沉淀的pH=6.3,说明Fe(OH)3比Zn(OH)2更难溶,Zn(OH)2悬浊液中加入Fe3+,可实现Zn(OH)2向Fe(OH)3的有效转化,B正确;Zn(OH)2沉淀加入OH-,发生反应Zn(OH)2+2OH-[Zn(OH)4]2-,K=,平衡常数只受温度的影响,Zn2+浓度增大,只会影响其开始沉淀的pH,不会影响氢氧化锌开始溶解的pH,C错误;根据表中数据,加碱(如NaOH)至pH=13,Fe2+以Fe(OH)2形式存在,Zn(OH)2完全溶解生成[Zn(OH)4]2-,过滤,滤液中含有[Zn(OH)4]2-和所加碱的阳离子(如Na+),加酸后溶液中含有Zn2+和所加碱的阳离子(如Na+),并不能得到金属阳离子只有Zn2+的溶液,D错误。
13.BC　解析 含有MgCO3的溶液中一定有)·)=6.82×10-6 mol2·L-2,但是)、)不一定相等,如溶液中同时含有MgCl2或Na2CO3,A错误;加热MgCl2溶液过程中MgCl2水解,因HCl挥发,加热、灼烧后最终得到的是MgO,加热MgCO3溶液过程中因Mg(OH)2更难溶,MgCO3转化为Mg(OH)2,灼烧Mg(OH)2得到MgO,B正确;由于Mg(OH)2的溶解度更小,故除去粗盐中的MgCl2的最佳试剂是NaOH溶液,C正确;石灰水处理硬水得到的沉淀是CaCO3和Mg(OH)2的混合物,D错误。
14.答案 (1)黑色　越小　(2)2.6 mol·L-1　含有　(3)A　FeS(s)+Pb2+(aq)Fe2+(aq)+PbS(s)　(4)在干燥的HCl气流中加热脱水
解析 (1)相同温度下,同类型沉淀的Ksp越小,溶解度越小,越先析出。根据表中数据,由于Ksp(MnS)>Ksp(CuS),所以CuS更难溶,在含有相同浓度Mn2+和Cu2+的溶液中滴加Na2S的稀溶液,优先析出CuS沉淀。
(2)常温下Fe3+开始沉淀的pH为1.0,则此时溶液中c(OH-)=10-13 mol·L-1,此溶液中c平(Fe3+)= mol·L-1=2.6 mol·L-1;调节pH使Fe3+沉淀完全时,溶液中c(Fe3+)=10-5 mol·L-1,此时溶液中(OH-)= mol3·L-3=2.6×10-34 mol3·L-3,c(Al3+)·c3(OH-)=2.6 mol·L-1×2.6×10-34 mol3·L-3=6.76×10-34 mol4·L-4>Ksp[Al(OH)3],所以有Al(OH)3沉淀。
(3)加入的试剂应足量,为避免引入新的杂质,最好选择难溶于水的FeS,除去Pb2+时发生反应的离子方程式为FeS(s)+Pb2+(aq)Fe2+(aq)+PbS(s)。
(4)在空气中直接加热FeCl3·6H2O晶体会发生水解生成氢氧化铁和HCl,为了抑制其水解,应该在干燥的HCl气流中加热脱水。
15.答案 (1)B　(2)1.2×10-3　(3)出现白色沉淀　(4)4.0×10-10
解析 (1)由题给表格中的数据可知,硫化物的溶度积较小,则应选择硫化钠。
(2)Pb(OH)2的溶度积为1.2×10-15 mol3·L-3,pH=8.0,c平(OH-)=10-6 mol·L-1,则c平(Pb2+)= mol·L-1=1.2×10-3 mol·L-1。
(3)加入硝酸银溶液,Ag+和SCN-反应得到AgSCN白色沉淀。
(4)向50 mL 0.005 mol·L-1的AgNO3溶液中加入150 mL 0.005 mol·L-1的KSCN溶液,KSCN溶液过量,溶液中剩余的c平(SCN-)==0.002 5 mol·L-1,则c平(Ag+)= mol·L-1=4.0×10-10 mol·L-1。
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