数智分层作业(二十六) 沉淀溶解平衡的应用
(分值：40分)
(选择题只有一个选项符合题目要求，每小题2分)
1．(教材互鉴：改编自鲁科版教材)龋齿是牙釉质溶解后病菌乘虚而入的结果。已知牙釉质的主要成分是羟磷灰石，口腔中存在如下平衡：
①羟磷灰石：(aq)＋OH－(aq)
②氟磷灰石的化学式是(aq)＋F－(aq)，氟磷灰石的溶解度比羟磷灰石小。下列有关说法中不正确的是( )
A．一定条件下，羟磷灰石可以转化为氟磷灰石
B．氟磷灰石可阻止龋齿的发生
C．使用添加NaF等氟化物的牙膏可以防治龋齿
D．当糖附着在牙齿上发酵时，会产生H＋，所以多吃糖可以防治龋齿
2．已知25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12、Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10-20。在c(Mg2+)＝c(Cu2+)的酸性溶液中，逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大，下列判断正确的是( )
A．Mg2+先沉淀
B．Cu2+先沉淀
C．同时沉淀
D．Mg2+和Cu2+均不可能沉淀
3．已知25 ℃，Ksp(FeS)＝6.3×10-18；Ksp(CuS)＝6.3×10-36；Ksp(ZnS)＝1.6×10-24。下列说法错误的是( )
A．相同温度下，CuS的溶解度小于ZnS的溶解度
B．除去工业废水中的Cu2+，可以选用FeS作沉淀剂
C．足量CuSO4溶解在0.1 mol·L-1的H2S溶液中，Cu2+能达到的最小浓度为6.3×10-35 mol·L-1
D．在ZnS的饱和溶液中，加入FeCl2溶液，一定不产生FeS沉淀
4．依据下表有关铁的难溶化合物的溶度积，有关说法正确的是( )
化合物 溶度积(25 ℃) 化合物 溶度积(25 ℃)
FeCO3 3.2×10-11 Fe(OH)3 2.8×10-39
Fe(OH)2 4.9×10-17 FeS 6.3×10-18
A．在＝0.1 mol·L-1溶液中，c(Fe2+)≥3.2×10-10mol·L-1
B．将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH＝10，则c(Fe2+)C．FeS不能转化为Fe(OH)3
D．将反应液中的Fe2+氧化为Fe3+，有利于将铁元素从溶液中除净
5．(12分)沉淀转化在工、农业生产中有广泛的应用。
(1)锅炉除水垢(含有CaSO4)，常温下CaCO3、CaSO4的Ksp分别为3.4×10-9、4.9×10-5，处理流程如图所示。
CaSO4(s)Ca2+(aq)
①写出沉淀转化Ⅰ的离子方程式：_______________________________________
____________________________________________________________________，
该温度下转化的平衡常数K≈________(保留两位有效数字)。
②沉淀溶解Ⅱ的主要化学方程式为_______________________________________
____________________________________________________________________。(6分)
(2)自然界中矿物的转化：
各种原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS)。
上述沉淀转化的化学方程式为_________________________________________
____________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。(4分)
(3)难溶性的FeS可用于处理工业废水中的Hg2+等重金属离子，处理Hg2+的离子方程式为____________________________________________________________
____________________________________________________________________。(2分)
(选择题有一个或两个选项符合题目要求，每小题4分)
6．对水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2而不是CaCO3和MgCO3的原因解释，其中正确的有( )
A．Mg(OH)2的溶度积大于MgCO3的溶度积，且在水中发生了沉淀转化
B．Mg(OH)2的溶度积小于MgCO3的溶度积，且在水中发生了沉淀转化
C．MgCO3电离出的发生水解，使水中OH－浓度减小，对Mg(OH)2的沉淀溶解平衡而言，QD．MgCO3电离出的发生水解，使水中OH－浓度增大，对Mg(OH)2的沉淀溶解平衡而言，Q>Ksp时即生成Mg(OH)2沉淀
7．为研究沉淀的生成及转化，某小组进行如下实验。关于该实验的分析不正确的是( )
A．①浊液中存在平衡：AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)
B．②中颜色变化说明上层清液中含有SCN－
C．③中颜色变化说明有AgI生成
D．该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
8．(12分)软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如图所示。
已知部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表：
金属阳离子 Fe3+ Al3+ Mn2+ Mg2+
完全沉淀时的pH 3.2 5.2 10.4 12.4
(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为____________________________________________________________________。(2分)
(2)“第1步除杂”中形成滤渣1的主要成分为________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填字母)。(4分)
a．CaO b．MgO c．Al2O3 d．氨水
(3)“第2步除杂”，主要是将Ca2+、Mg2+转化为相应氟化物沉淀除去，写出用MnF2除去Mg2+的离子方程式：____________________________________，
该反应的平衡常数约为________(结果保留一位小数)。(4分)
(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10-3；CaF2的Ksp＝1.5×10-10；MgF2的Ksp＝7.4×10-11)
(4)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是___________________________________________________________________
___________________________________________(用离子方程式表示)。(2分)
4/4数智分层作业(二十六)
1 2 3 4 5 6 7
D B D D BD D
5．(1)①CaSO4(s)＋(aq) CaCO3(s)＋(aq) 1.4×104
②CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
(2)CuSO4＋ZnS CuS＋ZnSO4 CuSO4＋PbS CuS＋PbSO4 (3)FeS(s)＋Hg2+(aq) HgS(s)＋Fe2+(aq)
8．(1)MnO2＋＋Mn2+
(2)Al(OH)3、Fe(OH)3 ab
(3)MnF2(s)＋Mg2+(aq) Mn2+(aq)＋MgF2(s) 7.2×107 (4)Mn2+＋2H2O Mn(OH)2＋2H＋
1．D [氟磷灰石的溶解度比羟磷灰石小，添加NaF等氟化物的牙膏可以使羟磷灰石转化为氟磷灰石，A、C正确；氟磷灰石溶解度更小，有利于生成更坚硬的牙齿保护层，可阻止龋齿的发生，B正确；糖附着在牙齿上发酵时，会产生H＋，根据Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)＋，氢离子消耗氢氧根离子，使平衡正向移动，导致羟磷灰石溶解，加重龋齿，D错误。]
2．B [Mg(OH)2和Cu(OH)2为同种类型的沉淀，Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2]，当c(Mg2+)＝c(Cu2+)时，Cu2+沉淀时所需c(OH－)更小，故逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大，Cu2+先沉淀。]
3．D [CuS和ZnS的组成形式相同，Ksp越大，溶解度越大，因CuS的Ksp小于ZnS的Ksp，故ZnS的溶解度更大，A正确；由于Ksp(FeS)>Ksp(CuS)，硫化铜的溶解度小于硫化亚铁的溶解度，可以将硫化亚铁转化为硫化铜，用于沉淀铜离子，B正确；硫化氢是弱酸，H2S溶液中硫离子浓度最大为0.1 mol·L-1，根据CuS的溶度积计算，铜离子浓度最小为6.3×10-35mol·L-1，C正确；ZnS的饱和溶液中存在硫离子，加入氯化亚铁溶液，当离子积Q>Ksp(FeS)时，会生成FeS沉淀，D错误。]
4．D [FeCO3的Ksp(FeCO3)＝，溶液中＝0.1 mol·L-1，则有c(Fe2+)＝＝mol·L-1＝3.2×10-10mol·L-1，A错误；Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10-17，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10-39，故将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH＝10，c(Fe2+)＝＝4.9×10-9mol·L-1，c(Fe3+)＝＝2.8×10-27mol·L-1，则有c(Fe2+)>c(Fe3+)，B错误；由表中数据可知，Ksp(FeS)>Ksp[Fe(OH)3]，则FeS在一定条件下可转化为Fe(OH)3，C错误；由B项解析知，相同溶液中，形成Fe(OH)3所需的Fe3+比形成Fe(OH)2所需的Fe2+少得多，故将Fe2+氧化为Fe3+，有利于将缺元素从溶液中除去，D正确。]
6．BD [由于氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁的溶解度，根据沉淀转化的方向，即向生成更难溶的方向转化可知，B正确；MgCO3电离出的发生水解，使水中OH－浓度增大，有利于生成氢氧化镁，D正确。]
7．D [向0.01 mol·L-1 AgNO3溶液中加入0.005 mol·L-1 KSCN溶液，产生白色沉淀AgSCN，该沉淀在浊液中存在沉淀溶解平衡：AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，A正确；取①中上层清液加入2 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液，溶液变成红色，说明有生成，从而推知上层清液中含有SCN－，B正确；①中余下浊液中加入2 mol·L-1KI溶液，产生黄色沉淀，该沉淀应为AgI，C正确；①中反应后AgNO3溶液有剩余，则余下浊液中除含有AgSCN外，还有AgNO3，再加入2 mL 2 mol·L-1 KI溶液生成AgI沉淀，不能说明AgSCN转化为AgI，故不能证明AgI比AgSCN更难溶，D错误。]
8．(1)SO2将MnO2还原为MnSO4，故“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为MnO2＋＋Mn2+。(2)调节pH至5～6，由氢氧化物完全沉淀时的pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣1为Fe(OH)3、Al(OH)3，除杂过程中不能引入新杂质，所以可加氧化钙或氧化镁调节溶液的pH。(3)氟化锰是难溶物，书写离子方程式用化学式形式，反应的离子方程式是MnF2(s)＋Mg2+(aq) Mn2+(aq)＋MgF2(s)；K＝≈7.2×107。(4)MnSO4是强酸弱碱盐，其水解使溶液呈酸性，离子方程式为Mn2+＋2H2O Mn(OH)2＋2H＋。
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