第四节
难溶电解质的溶解平衡
[课标要求]
1.了解难溶电解质的溶解平衡。
2.了解溶度积的意义。
3.知道沉淀生成、沉淀溶解、沉淀转化的本质是沉淀溶解平衡的移动。
1.沉淀生成的主要方法有调节pH法和加沉淀剂法。
2.沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。
3.溶度积“三要素”:
(1)含义:难溶电解质溶液中离子浓度的幂之积。
(2)影响因素:Ksp只与温度有关。
(3)意义:Ksp反映难溶电解质的溶解能力,相同类型的难溶电解质,Ksp越小,溶解能力越小。
4.溶度积规则:
(1)当Qc>Ksp,有沉淀析出。
(2)当Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀和溶解处于平衡状态。
(3)当Qc1.25 ℃时,溶解性与溶解度的关系
2.沉淀溶解平衡
(1)概念:在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等时,即达到溶解平衡。
(2)图示:
(3)表示方法:以AgCl为例,溶解平衡可表示为
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
3.特征
4.影响沉淀平衡的因素
(1)内因。难溶电解质本身的性质,是影响沉淀溶解平衡的主要因素。
(2)外因。以AgCl为例:AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)
外界条件
移动方向
c(Ag+)
升高温度
右移
增大
加入少量AgNO3
左移
增大
加入Na2S
右移
减小
通入HCl
左移
减小
1.对“AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)”的理解正确的是( )
A.说明AgCl没有完全电离,AgCl是弱电解质
B.说明溶解的AgCl已完全电离,是强电解质
C.说明Ag+与Cl-反应不能完全进行到底
D.说明Ag+与Cl-反应可以完全进行到底
解析:选C AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)表示的是AgCl的溶解平衡,说明Ag+与Cl-反应不能完全进行到底。
2.石灰乳中存在下列平衡:Ca(OH)2(s)??Ca2+(aq)+2OH-(aq),加入少量下列溶液,可使Ca(OH)2(s)减少的是( )
①Na2CO3溶液 ②AlCl3溶液 ③NaOH溶液
④CaCl2溶液
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
解析:选A CO结合Ca2+生成CaCO3沉淀,使平衡右移,①正确;Al3+结合OH-生成Al(OH)3沉淀,使平衡右移,②正确;增加OH-浓度,平衡左移,③错误;c(Ca2+)增大,平衡左移,④错误。
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用:常利用生成沉淀来除去或分离某些离子、提纯物质。
(2)沉淀的方法
①调节pH法:加入氨水调节pH至7~8,可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应的离子方程式:
Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH。
②加沉淀剂法:以Na2S、H2S等作沉淀剂,使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应的离子方程式如下:
Cu2++S2-===CuS↓,Cu2++H2S===CuS↓+2H+;
Hg2++S2-===HgS↓,Hg2++H2S===HgS↓+2H+。
2.沉淀的溶解
(1)溶解原理
根据勒夏特列原理,对于在水中难溶的电解质,如果设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。
(2)溶解方法
①酸溶解法:利用较强的酸溶解较弱酸的难溶盐。
如CaCO3难溶于水,却易溶于盐酸,过程可表示为
CaCO3(s)??Ca2+(aq)+CO(aq),
CO+H+??HCO,HCO+H+??H2CO3,
H2CO3===H2O+CO2↑。
②盐溶液溶解法:
实验操作
实验现象
沉淀不溶解
沉淀溶解
沉淀溶解
实验结论
Mg(OH)2沉淀不仅能被盐酸溶解,还能被NH4Cl溶液溶解
3.沉淀的转化
(1)沉淀转化实验
①难溶性银盐之间的转化。
步骤
现象
白色沉淀
黄色沉淀
黑色沉淀
化学方程式
NaCl+AgNO3
===AgCl↓+
NaNO3
AgCl+KI
===AgI+KCl
2AgI+Na2S===Ag2S+2NaI
②Mg(OH)2与Fe(OH)3之间的转化。
步骤
现象
产生白色沉淀
产生的白色沉淀逐渐变为红褐色沉淀
化学方程式
MgCl2+2NaOH===
Mg(OH)2↓+2NaCl
3Mg(OH)2+2FeCl3===2Fe(OH)3+3MgCl2
(2)沉淀转化的实质:溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀,两种沉淀的溶解度差别越大,沉淀越容易转化。
(3)沉淀转化的应用
①锅炉除水垢。
水垢[含CaSO4(s)]CaCO3(s)Ca2+(aq)
②除去硫酸铜溶液中的铁离子。
[特别提醒] 难溶电解质的溶解平衡也是有条件的,条件变化,平衡被破坏。通过条件的变化可以使沉淀生成、沉淀溶解,也可以使沉淀转化。
1.除去溶液中的SO,选择钙盐还是钡盐?为什么?
提示:根据CaSO4微溶于水,BaSO4难溶于水,除去SO时,应选择钡盐,因为钡盐可使SO沉淀的更完全。
2.向5 mL稀的NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液,出现白色沉淀,继续滴加一滴KI溶液并振荡,沉淀变为黄色,再滴入一滴Na2S溶液并振荡,沉淀又变成黑色,依据上述变化过程,你能判断出AgCl、AgI、Ag2S三者溶解能力的强弱吗?
提示:依据沉淀转化的实质可知三者溶解能力为AgCl>AgI>Ag2S。
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成时沉淀剂的选择原则
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小,即沉淀溶解度越小越好)。
如除去废水中的Cu2+,可以使Cu2+转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS,依据三者溶解度的大小可知,选择沉淀剂(FeS)可以使废水中的Cu2+转化成溶解度更小的CuS。
②不能影响其他离子的存在,由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
(2)常用的沉淀方法
①调节pH法:
通过调节溶液的pH,使溶液中的杂质离子转化成沉淀而除去。
②直接沉淀法:
通过沉淀剂除去溶液中的某种指定离子或获取该难溶电解质。
2.沉淀的溶解
沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应,生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水),使平衡向沉淀溶解的方向移动,使沉淀溶解的常用方法主要有三种:
(1)加入适当试剂,使其与溶液中某种离子结合生成弱电解质。
(2)加入适当氧化剂或还原剂,与溶液中某种离子发生氧化还原反应。
(3)加入适当试剂,与溶液中某种离子结合生成配合物。
3.沉淀的转化
(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。
(2)当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时,生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀;如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大,就能分步沉淀,从而达到分离离子的目的。
(3)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀,如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
1.要使工业废水中的Pb2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂,已知Pb2+与这些离子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,选用的沉淀剂最好是( )
A.硫化物 B.硫酸盐
C.碳酸盐 D.以上沉淀剂均可
解析:选A 产生沉淀的溶解度越小,沉淀反应进行的越完全。
2.在含有浓度均为0.01 mol·L-1的Cl-、Br-、I-的溶液中,缓慢且少量地加入AgNO3稀溶液,结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是( )
A.AgCl、AgBr、AgI B.AgI、AgBr、AgCl
C.AgBr、AgCl、AgI D.三种沉淀同时析出
解析:选B AgI比AgBr、AgCl更难溶于水,故Ag+不足时先生成AgI,析出沉淀的先后顺序是AgI、AgBr、AgCl。
1.概念
在一定温度下,在难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂之积为一常数,叫做溶度积常数,简称溶度积。用Ksp表示。
2.表达式
对于反应MmAn(s)??mMn+(aq)+nAm-(aq),
Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n。
如Mg(OH)2的Ksp=c(Mg2+)·c2(OH-)。
3.影响因素
1.已知FeS和CuS的溶度积常数:Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=1.3×10-36,你能确定相同温度下CuS和FeS的溶解度的大小吗?
提示:依据FeS和CuS的Ksp可知,相同温度下,FeS的溶解度大于CuS的溶解度。
2.要将等体积的4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3 mol·L-1的K2CrO4溶液混合,是否能析出Ag2CrO4沉淀?[已知Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12]
提示:混合后c(Ag+)=c(CrO)=2×10-3 mol·L-1
Qc=c2(Ag+)·c(CrO)=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9>9.0×10-12,故有Ag2CrO4沉淀析出。
1.溶度积与离子积的关系
通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解:
(1)Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
(2)Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Qc<Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。
2.溶度积与沉淀溶解能力的关系
溶度积(Ksp)反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
(1)对于阴、阳离子个数比相同的电解质,Ksp的数值越大,难溶电解质在水中的溶解度越大。
(2)对于阴、阳离子个数不同的电解质,Ksp小的电解质的溶解度不一定比Ksp大的溶解度小,如Ksp(Ag2CrO4)1.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Cl-、Br-、CrO B.CrO、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、CrO D.Br-、CrO、Cl-
解析:选C 根据三种难溶物的溶度积数据,在Cl-、Br-和CrO的浓度均为0.010 mol·L-1时,氯离子沉淀时银离子的最小值是1.56×10-10/0.010 mol·L-1=1.56×10-8 mol·L-1,溴离子沉淀时银离子的最小值是7.7×10-13/0.010 mol·L-1=7.7×10-11 mol·L-1,CrO沉淀时银离子的最小值是(9×10-11/0.010 mol·L-1)=3×10-4.5 mol·L-1,沉淀所需银离子浓度小的先沉淀,所以三种离子沉淀的先后顺序是Br-、Cl-、CrO。
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0.1 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。
解析:pH=8时,c(OH-)=10-6 mol·L-1,由硫酸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+沉淀完全,已知c(Cu2+)=0.1 mol·L-1,根据反应关系式:Cu2+~2H+得c(H+)=0.2 mol·L-1。
答案:2.2×10-8 0.2
[三级训练·节节过关]
1.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
B.由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀
C.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp不变
D.两种难溶电解质作比较时,Ksp小的溶解度一定小
解析:选D 只有相同类型的难溶电解质作比较时,Ksp小的,溶解度一定小,D错误。
2.在25 ℃时,AgCl的白色悬浊液中,依次加入等浓度的KI溶液和Na2S溶液,观察到的现象是先出现黄色沉淀,最终出现黑色沉淀。已知有关物质的溶度积Ksp(25 ℃)如下:
物质
AgCl
AgI
Ag2S
Ksp
1.8×10-10
1.5×10-16
1.8×10-50
下列论述错误的是( )
A.沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动
B.溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀
C.AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解度不相同
D.25 ℃时,在饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中,所含Ag+的浓度相同
解析:选D A项,根据溶解平衡可判断沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动,正确;B项,溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀,正确;C项,AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解度不相同,因为氯离子浓度不同, 正确;D项,AgCl、AgI、Ag2S的溶度积常数不同,则25 ℃时,在饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中,所含Ag+的浓度不相同,D错误。
3.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(Ba2+)=c(SO)=(Ksp)
B.c(Ba2+)·c(SO)>Ksp,c(Ba2+)=c(SO)
C.c(Ba2+)·c(SO)=Ksp,c(Ba2+)>c(SO)
D.c(Ba2+)·c(SO)≠Ksp,c(Ba2+)解析:选C 在BaSO4饱和溶液中加入少量BaCl2溶液,平衡BaSO4??Ba2++SO左移,此时溶液中c(Ba2+)增大,因此c(Ba2+)>c(SO)。由于温度未发生改变,所以溶液中c(Ba2+)·c(SO)=Ksp。
4.已知难溶于水的盐在水中存在溶解平衡,例如氯化银在水中的溶解平衡为AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)。在一定温度下,水溶液中银离子(Ag+)和氯离子(Cl-)的物质的量浓度的乘积为一常数,可用Ksp表示:Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)=1.8×10-10,现把氯化银(足量)分别放入:①100 mL蒸馏水中;②100 mL 0.1 mol·L-1的盐酸溶液中;③1 000 mL 0.1 mol·L-1的氯化铝溶液中;④100 mL 0.1 mol·L-1的氯化镁溶液中。
(1)充分搅拌后相同温度下,银离子浓度由大到小顺序是____________(填序号)。
(2)0.1 mol·L-1氯化铝溶液中,银离子的物质的量浓度最大可达到________mol·L-1。
(3)向氯化银的饱和溶液中滴加硫化钾溶液,可观察到的现象是________________,产生此现象涉及的离子方程式为_____________________________________________________。
解析:(1)由Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)知,c(Ag+)与c(Cl-)成反比,c(Ag+)越大,c(Cl-)越小,所给物质中c(Cl-)分别是:①c(Cl-)=0,②c(Cl-)=0.1 mol·L-1,③c(Cl-)=0.3 mol·L-1,④c(Cl-)=0.2 mol·L-1,则c(Ag+)由大到小的顺序即为c(Cl-)由小到大的顺序:①②④③。
(2)在0.1 mol·L-1氯化铝溶液中,c(Ag+)最大可达到:1.8×10-10/0.3=6×10-10 mol·L-1。
(3)AgCl为难溶于水和酸的白色固体,Ag2S为难溶于水和酸的黑色固体。向AgCl的饱和溶液中加入K2S溶液并振荡,结果白色固体转化为黑色固体,说明氯化银沉淀转化为硫化银沉淀,离子方程式为2AgCl+S2-===Ag2S+2Cl-。
答案:(1)①>②>④>③ (2)6×10-10 (3)白色沉淀变为黑色 2AgCl+S2-===Ag2S+2Cl-
1.下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是( )
A.常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小
B.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp减小
C.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp增大
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变
解析:选D 温度不变,溶度积常数不变,A项不正确;大多数难溶物温度升高,Ksp增大,但也有少数物质相反,故B、C均不正确。
2.溶度积常数表达式符合Ksp=[c(Ax+)]2·c(By-)的是( )
A.AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.Na2S===2Na++S2-
C.Ag2S(s)??2Ag+(aq)+S2-(aq)
D.PbI2(s)??Pb2+(aq)+2I-(aq)
解析:选C 由于Ksp=[c(Ax+)]2·c(By-),即阳离子前的化学计量数为2;Na2S为可溶性盐不存在溶度积常数,故C正确。
3.Mg(OH)2固体在水中存在下列溶解平衡:Mg(OH)2(s)??Mg2+(aq)+2OH-(aq),欲减少Mg(OH)2固体的量,可以加入少量的( )
A.NaOH固体 B.NaCl固体
C.MgSO4固体 D.NaHSO4固体
解析:选D A项,加NaOH固体,会使c(OH-)增大,平衡左移,Mg(OH)2固体增加,错误;B项,加NaCl固体,平衡不移动,错误;C项,加MgSO4会使c(Mg2+)增加,平衡左移,Mg(OH)2固体增加,错误;D项,加NaHSO4固体,发生中和反应,c(OH-)减少,平衡右移,Mg(OH)2固体溶解而减少,正确。
4.在100 mL 0.01 mol·L-1 KCl溶液中,加入1 mL 0.01 mol·L-1 AgNO3溶液,下列说法正确的是(AgCl的Ksp=1.8×10-10)( )
A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定 D.有沉淀但不是AgCl沉淀
解析:选A 由Qc=c(Ag+)·c(Cl-)=×0.01=1×10-6>Ksp,故应有AgCl沉淀析出。
5.已知AgCl的溶解度为1.5×10-4 g,AgBr的溶解度为8.4×10-6 g,如果将AgCl和AgBr的饱和溶液等体积混合,再加入足量浓AgNO3溶液,发生反应的结果为( )
A.只有AgBr沉淀生成
B.AgCl和AgBr沉淀等量生成
C.AgCl沉淀多于AgBr沉淀
D.AgCl沉淀少于AgBr沉淀
解析:选C 因为溶液中AgCl的溶解度大于AgBr,所以两者的饱和溶液中Cl-的浓度大,当加入足量的浓AgNO3 溶液,生成的AgCl沉淀多于AgBr沉淀。
6.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,氯化银的Ksp增大
C.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中,通入CO2气体,溶解平衡不移动
解析:选C A项,通过溶度积比较溶解度的大小时,物质的类型必须相同,AB2与CD类型不同,不能比较,错误;B项,溶度积与温度有关,与物质的量浓度无关,错误;C项,碘化银的溶解度更小,由溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,正确;D项,在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中通入CO2气体,会生成可溶性Ca(HCO3)2,错误。
7.实验:①0.1 mol·L-1AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;
②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,出现浑浊;
③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,沉淀变为黄色。
下列分析不正确的是( )
A.浊液a中存在沉淀溶解平衡: AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.滤液b中不含有Ag+
C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI
D.实验可以证明AgI比AgCl更难溶
解析:选B 由实验现象和反应原理可知,浊液a为含有AgCl及硝酸钠的浊液,滤液b为硝酸钠溶液(含极少量的Ag+、Cl-),白色沉淀c为AgCl,②中出现的浑浊为AgI,③中的黄色沉淀为AgI。浊液a中存在AgCl的溶解平衡,A项正确;由选项A可知滤液b中含有Ag+,B项错误;③中的黄色沉淀为AgI,是由AgCl电离出的Ag+与I-结合生成的,C项正确;实验②和实验③均说明AgI比AgCl更难溶,D项正确。
8.某温度时,AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.加入AgNO3,可以使溶液由c点变到d点
B.加入少量水,平衡右移,Cl-浓度减小
C.d点没有AgCl沉淀生成
D.c点对应的Ksp等于a点对应的Ksp
解析:选D A项,加入AgNO3,c(Ag+)增大,c(Cl-)减小,而c、d点c(Cl-)相同,错误;B项,加入少量水,平衡右移,但c(Cl-)不变,错误;C项,d点处c(Ag+)大,此时c(Ag+)和c(Cl-)乘积大于溶度积,有氯化银沉淀生成,错误;D项,温度不变,Ksp不变,a、c点是相同温度下的溶解沉淀平衡,Ksp相同,正确。
9.(1)对于Ag2S(s)??2Ag+(aq)+S2-(aq),其Ksp的表达式为_______________________。
(2)下列说法中不正确的是________(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?___________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)由溶解平衡表达式可得Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)。
(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。
(3)根据沉淀的转化原理,向其中加Mg2+即可。
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
10.几种物质的溶度积常数见下表:
物质
Cu(OH)2
Fe(OH)3
CuCl
CuI
Ksp
2.2×10-20
2.6×10-39
1.7×10-7
1.3×10-12
(1)某酸性CuCl2溶液中含少量的FeCl3,为制得纯净CuCl2溶液,宜加入______________调至溶液pH=4,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的c(Fe3+)=________________。
(2)过滤后,将所得滤液经过____________,__________操作,可得到CuCl2·2H2O晶体。
(3)由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2,需要进行的操作是____________________。
(4)某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下:取0.800 g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀。用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液40.00 mL。(已知:I2+2S2O===S4O+2I-)。
①可选用________作滴定指示剂,滴定终点的现象是_____________________________。
②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为_______________________________________。
③该试样中CuCl2·2H2O的质量百分数为__________。
解析:(1)加入CuO或Cu2(OH)2CO3、Cu(OH)2,与Fe3+水解产生的H+反应;使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,当pH=4时,由Fe(OH)3的Ksp计算c(Fe3+);(3)由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2,需考虑避免Cu2+的水解产生杂质;(4)CuCl2溶液与KI发生反应:2Cu2++4I-===2CuI↓+I2,所以需选用淀粉作指示剂,当溶液由蓝色变为无色,且半分钟不变化,确定达到滴定终点;再结合方程式:I2+2S2O===S4O+2I-和2Cu2++4I-===2CuI↓+I2,得到关系式:2Cu2+~I2~2S2O,确定晶体试样的纯度。
答案:(1)CuO或碱式碳酸铜、氢氧化铜
2.6×10-9 mol·L-1
(2)蒸发浓缩 冷却结晶 (3)在HCl气氛中加热
(4)①淀粉 溶液由蓝色变成无色且半分钟不变化
②2Cu2++4I-===2CuI↓+I2 ③85.5%
1.已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9。下列说法中不正确的是( )
A.BaSO4比BaCO3溶解能力小,所以BaCO3可以转化为BaSO4
B.BaCO3、BaSO4均不溶于水,所以都可以做钡餐试剂
C.向BaCl2溶液中加入Na2CO3和Na2SO4,当两种沉淀共存时,c(SO)/c(CO)=4.4×10-2
D.用饱和Na2CO3溶液处理重晶石(BaSO4),可将其转化为难溶于水的BaCO3
解析:选B A项,溶解度小的难溶物可转化为溶解度更小的难溶物,正确;B项中能用于作钡餐的是BaSO4,BaCO3能溶于胃酸,造成重金属中毒,错误;C项,当两种沉淀共存时,c(Ba2+)相同,c(Ba2+)·c(SO)=Ksp(BaSO4),c(Ba2+)·c(CO)=Ksp(BaCO3),两式相除得c(SO)/c(CO)=Ksp(BaSO4)/Ksp(BaCO3)=4.4×10-2,正确;D项,发生的是沉淀的转化,BaSO4(s)+CO(aq)===BaCO3(s)+SO(aq),正确。
2.下列说法正确的是( )
A.已知某温度下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.9×10-12,故Ag2CrO4更难溶
B.在AgCl饱和溶液中,加入AgCl固体,新加入的AgCl固体不会溶解
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
解析:选D A项,由Ksp大小比较物质溶解性时,必须是相同类型的难溶物。当Ksp相差不大时,Ksp不能作为判断物质溶解性的依据,错误;B项,新加入的AgCl仍会溶解,只是溶解和沉淀的速率相等,错误;C项,Ksp与温度有关,大多数难溶物温度越高Ksp越大,也有的难溶物温度越高Ksp越小,错误;D项,升高温度,平衡逆向移动,溶解度减小,离子浓度变小,Ksp变小。
3.25 ℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)??Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI溶液,下列说法正确的是( )
A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大
B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡不移动
D.溶液中Pb2+浓度减小
解析:选D 当加入KI溶液时,使溶液中I-浓度增大,平衡PbI2(s)??Pb2+(aq)+2I-(aq)向左移动,溶液中Pb2+浓度减小;Ksp只与温度有关,与浓度无关,温度变化,Ksp才产生变化。
4.把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:Ca(OH)2(s)??Ca2++2OH-,下列说法正确的是( )
A.恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
B.给溶液加热,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
D.向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
解析:选C A项,CaO+H2O===Ca(OH)2,由于保持恒温,Ca(OH)2溶解度不变,c(OH-)不变,因此pH不变;B项,加热时Ca(OH)2溶解度减小,平衡逆向移动,c(OH-)减小,pH减小;C项,CO+Ca2+===CaCO3↓,使平衡正向移动,Ca(OH)2固体减少,但固体总质量增大;D项,加入NaOH固体时,c(OH-)增大,平衡逆向移动,因此Ca(OH)2固体增多。
5.已知常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5×10-13,下列有关说法错误的是( )
A.在饱和AgCl、AgBr的混合溶液中:=360
B.向AgCl悬浊液中滴加浓NaBr溶液会产生淡黄色沉淀
C.AgCl在水中溶解度及Ksp均比在NaCl溶液中的大
D.欲用1 L NaCl溶液将0.01 mol AgBr转化为AgCl,则c(NaCl)≥3.61 mol·L-1
解析:选C A项,同一溶液中,c(Ag+)相同,溶液中同时存在如下两种关系式c(Ag+)·c(Br-)=Ksp(AgBr),c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl),所以c(Cl-)/c(Br-)=Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)=360,正确;B项,由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),氯化银容易转化为溴化银浅黄色沉淀,正确;C项,溶度积只与温度有关,错误;D项,AgBr+Cl-??AgCl+Br-,K==,当溴化银全部转化为氯化银时,溶液中溴离子浓度为0.01 mol·L-1,将有关数据代入计算式,求得平衡时c(Cl-)=3.6 mol·L-1,溴化银转化过程中消耗了0.01 mol·L-1氯化钠,故氯化钠的最低浓度为3.61 mol·L-1,D正确。
6.25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表:
物质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
颜色
白
淡黄
黄
黑
Ksp
1.8×10-10
7.7×10-13
1.5×10-16
1.8×10-50
下列叙述中不正确的是( )
A.向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 mol·L-1 KI溶液,有黄色沉淀产生
B.25 ℃时,AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag+的浓度相同
C.25 ℃,AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同
D.在5 mL 1.8×10-6 mol·L-1 NaCl溶液中,加入1滴(20滴约为1 mL)1×10-3mol·L-1 AgNO3溶液,不能产生白色沉淀
解析:选B 由四种物质的溶度积常数可知,溶解度大小关系为AgCl>AgBr>AgI>Ag2S,故A项正确、B项错误;由于溶度积常数是温度常数,温度不变其值不变,C项正确;加入1滴硝酸银溶液后c(Cl-)可认为保持不变,即c(Cl-)=1.8×10-6 mol·L-1,而AgNO3溶液相当于稀释100倍,故c(Ag+)=1×10-5 mol·L-1,c(Cl-)·c(Ag+)=1.8×10-117.某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。下列说法正确的是( )
提示:BaSO4(s)??Ba2+(aq)+SO(aq)的平衡常数Ksp=c(Ba2+)·c(SO),称为溶度积常数。
A.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C.d点无BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
解析:选C A项加入 Na2SO4会使Ba2+的浓度减小;B项,蒸发时,Ba2+与SO的浓度变化是一致的;D项,温度不变,Ksp不变。
8.硫化汞(HgS)难溶于水,在自然界中呈红褐色,常用于油画颜料、印泥及朱红雕刻漆器等。某温度时,HgS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.向硫化汞的浊液中加入硫化钠溶液,硫化汞的Ksp减小
B.图中a点对应的是饱和溶液
C.向c点的溶液中加入Hg(NO3)2,则c(S2-)减小
D.升高温度可以实现c点到b点的转化
解析:选C A项,温度不变,硫化汞的Ksp不变,错误;B项,a点在沉淀溶解平衡曲线的下方,未达到饱和,错误;C项,c点对应溶液为饱和溶液,加入Hg(NO3)2,Hg2+浓度增大,S2-的浓度减小,正确;D项,升高温度,Hg2+与S2-浓度变化一致,错误。
9.(全国卷Ⅱ)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池在放电过程产生MnOOH,回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-17
10-39
回答下列问题:
用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀硫酸和H2O2溶解,铁变为______________,加碱调节至pH为________时,铁刚好完全沉淀(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱调节至pH为______时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是______________________,原因是__________________________________________。
解析:双氧水具有强氧化性,能把Fe2+氧化为Fe3+,因此加入稀硫酸和双氧水,溶解后铁变为硫酸铁。根据Fe(OH)3的溶度积常数可知,当Fe3+完全沉淀时溶液中c(Fe3+)为10-5 mol·L-1,则溶液中c(OH-)=≈10-11.3 mol·L-1,则溶液的pH=2.7,因此加碱调节pH为2.7时,铁刚好完全沉淀。c(Zn2+)为0.1 mol·L-1,根据Zn(OH)2的溶度积常数可知开始沉淀时的c(OH-)==10-8 mol·L-1,c(H+)是10-6 mol/L,pH=6,即继续加碱调节pH为6时锌开始沉淀。如果不加双氧水,则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁,由于Fe(OH)2和Zn(OH)2的溶度积常数接近,因此在沉淀Zn2+的同时Fe2+也沉淀,导致生成的Zn(OH)2不纯,无法分离开Zn2+和Fe2+。
答案:Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分离不开
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
10.已知在25 ℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ均难溶于水,且Ksp(AgX)=1.8×10-10,Ksp(AgY)=1.0×10-12,Ksp(AgZ)=8.7×10-17。
(1)根据以上信息,判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为_____________________________________________________________________。
(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,则c(Y-)________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在25 ℃时,若取0.188 g的AgY(相对分子质量188)固体放入100 mL水中(忽略溶液体积的变化),则溶液中Y-的物质的量浓度为________。
(4)①由上述Ksp判断,在上述(3)的体系中,能否实现AgY向AgZ的转化?______。并简述理由:______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②在上述(3)的体系中,能否实现AgY向AgX的转化?下面根据你的观点选答一项。
若不能,请简述理由:_____________________________________________________。
若能,则实现转化的必要条件是:_________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)对同类型的难溶电解质,在相同温度下,Ksp越大,溶解度就越大;Ksp越小,溶解度就越小。即S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)。
(2)向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,S(AgX)>S(AgY),AgX的溶解度大于AgY,溶液中的c(Ag+)增大,AgY的溶解平衡向着形成沉淀的方向移动,c(Y-)减小。
(3)AgY饱和溶液中,c(Ag+)===1.0×10-6(mol·L-1),假设AgY固体完全溶解,则c(Ag+)=1.0×10-2 mol·L-1,故0.188 g AgY不能完全溶解,其溶液中c(Y-)=1.0×10-6 mol·L-1。
(4)①Ksp(AgY)=1.0×10-12>Ksp(AgZ)=8.7×10-17,故能转化;
②当溶液中c(X-)≥ mol·L-1=1.8×10-4 mol·L-1时,AgY开始向AgX转化。
答案:(1)S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ) (2)减小
(3)1.0×10-6 mol·L-1
(4)①能 Ksp(AgY)=1.0×10-12>Ksp(AgZ)=8.7×10-17
②当溶液中c(X-)≥1.8×10-4 mol·L-1时,AgY开始向AgX转化
课件35张PPT。右移左移右移左移增大增大减小减小NH4Cl溶液不溶解溶解溶解白黄黑NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3AgCl+KI===AgI+KCl2AgI+Na2S===Ag2S+2NaI
“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测(十八)”
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课时跟踪检测(十八) 难溶电解质的溶解平衡
1.下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是( )
A.常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小
B.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp减小
C.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp增大
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变
解析:选D 温度不变,溶度积常数不变,A项不正确;大多数难溶物温度升高,Ksp增大,但也有少数物质相反,故B、C均不正确。
2.溶度积常数表达式符合Ksp=[c(Ax+)]2·c(By-)的是( )
A.AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.Na2S===2Na++S2-
C.Ag2S(s)??2Ag+(aq)+S2-(aq)
D.PbI2(s)??Pb2+(aq)+2I-(aq)
解析:选C 由于Ksp=[c(Ax+)]2·c(By-),即阳离子前的化学计量数为2;Na2S为可溶性盐不存在溶度积常数,故C正确。
3.Mg(OH)2固体在水中存在下列溶解平衡:Mg(OH)2(s)??Mg2+(aq)+2OH-(aq),欲减少Mg(OH)2固体的量,可以加入少量的( )
A.NaOH固体 B.NaCl固体
C.MgSO4固体 D.NaHSO4固体
解析:选D A项,加NaOH固体,会使c(OH-)增大,平衡左移,Mg(OH)2固体增加,错误;B项,加NaCl固体,平衡不移动,错误;C项,加MgSO4会使c(Mg2+)增加,平衡左移,Mg(OH)2固体增加,错误;D项,加NaHSO4固体,发生中和反应,c(OH-)减少,平衡右移,Mg(OH)2固体溶解而减少,正确。
4.在100 mL 0.01 mol·L-1 KCl溶液中,加入1 mL 0.01 mol·L-1 AgNO3溶液,下列说法正确的是(AgCl的Ksp=1.8×10-10)( )
A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定 D.有沉淀但不是AgCl沉淀
解析:选A 由Qc=c(Ag+)·c(Cl-)=×0.01=1×10-6>Ksp,故应有AgCl沉淀析出。
5.已知AgCl的溶解度为1.5×10-4 g,AgBr的溶解度为8.4×10-6 g,如果将AgCl和AgBr的饱和溶液等体积混合,再加入足量浓AgNO3溶液,发生反应的结果为( )
A.只有AgBr沉淀生成
B.AgCl和AgBr沉淀等量生成
C.AgCl沉淀多于AgBr沉淀
D.AgCl沉淀少于AgBr沉淀
解析:选C 因为溶液中AgCl的溶解度大于AgBr,所以两者的饱和溶液中Cl-的浓度大,当加入足量的浓AgNO3 溶液,生成的AgCl沉淀多于AgBr沉淀。
6.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,氯化银的Ksp增大
C.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中,加入碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中,通入CO2气体,溶解平衡不移动
解析:选C A项,通过溶度积比较溶解度的大小时,物质的类型必须相同,AB2与CD类型不同,不能比较,错误;B项,溶度积与温度有关,与物质的量浓度无关,错误;C项,碘化银的溶解度更小,由溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,正确;D项,在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中通入CO2气体,会生成可溶性Ca(HCO3)2,错误。
7.实验:①0.1 mol·L-1AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;
②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液,出现浑浊;
③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,沉淀变为黄色。
下列分析不正确的是( )
A.浊液a中存在沉淀溶解平衡: AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.滤液b中不含有Ag+
C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI
D.实验可以证明AgI比AgCl更难溶
解析:选B 由实验现象和反应原理可知,浊液a为含有AgCl及硝酸钠的浊液,滤液b为硝酸钠溶液(含极少量的Ag+、Cl-),白色沉淀c为AgCl,②中出现的浑浊为AgI,③中的黄色沉淀为AgI。浊液a中存在AgCl的溶解平衡,A项正确;由选项A可知滤液b中含有Ag+,B项错误;③中的黄色沉淀为AgI,是由AgCl电离出的Ag+与I-结合生成的,C项正确;实验②和实验③均说明AgI比AgCl更难溶,D项正确。
8.某温度时,AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.加入AgNO3,可以使溶液由c点变到d点
B.加入少量水,平衡右移,Cl-浓度减小
C.d点没有AgCl沉淀生成
D.c点对应的Ksp等于a点对应的Ksp
解析:选D A项,加入AgNO3,c(Ag+)增大,c(Cl-)减小,而c、d点c(Cl-)相同,错误;B项,加入少量水,平衡右移,但c(Cl-)不变,错误;C项,d点处c(Ag+)大,此时c(Ag+)和c(Cl-)乘积大于溶度积,有氯化银沉淀生成,错误;D项,温度不变,Ksp不变,a、c点是相同温度下的溶解沉淀平衡,Ksp相同,正确。
9.(1)对于Ag2S(s)??2Ag+(aq)+S2-(aq),其Ksp的表达式为_______________________。
(2)下列说法中不正确的是________(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?___________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)由溶解平衡表达式可得Ksp=c2(Ag+)·c(S2-)。
(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。
(3)根据沉淀的转化原理,向其中加Mg2+即可。
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
10.几种物质的溶度积常数见下表:
物质
Cu(OH)2
Fe(OH)3
CuCl
CuI
Ksp
2.2×10-20
2.6×10-39
1.7×10-7
1.3×10-12
(1)某酸性CuCl2溶液中含少量的FeCl3,为制得纯净CuCl2溶液,宜加入______________调至溶液pH=4,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的c(Fe3+)=________________。
(2)过滤后,将所得滤液经过____________,__________操作,可得到CuCl2·2H2O晶体。
(3)由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2,需要进行的操作是____________________。
(4)某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下:取0.800 g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀。用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液40.00 mL。(已知:I2+2S2O===S4O+2I-)。
①可选用________作滴定指示剂,滴定终点的现象是_____________________________。
②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为_______________________________________。
③该试样中CuCl2·2H2O的质量百分数为__________。
解析:(1)加入CuO或Cu2(OH)2CO3、Cu(OH)2,与Fe3+水解产生的H+反应;使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,当pH=4时,由Fe(OH)3的Ksp计算c(Fe3+);(3)由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2,需考虑避免Cu2+的水解产生杂质;(4)CuCl2溶液与KI发生反应:2Cu2++4I-===2CuI↓+I2,所以需选用淀粉作指示剂,当溶液由蓝色变为无色,且半分钟不变化,确定达到滴定终点;再结合方程式:I2+2S2O===S4O+2I-和2Cu2++4I-===2CuI↓+I2,得到关系式:2Cu2+~I2~2S2O,确定晶体试样的纯度。
答案:(1)CuO或碱式碳酸铜、氢氧化铜
2.6×10-9 mol·L-1
(2)蒸发浓缩 冷却结晶 (3)在HCl气氛中加热
(4)①淀粉 溶液由蓝色变成无色且半分钟不变化
②2Cu2++4I-===2CuI↓+I2 ③85.5%
1.已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9。下列说法中不正确的是( )
A.BaSO4比BaCO3溶解能力小,所以BaCO3可以转化为BaSO4
B.BaCO3、BaSO4均不溶于水,所以都可以做钡餐试剂
C.向BaCl2溶液中加入Na2CO3和Na2SO4,当两种沉淀共存时,c(SO)/c(CO)=4.4×10-2
D.用饱和Na2CO3溶液处理重晶石(BaSO4),可将其转化为难溶于水的BaCO3
解析:选B A项,溶解度小的难溶物可转化为溶解度更小的难溶物,正确;B项中能用于作钡餐的是BaSO4,BaCO3能溶于胃酸,造成重金属中毒,错误;C项,当两种沉淀共存时,c(Ba2+)相同,c(Ba2+)·c(SO)=Ksp(BaSO4),c(Ba2+)·c(CO)=Ksp(BaCO3),两式相除得c(SO)/c(CO)=Ksp(BaSO4)/Ksp(BaCO3)=4.4×10-2,正确;D项,发生的是沉淀的转化,BaSO4(s)+CO(aq)===BaCO3(s)+SO(aq),正确。
2.下列说法正确的是( )
A.已知某温度下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.9×10-12,故Ag2CrO4更难溶
B.在AgCl饱和溶液中,加入AgCl固体,新加入的AgCl固体不会溶解
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
解析:选D A项,由Ksp大小比较物质溶解性时,必须是相同类型的难溶物。当Ksp相差不大时,Ksp不能作为判断物质溶解性的依据,错误;B项,新加入的AgCl仍会溶解,只是溶解和沉淀的速率相等,错误;C项,Ksp与温度有关,大多数难溶物温度越高Ksp越大,也有的难溶物温度越高Ksp越小,错误;D项,升高温度,平衡逆向移动,溶解度减小,离子浓度变小,Ksp变小。
3.25 ℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)??Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI溶液,下列说法正确的是( )
A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大
B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡不移动
D.溶液中Pb2+浓度减小
解析:选D 当加入KI溶液时,使溶液中I-浓度增大,平衡PbI2(s)??Pb2+(aq)+2I-(aq)向左移动,溶液中Pb2+浓度减小;Ksp只与温度有关,与浓度无关,温度变化,Ksp才产生变化。
4.把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:Ca(OH)2(s)??Ca2++2OH-,下列说法正确的是( )
A.恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
B.给溶液加热,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
D.向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
解析:选C A项,CaO+H2O===Ca(OH)2,由于保持恒温,Ca(OH)2溶解度不变,c(OH-)不变,因此pH不变;B项,加热时Ca(OH)2溶解度减小,平衡逆向移动,c(OH-)减小,pH减小;C项,CO+Ca2+===CaCO3↓,使平衡正向移动,Ca(OH)2固体减少,但固体总质量增大;D项,加入NaOH固体时,c(OH-)增大,平衡逆向移动,因此Ca(OH)2固体增多。
5.已知常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5×10-13,下列有关说法错误的是( )
A.在饱和AgCl、AgBr的混合溶液中:=360
B.向AgCl悬浊液中滴加浓NaBr溶液会产生淡黄色沉淀
C.AgCl在水中溶解度及Ksp均比在NaCl溶液中的大
D.欲用1 L NaCl溶液将0.01 mol AgBr转化为AgCl,则c(NaCl)≥3.61 mol·L-1
解析:选C A项,同一溶液中,c(Ag+)相同,溶液中同时存在如下两种关系式c(Ag+)·c(Br-)=Ksp(AgBr),c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl),所以c(Cl-)/c(Br-)=Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)=360,正确;B项,由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),氯化银容易转化为溴化银浅黄色沉淀,正确;C项,溶度积只与温度有关,错误;D项,AgBr+Cl-??AgCl+Br-,K==,当溴化银全部转化为氯化银时,溶液中溴离子浓度为0.01 mol·L-1,将有关数据代入计算式,求得平衡时c(Cl-)=3.6 mol·L-1,溴化银转化过程中消耗了0.01 mol·L-1氯化钠,故氯化钠的最低浓度为3.61 mol·L-1,D正确。
6.25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表:
物质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
颜色
白
淡黄
黄
黑
Ksp
1.8×10-10
7.7×10-13
1.5×10-16
1.8×10-50
下列叙述中不正确的是( )
A.向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 mol·L-1 KI溶液,有黄色沉淀产生
B.25 ℃时,AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag+的浓度相同
C.25 ℃,AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同
D.在5 mL 1.8×10-6 mol·L-1 NaCl溶液中,加入1滴(20滴约为1 mL)1×10-3mol·L-1 AgNO3溶液,不能产生白色沉淀
解析:选B 由四种物质的溶度积常数可知,溶解度大小关系为AgCl>AgBr>AgI>Ag2S,故A项正确、B项错误;由于溶度积常数是温度常数,温度不变其值不变,C项正确;加入1滴硝酸银溶液后c(Cl-)可认为保持不变,即c(Cl-)=1.8×10-6 mol·L-1,而AgNO3溶液相当于稀释100倍,故c(Ag+)=1×10-5 mol·L-1,c(Cl-)·c(Ag+)=1.8×10-117.某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。下列说法正确的是( )
提示:BaSO4(s)??Ba2+(aq)+SO(aq)的平衡常数Ksp=c(Ba2+)·c(SO),称为溶度积常数。
A.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C.d点无BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
解析:选C A项加入 Na2SO4会使Ba2+的浓度减小;B项,蒸发时,Ba2+与SO的浓度变化是一致的;D项,温度不变,Ksp不变。
8.硫化汞(HgS)难溶于水,在自然界中呈红褐色,常用于油画颜料、印泥及朱红雕刻漆器等。某温度时,HgS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.向硫化汞的浊液中加入硫化钠溶液,硫化汞的Ksp减小
B.图中a点对应的是饱和溶液
C.向c点的溶液中加入Hg(NO3)2,则c(S2-)减小
D.升高温度可以实现c点到b点的转化
解析:选C A项,温度不变,硫化汞的Ksp不变,错误;B项,a点在沉淀溶解平衡曲线的下方,未达到饱和,错误;C项,c点对应溶液为饱和溶液,加入Hg(NO3)2,Hg2+浓度增大,S2-的浓度减小,正确;D项,升高温度,Hg2+与S2-浓度变化一致,错误。
9.(全国卷Ⅱ)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池在放电过程产生MnOOH,回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-17
10-39
回答下列问题:
用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀硫酸和H2O2溶解,铁变为______________,加碱调节至pH为________时,铁刚好完全沉淀(离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱调节至pH为______时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是______________________,原因是__________________________________________。
解析:双氧水具有强氧化性,能把Fe2+氧化为Fe3+,因此加入稀硫酸和双氧水,溶解后铁变为硫酸铁。根据Fe(OH)3的溶度积常数可知,当Fe3+完全沉淀时溶液中c(Fe3+)为10-5 mol·L-1,则溶液中c(OH-)=≈10-11.3 mol·L-1,则溶液的pH=2.7,因此加碱调节pH为2.7时,铁刚好完全沉淀。c(Zn2+)为0.1 mol·L-1,根据Zn(OH)2的溶度积常数可知开始沉淀时的c(OH-)==10-8 mol·L-1,c(H+)是10-6 mol/L,pH=6,即继续加碱调节pH为6时锌开始沉淀。如果不加双氧水,则铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁,由于Fe(OH)2和Zn(OH)2的溶度积常数接近,因此在沉淀Zn2+的同时Fe2+也沉淀,导致生成的Zn(OH)2不纯,无法分离开Zn2+和Fe2+。
答案:Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分离不开
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
10.已知在25 ℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ均难溶于水,且Ksp(AgX)=1.8×10-10,Ksp(AgY)=1.0×10-12,Ksp(AgZ)=8.7×10-17。
(1)根据以上信息,判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为_____________________________________________________________________。
(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,则c(Y-)________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在25 ℃时,若取0.188 g的AgY(相对分子质量188)固体放入100 mL水中(忽略溶液体积的变化),则溶液中Y-的物质的量浓度为________。
(4)①由上述Ksp判断,在上述(3)的体系中,能否实现AgY向AgZ的转化?______。并简述理由:______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②在上述(3)的体系中,能否实现AgY向AgX的转化?下面根据你的观点选答一项。
若不能,请简述理由:_____________________________________________________。
若能,则实现转化的必要条件是:_________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)对同类型的难溶电解质,在相同温度下,Ksp越大,溶解度就越大;Ksp越小,溶解度就越小。即S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)。
(2)向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,S(AgX)>S(AgY),AgX的溶解度大于AgY,溶液中的c(Ag+)增大,AgY的溶解平衡向着形成沉淀的方向移动,c(Y-)减小。
(3)AgY饱和溶液中,c(Ag+)===1.0×10-6(mol·L-1),假设AgY固体完全溶解,则c(Ag+)=1.0×10-2 mol·L-1,故0.188 g AgY不能完全溶解,其溶液中c(Y-)=1.0×10-6 mol·L-1。
(4)①Ksp(AgY)=1.0×10-12>Ksp(AgZ)=8.7×10-17,故能转化;
②当溶液中c(X-)≥ mol·L-1=1.8×10-4 mol·L-1时,AgY开始向AgX转化。
答案:(1)S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ) (2)减小
(3)1.0×10-6 mol·L-1
(4)①能 Ksp(AgY)=1.0×10-12>Ksp(AgZ)=8.7×10-17
②当溶液中c(X-)≥1.8×10-4 mol·L-1时,AgY开始向AgX转化