高二化学人教版选修四导学案
第三章 第四节 难溶电解质的溶解平衡
【学习目标】
1、掌握难溶电解质的溶解平衡及溶解平衡的应用
2、运用平衡移动原理分析、解决沉淀的溶解和沉淀的转化问题
【主干知识梳理】
一、沉淀溶解平衡的概念
1、溶解平衡的建立
将固体物质(如蔗糖或食盐)溶于水中时,一方面,在水分子的作用下,分子或离子脱离固体表面进入水中,这一过程叫溶解(或扩散)过程;另一方面,溶液中的分子或离子又在未溶解的固体表面聚集成晶体,这一过程叫结晶(或析出)过程。当两个相反的过程的速率相等时,物质的溶解达到最大限度,形成饱和溶液,达到溶解平衡状态
2、电解质在水中的溶解度:20℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系
3、沉淀溶解平衡的概念 (绝对不溶解的物质是不存在的,任何难溶物质的溶解度都不为零)
在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时,难溶电解质溶解成离子的速率和离子重新结合成沉淀的速率相等,溶液中各离子的浓度保持不变的状态,叫做难溶物质的溶解平衡。AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
①v溶解>v沉淀,固体溶解 ②v溶解=v沉淀,溶解平衡 ③v溶解【易错点】AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)是溶解平衡而不是电离平衡
4、溶解平衡的特征
①逆——可逆过程 ②等——溶解速率和沉淀速率相等,但不等于零
③动——动态平衡 ④定——平衡状态时,固体质量、溶液中的离子浓度保持不变?
⑤变——当改变外界条件时,溶解平衡发生移动,达到新的平衡状态
二、沉淀溶解平衡常数——溶度积
1、溶度积定义:在一定条件下,难溶电解质MmAn溶于水达到沉淀溶解平衡时,离子的浓度幂的乘积为一常数,此平衡常数称为
溶度积常数或溶度积,符号为KSP
2、表达式:对于沉淀溶解平衡:MmAn(s)mMn+(aq)+nAm—(aq) Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度都是平衡浓度
【练习】写出AgCl(S)Ag+(aq)+Cl—(aq)的溶度积KSP===
3、意义:溶度积(KSP)反映了物质在水中的溶解能力。对于阴、阳离子个数比相同的电解质,KSP数值越大,电解质在水中的溶解
能力越强;KSP越小,溶解能力越小(越难溶)
如:相同条件下:KSP(AgCl)>KSP(AgBr)>KSP(AgI),则S(AgCl)>S(AgBr)>S(AgI),但不能比较AgCl和Ag2CrO4的溶解度大小
【易错点】对于阴、阳离子个数比不同的电解质,要确定其溶解能力大小,不能直接比较KSP的数值大小,要转化为溶解度来比较
4、影响KSP的因素:KSP与其他化学平衡常数一样,只与难溶电解质的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关
5、溶度积规则: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
对于沉淀溶解平衡:MmAn(s)mMn+(aq)+nAm—(aq) Qc(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度是任意浓度
Qc>KSP,溶液过饱和,有沉淀析出?
Qc=KSP,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态
Qc三、影响沉淀溶解平衡的因素
1、内因:难溶物质本身的性质
2、外因
(1)浓度:加水冲稀,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动(溶解的溶解质增多),但KSP不变,溶解度S不变
(2)温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动(加热促进溶解),同时KSP增大,溶解度
S增大
(3)同离子效应:向沉淀溶解平衡体系中加入相同的离子,使平衡向生成沉淀的方向移动,但KSP不变,溶解度S减小
如:AgCl中加入KCl(S),则c(Ag+)减小、c(Cl—)增大,此时c(Ag+)≠c(Cl—)
(4)其它因素:向沉淀溶解平衡体系中,加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子,使平衡向溶解的方向移动,但KSP
不变,溶解度S增大。如:CaCO3中加入稀盐酸,盐酸电离出来的H+与结合CO32—,CO32—浓度减小,使平衡向右移动
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
条件
平衡移动方向
c(Ag+)
c(Cl—)
Ksp
溶解度(S)
升高温度
加水
加NaCl(s)
加AgNO3(s)
四、溶度积(KSP)的应用——溶度积、溶解度和物质的量浓度之间的关系
一定温度下,难溶电解质溶于水达到沉淀溶解平衡时,所形成的难溶电解质溶液一定是饱和溶液,此时饱和溶液的溶解度(S)为一定值、质量分数(w%)为一定值、物质的量浓度(c)为定值、溶液的密度(ρ)为一定值。因此,溶度积KSP、溶解度S和饱和溶液的物质的量浓度c都可以用来衡量沉淀的溶解能力或程度,它们彼此关联,可以相互换算
1、单一难溶电解质的溶解度的计算 (以mol/L为单位)
(1)以AgCl(s)Ag+(aq)+Cl—(aq)为例,设AgCl的饱和溶液的浓度为x mol/L,KSP[AgCl]==1.8×10—10
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl—(aq)
1 1 1
xmol/L x mol/L x mol/L
则:KSP==c(Ag+)·c(Cl—)==x2
(2)以Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2—(aq)为例,设Ag2S的饱和溶液的浓度为y mol/L,KSP[Ag2S]==6.3×10—50
Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2—(aq)
1 2 1
y mol/L 2y mol/L y mol/L
则:KSP==c(Ag+)2·c(S2—)
==(2y)2·y==4y3
(3)以Fe(OH)3(S)Fe3+(aq)+3OH—(aq)为例,设Fe(OH)3的饱和溶液的浓度为z mol/L,KSP[Fe(OH)3]==4.0×10—38
Fe(OH)3(S)Fe3+(aq)+3OH—(aq)
1 1 3
z mol/L z mol/L 3 zmol/L
则:KSP==c(Fe3+)·c(OH—)3
==z·(3z)3==27z4
【结论】①AgCl、AgBr、AgI都为1:1型,,因此可以直接由溶度积比较其溶解度的大小
②类型不同的难溶电解质的溶度积大小不能直接反映出它们的溶解度大小,因为它们溶度积与溶解度的关系式是不同的
2、由饱和溶液的物质的量浓度c(mol/L)饱和溶液的溶解度S (g)
以AgCl(S)Ag+(aq)+Cl—(aq)为例,饱和溶液的物质的浓度c==1.34×10—5mol/L
即:1L溶液中含有1.34×10—5 mol的AgCl溶质,也就是(1.34×10—5×143.5)g==1.92×10—3g
即:1L溶液中溶解的AgCl为1.92×10—3g,由于溶液极稀,其溶液近似等于水的密度,ρ==1g/cm3
即:1000g溶液中溶解了1.92x10—3g的AgCl,100g水中溶解了1.92x10—4g的AgCl
即:AgCl的溶解度S(AgCl)==1.92x10—4g
3、饱和溶液的溶解度S(g)由饱和溶液的物质的量浓度c(mol/L)KSP
20℃时,S(AgCl)==1.5×10—4g,即:100g水中溶解了AgCl的质量为1.5×10—4g,由于溶液极稀,其溶液近似等于水的密度,
ρ==1g/cm3,也即是:0.1L水中溶解了AgCl的质量为1.5×10—4g,也即是:0.1L溶液中溶解了AgCl的质量为1.5×10—4g,此时
c(AgCl)==1.04×10—5mol/L,KSP=c(Ag+)·c(Cl—)=1.04×10—5·1.04x10—5=1.86×10—10
【练习1】某温度下,Ca(OH)2的溶解度为0.74g,其饱和溶液密度设为1g/mL,则OH-的物质的量浓度为 ,溶度积Ksp[Ca(OH)2]
为
【练习2】将足量的AgCl分别放入下列物质中,AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是( )
①20 mL 0.01 mol·L-1 KCl溶液? ②30 mL 0.02 mol·L-1 CaCl2溶液? ③40 mL 0.03 mol·L-1 HCl溶液?
④10 mL蒸馏水? ⑤50 mL 0.05 mol·L-1AgNO3溶液?
A.①②③④⑤ B.④①③②⑤? C.⑤④②①③ D.④③⑤②①
五、沉淀溶解平衡原理的应用
1、沉淀的生成
(1)调节pH法:除去CuSO4溶液中少量Fe3+,可向溶液中加入Cu(OH) 2或Cu2(OH)2CO3,调节pH至3~4,使Fe3+转化为Fe(OH) 3
沉淀除去。离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+、CuO+2H+===Cu2++H2O
【水解法除杂实例】Cu2+ (Fe3+):CuO、Cu(OH) 2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3
Mg2+ (Fe3+):MgO、Mg(OH) 2、MgCO3
【对离子浓度的要求】化学上通常认为当溶液中的离子浓度小于1×10—5mol/L时,沉淀就达完全
(2)沉淀剂法:如用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为H2S+Cu2+===CuS↓+2H+
2、沉淀的溶解:根据溶度积规则,当Qc (1)酸溶解法:如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为:CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑
(2)盐溶液溶解法:如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为:Mg(OH)2+2NH===Mg2++2NH3·H2O
(3)配位溶解法:如AgCl溶于氨水,离子方程式为:AgCl+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
(4)氧化还原溶解法:原理是通过氧化还原反应使难溶物的离子浓度降低,使平衡向右移动而溶解。此法适用于具有明显氧化性或还
原性的难溶物。如:不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3
3、沉淀的转化
(1)定义:沉淀的转化就是由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程
(2)实质:沉淀转化的实质是离子反应和沉淀溶解平衡移动,即将溶解能力相对较强的物质转化成溶解能力相对较弱的物质。一般来说,溶解度小的转化为溶解更小的沉淀容易实现,两种沉淀的溶解度差别越大,沉淀转化越容易。对于组成类似(阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质,KSP大的易转化为KSP小的
如:AgNO3溶液AgCl白色沉淀AgI黄色沉淀Ag2S黑色沉淀
反应的化学方程式为
如:MgCl2溶液Mg(OH)2Fe(OH)3,则Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Fe(OH)3]
如:BaSO4(S)中加入饱和Na2CO3溶液使转化为BaCO3,再将BaCO3溶于盐酸
【易错点】
①KSP:KSP(AgCl)>KSP(AgBr)>KSP(AgI)>KSP(Ag2S),则溶解度S(AgCl)>S(AgBr)>S(AgI)>S(Ag2S)
沉淀转化:AgClAgBrAgIAg2S
②KSP:BaCO3>BaSO4【Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9】,但两者相差不大,可以相互转化
(3)沉淀转化的应用?
①锅炉除水垢:水垢(CaSO4)CaCO3
反应的化学方程式:CaSO4+Na2CO3==Na2SO4+CaCO3,CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O?
②防龋齿:使用含氟牙膏后,Ca2+及PO43-生成更难溶的Ca5(PO4) 3F从而使牙齿变得坚固。Ca5(PO4) 3OH+F—Ca5(PO4) 3F+OH—
③工业上的应用:在工业废水处理的过程中,用FeS等难溶物作沉淀剂除去废水中的重金属离子,其原理是重金属的离子的硫化物沉淀(如CuS)的溶解度小于FeS的溶解度
④对一些自然现象的解释:在自然界中也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物现象。例如:各种原生铜的硫化物经氧化、淋洗作用后可变成CuSO4溶液,并向深部渗透,遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS),便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)
4、判断沉淀反应中沉淀生成的先后顺序
一种试剂能沉淀溶液中几种离子时,溶解度小的最先沉淀;如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差越大,就能分步沉淀,从而就能达到分离离子的目的
【练习3】己知某溶液中含有C1—、Br—和CrO42—,浓度均为0.010mo1·L—1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液时,
三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( ) 已知:KSP(AgCl)==1.56×10—10 ,KSP(AgBr)==7.7×10—13 ,KSP(Ag2CrO4)==9.0×10—12
A. C1- 、Br-、CrO42- B. CrO42-、Br-、C1- C. Br-、C1-、CrO42- D. Br- 、CrO42-、C1-
六、几种题型
题型一、沉淀溶解平衡中溶质浓度的计算
例1、已知:某温度时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12
试求:(1)此温度下AgCl饱和溶液和Ag2CrO4饱和溶液的物质的量浓度,并比较两者的大小。
(2)此温度下,在0.010mo1·L-1的AgNO3溶液中,AgCl与Ag2CrO4分别能达到的最大物质的量浓度,并比较两者的大小。
题型二、沉淀溶解平衡中的溶度积规则
例2、将等体积的4×10-3mo1·L-1的AgNO3和4×10-3mo1·L –1 K2CrO4混合,有无Ag2CrO4沉淀产生? (已知:KSP (Ag2CrO4)=1.12×10-12)
题型三、沉淀溶解平衡中的同离子效应
例3、将足量BaCO3分别加入:① 30mL 水 ②10mL 0.2mol/LNa2CO3溶液 ③50mL 0.01mol/L 氯化钡溶液 ④100mL 0.01mol/L盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中Ba2+的浓度由大到小的顺序为:
题型四、沉淀溶解平衡中的除杂和提纯
例4、在1.0mol ·L-1Co2+溶液中,含有少量Fe3+杂质。问应如何控制pH值,才能达到除去Fe3+杂质的目的?
已知:KSP(Co(OH)2)=1.0×l 0-15,KSP(Fe(OH)3)=8.0×10-39
题型五、沉淀溶解平衡中沉淀的转化
例5、工业废水中常含Cu2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子,可通过加入过量的难溶电解质 FeS、MnS,使这些金属离子形成硫化物沉淀除去。据以上事实,可推知FeS、MnS具有的相关性质是( )
A.在水中的溶解能力大于CuS、CdS、PbS B.在水中的溶解能力小于CuS、CdS、PbS
C.在水中的溶解能力与CuS、CdS、PbS相同 D.二者均具有较强的吸附性
题型六、沉淀溶解平衡中沉淀转化的计算
例6、常温下,Ksp(BaCO3)?=2.5×10-9,Ksp(BaSO4)?=1.0×10-10,控制条件可实现如下沉淀转换::BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)?,该反应平衡常数K的表达式为:K=_______,欲用1LNa2CO3?溶液将0.01molBaSO4?全部转化为BaCO3,则Na2CO3?溶液的最初浓度应不低于_______________
例7、欲用2LNa2CO3溶液将4.66gBaSO4 固体全都转化为BaCO3,则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为_____________
已知:常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11,Ksp(BaCO3)=1×10-10]。(忽略溶液体积的变化)
例8、Al(OH)3是一种难溶物质,其溶度积常数为1.25×10-33。将0.01 mol Al(OH)3投入1 L某浓度的盐酸中,为使Al(OH)3完全溶解得到澄清透明溶液,则盐酸的浓度至少应为 (体积变化忽略不计,结果保留三位有效数字)
例9、已知常温下Ksp(AgCl)=1.8×l0-10,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
【课后作业】
1、(多选)下列关于沉淀溶解的说法正确的是( )
A.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程 B.沉淀溶解平衡过程是可逆的
C.在平衡状态时v溶解=v结晶=0 D.达到沉淀溶解平衡的溶液一定是饱和溶液
2、下列说法不正确的是( )
A.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp不变
B.由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS
C.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关
D.两种难溶电解质做比较时,Ksp越小的电解质,其溶解度一定越小
3、向AgCl饱和溶液中加水,下列叙述正确的是( )
A.AgCl的溶解度增大 B.AgCl的溶解度、Ksp均不变 C.AgCl的Ksp增大 D.AgCl的溶解度、Ksp均增大
4、在2 mL物质的量浓度相等的NaCl和NaI溶液中滴入几滴AgNO3溶液,发生的反应为( )
A.只有AgCl沉淀生成 B.只有AgI沉淀生成
C.生成等物质的量的AgCl和AgI沉淀 D.两种沉淀都有,但以AgI为主
5、在下列溶液中,BaSO4的溶解度最大的是( )
A.1 mol·L-1H2SO4溶液 B.2 mol·L-1H2SO4溶液 C.纯水 D.0.1 mol·L-1H2SO4溶液
6、在BaSO4饱和溶液中,加入Na2SO4(s),达平衡时( )
A.c(Ba2+)=c(SO) B.c(Ba2+)=c(SO)=[Ksp(BaSO4)]
C.c(Ba2+)≠c(SO),c(Ba2+)·c(SO)=Ksp(BaSO4) D.c(Ba2+)≠c(SO),c(Ba2+)·c(SO)≠Ksp(BaSO4)
7、AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.8×10-10和2.0×10-12,若用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度,则下面的叙述中正确的是( )
A.AgCl和Ag2CrO4的溶解度相等 B.AgCl的溶解度大于Ag2CrO4的溶解度
C.两者类型不同,不能由Ksp的大小直接判断溶解能力的大小 D.都是难溶盐,溶解度无意义
8、下列说法正确的是( )
A.在一定温度下AgCl水溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数
B.AgCl的Ksp=1.8×10-10,在任何含AgCl固体的溶液中,c(Ag+)=c(Cl-)且Ag+与Cl-浓度的乘积等于1.8×10-10
C.温度一定时,当溶液中Ag+和Cl-浓度的乘积等于Ksp值时,此溶液为AgCl的饱和溶液
D.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp值变大
9、下列叙述中,正确的是( )
A.溶度积大的化合物溶解度肯定大
B.向含有AgCl固体的溶液中加入适量的水使溶解又达到平衡时,AgCl的溶度积不变,其溶解度也不变
C.将难溶电解质放入水中,溶解达到平衡时,电解质离子的浓度的乘积就是该物质的溶度积
D.AgCl水溶液的导电性很弱,所以AgCl为弱电解质
10、(多选)已知常温下:Ksp〔Mg(OH)2=1.2×10-11,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.9×10-12,Ksp(CH3COOAg)=2.3×10-3,下列叙述正确的是( )
A.等体积混合浓度均为0.2 mol·L-1的AgNO3溶液和CH3COONa溶液一定产生CH3COOAg沉淀
B.将0.001 mol·L-1的AgNO3溶液滴入0.001 mol·L-1的KCl和0.001 mol·L-1的K2CrO4溶液中先产生Ag2CrO4沉淀
C.在Mg2+为0.121 mol·L-1的溶液中要产生Mg(OH)2沉淀,溶液的pH至少要控制在9以上
D.向饱和AgCl水溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)变大
11、下列化学原理的应用,主要是利用沉淀溶解平衡原理来解释的是( )
①热纯碱溶液洗涤油污的能力强;②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当做食盐食用后,常用0.5%的Na2SO4溶液解毒;
③溶洞、珊瑚的形成;④碳酸钡不能做“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.全部
12、已知25 ℃时一些难溶物质的溶度积常数如下,根据上表数据,判断下列化学方程式不正确的是( )
化学式
Zn(OH)2
ZnS
AgCl
Ag2S
MgCO3
Mg(OH)2
溶度积
5×10-17
2.5×10-22
1.8×10-10
6.3×10-50
6.8×10-6
1.8×10-11
A.2AgCl+Na2S===2NaCl+Ag2S B.MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑
C.ZnS+2H2O===Zn(OH)2↓+H2S↑ D.Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
13、已知一些银盐的颜色和Ksp(20℃)如下,测定水体中氯化物的含量,常用标准硝酸银溶液进行滴定。滴定时,你认为该滴定适宜选用的指示剂是( )
化学式
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
Ag2CrO4
颜色
白色
浅黄色
黄色
黑色
红色
Ksp
1.8×10-10
5.0×10-13
8.3×10-17
2.0×10-48
1.8×10-10
A.KBr B.KI C.K2S D.K2CrO4
14、(多选)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.沉淀溶解平衡向左移动 D.溶液中Pb2+浓度减小
15、(多选)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,下列说法正确的是( )
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比MgCO3更难溶,且在水中发生了沉淀转化
C.MgCO3电离出的CO发生水解,促进水中OH-浓度减小,对Mg(OH)2沉淀溶解平衡而言,QcD.MgCO3电离出的CO发生水解,促进水中OH-浓度增大,对Mg(OH)2沉淀溶解平衡而言,Qc>Ksp,生成Mg(OH)2沉淀
16、25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。该温度下,下列说法不正确的是 ( )
A.向同浓度的Na2SO4和Na2CO3的混合溶液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先析出
B.向BaCO3的悬浊液中加入少量的新制氯水,c(Ba2+)增大
C.BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,=
D.向BaSO4的悬浊液中加入Na2CO3的浓溶液,BaSO4不可能转化为BaCO3
17、下表是Fe2+、Fe3+、Zn2+被OH-完全沉淀时溶液的pH。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2+、Fe3+杂质,为制得纯净的ZnSO4,应加入的试剂是( )
金属离子
Fe2+
Fe3+
Zn2+
完全沉淀时的pH
7.7
2.7
6.5
A.H2O2、ZnO B.氨水 C.KMnO4、ZnCO3 D.NaOH溶液
18、已知AgI为黄色沉淀,AgCl为白色沉淀。25 ℃时,AgI固体溶于水形成的饱和溶液中c(Ag+)=1.22×10-8 mol·L-1,AgCl固体溶于水形成的饱和溶液中c(Ag+)=1.30×10-5 mol·L-1。若在5 mL含有KCl和KI浓度均为0.01 mol·L-1的混合溶液中,滴加8 mL 0.01 mol·L-1的AgNO3溶液,则下列叙述中不正确的是( )
A.溶液中所含溶质的离子浓度大小关系为c(NO)>c(K+)>c(Cl-)>c(I-)>c(Ag+)
B.溶液中先产生AgI沉淀
C.AgCl的溶度积常数Ksp的数值为1.69×10-10
D.若在AgCl悬浊液中滴加KI溶液,白色沉淀可能转变 成黄色沉淀
19、已知一定温度下,有下列难溶电解质的相关数据,对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法,不正确的是( )
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp/25 ℃
8.0×10-16
2.2×10-20
4.0×10-38
完全沉淀时的pH范围
≥9.6
≥6.4
3~4
A.向该混合溶液中加过量铁粉,能观察到红色固体析出
B.向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀
C.该混合溶液中c(SO)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5∶4
D.向该混合溶液中加入适量氯水,并调pH至3~4后过滤,能得到纯净的CuSO4溶液
20、为研究沉淀的生成及其转化,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
21、已知298 K时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12,取适量的MgCl2溶液,加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡,测得pH=13.0,则下列说法不正确的是( )
A.所得溶液中的c(H+)=1.0×10-13 mol·L-1 B.加入Na2CO3固体,可能生成沉淀
C.所加的烧碱溶液pH=13.0 D.所得溶液中的c(Mg2+)=5.6×10-10 mol·L-1
22、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(已知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
23、室温下,向含有AgCl和AgBr固体的悬浊液中加入少量NaBr固体时,下列数值增大的是( )
A.c(Ag+) B. C.c(Cl-) D.
24、已知:298 K时,物质的溶度积如表所示。下列说法正确的是( )
化学式
CH3COOAg
AgCl
Ag2CrO4
Ag2S
Ksp
2.3×10-3
1.56×10-10
1.12×10-12
6.7×10-15
A.将0.001 mol·L-1的AgNO3溶液逐滴滴入0.001 mol·L-1的KCl和0.001 mol·L-1的K2CrO4的混合液中,则先产生Ag2CrO4沉淀
B.向2.0×10-4 mol·L-1的K2CrO4溶液中加入等体积的2.0×10-4 mol·L-1的AgNO3溶液,则有Ag2CrO4沉淀生成(忽略混合时溶液体积的变化)
C.向CH3COOAg悬浊液中加入盐酸,发生反应的离子方程式为CH3COOAg+H++Cl-===CH3COOH+AgCl
D.向AgCl悬浊液中加入Ag2S固体,AgCl的溶解度增大
25、25 ℃时,5种银盐的溶度积常数(Ksp)如下表。下列说法正确的是( )
AgCl
Ag2SO4
Ag2S
AgBr
AgI
1.8×10-10
1.4×10-5
6.3×10-50
7.7×10-13
8.51×10-16
A.氯化银、溴化银和碘化银的溶解度依次增大
B.将硫酸银溶解于水后,向其中加入少量硫化钠溶液,不可能得到黑色沉淀
C.室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度
D.将浅黄色溴化银固体浸泡在5 mol·L-1氯化钠溶液中,会有少量白色固体生成
26、将AgCl与AgBr的饱和溶液等体积混合,再加入足量浓AgNO3溶液,则下列说法正确的是( )
A.只有AgBr沉淀生成 B.AgCl和AgBr沉淀等量生成
C.生成的AgCl沉淀少于AgBr沉淀 D.生成的AgCl沉淀多于AgBr沉淀
27、常温下,Ksp[Mg(OH)2]=1.1×10-11,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=1.9×10-12,Ksp(CH3COOAg)=2.3×10-3,下列叙述不正确的是( )
A.浓度均0.2 mol·L-1的AgNO3溶液和CH3COONa溶液等体积混合一定产生CH3COOAg沉淀
B.将0.001 mol·L-1的AgNO3溶液滴入浓度均为0.001 mol·L-1的KCl和K2CrO4混合溶液中,先产生Ag2CrO4沉淀
C.c(Mg2+)为0.11 mol·L-1的溶液中要产生Mg(OH)2沉淀,溶液的pH要控制在9以上
D.在其他条件不变的情况下,向饱和AgCl水溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)不变
28、向含有AgI的饱和溶液中,分别进行如下操作:
(1)加入固体AgNO3,则c(Iˉ)
(2)若改加更多的AgI固体,则c(Ag+)
(3)若改加AgBr固体,则c(Iˉ)
(4)加入Na2S固体,则c(Br-) ,c(Ag+)
29、已知Ksp(ZnS)=2.0×10ˉ22,Ksp(CdS)=8.0×10ˉ27,在Zn2+和Cd2+两溶液中(浓度相同)分别通H2S至饱和, 离子在酸度较大时生成沉淀,而 离子在酸度较小时生成沉淀
30、已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,若向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L-1的盐酸,混合后溶液中Ag+的
浓度为________mol·L-1,pH为________
31、在含有Clˉ、Brˉ、Iˉ的溶液中,已知其浓度均为0.1 mol·Lˉ1,而AgCl、AgBr AgI的溶度积分别为1.6×10ˉ10、4.1×10ˉ15、1.5×10ˉ16。若向混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液是时,首先析出的沉淀是 ,最后析出的沉淀是 ,当AgBr沉淀开始析出时,溶液中的Ag+ 浓度是
32、已知常温下,FeS的Ksp=6.25×10-18,ZnS的Ksp=1.2×10-23,H2S的饱和溶液中c(H+)与c(S2-)之间存在如下关系:c2(H+)·c(S2-)=1.0×10-22。试回答下列有关问题:
(1)向ZnS的饱和溶液中:①加入少量固体Na2S,则溶液中c(S2-)________(填“变大”、“变小”或“不变”,下同);②加入ZnS固体,则溶液中c(S2-)________;③加入FeS固体,则溶液中c(Zn2+)________。
(2)在常温下,将适量的FeS投入到氢硫酸饱和溶液中,欲使溶液中c(Fe2+)达到1 mol/L,应调节溶液的pH=______(已知:lg2=0.3)
33、医学上在进行胃肠疾病的检查时,利用X射线对BaSO4穿透能力较差的特性,常用BaSO4做内服造影剂,这种检查手段称为钡餐透视。
Ⅰ.请写出BaSO4能作为钡餐透视的另外一个理由:________________________。
Ⅱ.请用文字叙述和离子方程式说明钡餐透视时为什么不用BaCO3?__________。
Ⅲ.某课外活动小组为探究BaSO4的溶解度,分别将足量BaSO4放入:
①5 mL水 ②20 mL 0.5 mol·L-1的Na2SO4溶液
③40 mL 0.2mol·L-1的Ba(OH)2溶液 ④40 mL 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液中,溶解至饱和。
(1)以上各溶液中,c(Ba2+)的大小顺序正确的是( ),BaSO4的溶解度的大小顺序为( )
A.③>①>④>② B.③>①>②>④
C.①>④>③>② D.①>③>④>②
(2)已知25℃时,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,上述条件下,溶液③中的c(SO)为__________,溶液②中c(Ba2+)为_______________
(3)某同学取同样的溶液③和溶液④直接混合,则混合溶液的pH为_________(假设混合后溶液的体积为混合前两溶液的体积之和)
34、难溶电解质在水溶液中存在着电离平衡。在常温下,溶液里各种离子的浓度以它们化学计量数为方次的乘积是一个常数,叫溶度积常数(Ksp)。例如:Cu(OH)2Cu2++2OH-,Ksp=c(Cu2+)·[c(OH-)]2=2×10-20。当溶液中各种离子的浓度方次的乘积大于溶度积时,则产生沉淀,反之固体溶解。
(1)某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02 mol/L,如要生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH,使之大于__________________
(2)要使0.2 mol·L-1CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全,则应向溶液里加入NaOH溶液,使溶液的pH为__________________
35、(1)现向含AgCl的饱和溶液中:
①加入AgNO3固体,则c(Ag+)______,c(Cl-)______(填“变大”、“变小”或“不变”,下同)
②加入NaI固体,则c(Ag+)______,c(Cl-)______
(2)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平衡:Ca5(PO4)3(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)。进食后细菌和酶作用于食物,产生有机酸,使牙齿受到腐蚀,叙述其原因_____________。已知Ca5(PO4)3F(固)的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小,质地更坚固。若牙膏中添加含F-的氟化物后,能有效防止龋齿,请用离子方程式解释原因____________
36、(1)已知Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39。常温下,某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3,为了得到纯净的CuCl2·2H2O晶体,应加入________________(填化学式),调节溶液的pH=4,使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的c(Fe3+)=________。过滤后,将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶,可得到CuCl2·2H2O晶体。
(2)某碳素钢锅炉内水垢的主要成分是碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁、铁锈、二氧化硅等。水垢需及时清洗除去。清洗流程如下:
Ⅰ.加入NaOH和Na2CO3混合液,加热,浸泡数小时;
Ⅱ.放出洗涤废液,清水冲洗锅炉,加入稀盐酸和少量NaF溶液,浸泡;
Ⅲ.向洗涤液中加入Na2SO3溶液;
Ⅳ.清洗达标,用NaNO2溶液钝化锅炉。
①用稀盐酸溶解碳酸钙的离子方程式是____________________。
②已知:
25 ℃时有关物质的溶度积
物质
CaCO3
CaSO4
Mg(OH)2
MgCO3
Ksp
2.8×10-9
9.1×10-6
1.8×10-11
6.8×10-6
根据数据,结合化学平衡原理解释清洗CaSO4的过程________________。
在步骤 Ⅰ 浸泡过程中还会发生反应MgCO3(s)+2OH-(aq)Mg(OH)2(s)+CO(aq),该反应的平衡常数K=________(保留两位有效数字)。
③步骤Ⅲ中,加入Na2SO3溶液的目的是___________________
④步骤Ⅳ中,钝化后的锅炉表面会覆盖一层致密的Fe2O3保护膜,钝化过程中产生一种无色无毒气体。该反应的离子方程式为________________________________
37、T1、T2两种温度下BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,请回答下列问题:
(1)T1______________T2(填“>”“<”或“=”),T2时Ksp(BaSO4)=________
(2)根据T1温度时BaSO4的沉淀溶解平衡曲线,判断下列说法正确的是________
A.加入Na2SO4可由a点变为b点
B.在T1曲线上方区域(不含曲线)的任意一点时,均有BaSO4沉淀生成
C.蒸发溶剂可能由d点变为T1曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
D.升温可由b点变为d点
(3)沉淀的生成、溶解和转化在无机物制备和提纯及科研等领域有着广泛应用。已知25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=1×10-9。医学上进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH约为1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因是___________________________________(用沉淀溶解平衡原理解释)。万一误服了少量BaCl2,应尽快用大量0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液洗胃,如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化,残留在胃液中的Ba2+浓度仅为________ mol·L-1
38、以下是25 ℃时几种难溶电解质的溶解度:
难溶电解质
Mg(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
溶解度/g
9×10-4
1.7×10-6
1.5×10-4
3.0×10-9
在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些杂质离子。例如:
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=a,过滤结晶即可。
请回答下列问题:
(1)上述三种除杂方案都能够达到很好的效果,Fe3+、Fe2+都被转化为______(填化学式)而除去
(2)①中加入的试剂应该选择____为宜,其原因是______________
(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的离子方程式为______________
(4)已知Fe(OH)3的Ksp=1×10-35 ;化学上通常认为残留在溶液中离子浓度小于1×10-5mol/L时,沉淀完全。方案③中a最小值为_____________
(5)下列与方案③相关的叙述中,正确的是____(填字母)。
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染
B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤
C.调节溶液pH=a可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D.Cu2+可以大量存在于pH=a的溶液中
E.在pH>a的溶液中Fe3+一定不能大量存在
39、(1)已知下列物质在20 ℃下的Ksp如下,试回答下列问题:
①20 ℃时,上述五种银盐饱和溶液中,Ag+物质的量浓度由大到小的顺序是____________________
②向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,当两种沉淀共存时c(Br-)/c(Cl-)=______________________
③测定水体中氯化物的含量,常用标准硝酸银法进行滴定,滴定时,应加入的指示剂是__________
A.KBr B.KI C.K2S D.K2CrO4
(2)已知25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.1×10-33
①在25 ℃下,向浓度均为0.1 mol·L-1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成________沉淀(填化学式)
②溶液中某离子物质的量浓度低于1.0×10-5 mol·L-1时,可认为已沉淀完全。现向一定浓度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水,当Fe3+刚好完全沉淀时,测定c(Al3+)=0.2 mol·L-1。此时所得沉淀中________(填“还含有”或“不含有”)Al(OH)3。请写出计算过程__________________
③根据25 ℃时Mg(OH)2的Ksp,计算该温度下反应Mg(OH)2+2H+??Mg2++2H2O的平衡常数K=________
40、金属氢氧化物在酸中的溶解度不同,因此可以利用这一性质,控制溶液的pH,达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S mol·L-1)如图所示。
(1)pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是________
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,应该控制溶液的pH_____
A.>1 B.4左右 C.<6
(3)Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2+杂质,________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去,理由是_________________
(4)要使氢氧化铜沉淀溶解,除了加入酸之外,还可以加入氨水生成[Cu(NH3)4]2+,写出反应的离子方程式:___________________
(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表所示:
为除去某工业废水中含有的Cu2+、Pb2+、Hg2+杂质,最适宜向此工业废水中加入适量的________。
A.NaOH B.FeS C.Na2S
41、已知:亚硫酸:Ka1=2.0×10-2,Ka2=6.0×10-7。请通过计算证明,NaHSO3溶液显酸性的原因:___________________________
42、常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。若某次捕捉后得到pH=10 的溶液,则溶液中c(CO32-)∶c(HCO3-)=_______________。常温下K1(H2CO3)=4.4×10-7、 K2(H2CO3)=5×10-11]
43、已知:25℃时,KW=1.0×10-14,Kb(NH3·H2O)=1.75×10-5。在(NH4)2SO4溶液中,存在如下平衡:NH4++H2ONH3·H2O+H+,则该反应的平衡常数为
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第三章 第四节 难溶电解质的溶解平衡答案
例1、解析①AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)
2x x
(2x)2·x=Ksp
∴ c(AgCl)<c(Ag2CrO4)
②在0.010 mol·L-1 AgNO3溶液中,c(Ag+)=0.010 mol·L-1
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
溶解平衡时: 0.010+x x
(0.010+x)·x=1.8×10-10 ∵ x很小,∴ 0.010+x ≈0.010
x=1.8×10-8(mol·L-1)
c(AgCl)= 1.8×10-8(mol·L-1)
Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO2-4(aq)
溶解平衡时: 0.010+x x
(0.010+2x)2·x=1.1×10-12 ∵ x很小,∴ 0.010+2x≈0.010
x=1.1×10-8(mol·L-1) ∴ c(Ag2CrO4)=1.1×10-8 (mol·L-1)
∴ c(AgCl)>c(Ag2CrO4)
例2、解:等体积混合后,浓度为原来的一半。 c(Ag+)=2×10-3mol·L-1;c(CrO4 2-)=2×10-3mol ·L-1
Qi=c2(Ag+)·c(CrO4 2 -)=(2×l0-3 )2×2×l0-3=8×l0-9>KSP (CrO4-2),所以有沉淀析出
例3、③④①②
例4、解:①使Fe3+定量沉淀完全时的pH值:
Fe(OH)3(s) = Fe3+ + 3 OH-
KSP{Fe(OH)3} = c(Fe3+)·c3(OH-)
pH=14 - (-log1.38×10-11)=3.14
②使Co2+不生成Co(OH)2沉淀的pH值:
Co(OH)2(s) = Co2+ + 2OH-
KSP{Co(OH)2} = c(Co2+)·c2(OH-)
不生成Co(OH)2沉淀的条件是
c(Co2+)c2(OH-) < KSP{Co(OH)2}
pH = 14 - (-log3.30×10-8)=6.50
所以应将PH值控制在3.14~6.5之间才能保证除去Fe3+,而 Co2+留在溶液中。
例5、A
例6、C(SO42-)/C(CO32-); 0.26 mol/L
例7、0.11mol/L
例8、
例9、C【解析】试题分析:A、同一溶液中,银离子相同,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、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、溶度积只与温度有关,错误;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0.01mol/L,将有关数据导入计算式,求得平衡时氯离子浓度=3.6mol/L,溴化银转化过程中消耗了0.01mol/L氯化钠,故氯化钠的最低浓度为3.61mol/L,D正确。
【课后作业】
1、BD【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状态,例如NaCl过饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态,故A错;电解质的沉淀溶解平衡状态是可逆的,故B对;沉淀溶解平衡状态v溶解=v结晶≠0,故C错;沉淀溶解平衡状态,电解质也达到饱和了,故D项正确。
2、D解析:Ksp只与难溶电解质的性质和外界温度有关,故A、C正确;由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS,故B正确;同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI),Ksp越小,溶解度越小,而不同类型的难溶电解质(如Ag2SO4和AgI),Ksp小的溶解度不一定小,需要进行换算,故D错误。
3、B【解析】 物质的溶解度和溶度积都是温度的函数,与溶液的浓度无关。所以向AgCl饱和溶液中加水,AgCl的溶解度和Ksp都不变,故B项对。
4、B【解析】 在同浓度的NaCl和NaI溶液中c(Cl-)=c(I-),但滴入几滴AgNO3溶液后,由于Ksp(AgI)Ksp(AgI),先生成沉淀AgI。故B项正确。
5、C【解析】 因为在BaSO4饱和溶液中,c(Ba2+)·c(SO)=Ksp是一个定值,则c(SO)越大,BaSO4的溶解度越小。四个选项中只有纯水中c(SO)最小,所以在水中BaSO4的溶解度最大。
6、C [加入Na2SO4(s)后,c(SO)增大,溶解平衡BaSO4(s)??Ba2+(aq)+SO(aq)逆向移动,c(Ba2+)减小,Ksp只受温度影响,温度不变,Ksp不变。]
7、C【解析】 AgCl和Ag2CrO4阴、阳离子比类型不同,不能直接利用Ksp来比较二者溶解能力的大小,所以只有C对;其余三项叙述均错误。
8、C【解析】 在AgCl的饱和溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数,故A错;只有在饱和AgCl溶液中c(Ag+)·c(Cl-)才等于1.8× 10-10mol2·L-2,故B项叙述错误;当Qc=Ksp,则溶液为饱和溶液,故C项叙述正确;在AgCl溶液中加入HCl只会使溶解平衡发生移动,不会影响Ksp,所以D错。
9、B【解析】 利用溶度积比较溶解度时,还必须进行换算,不能直接说溶度积大的化合物溶解度就大,故A错;溶度积和溶解度是温度的函数,故在AgCl固体中加入水,沉淀溶解平衡发生移动,但溶度积和溶解度均不变,所以B对;难溶电解质溶解达到平衡时,电解质离子浓度幂的乘积就是溶度积,故C错;电解质的强弱是以电离程度划分的,不是以溶液导电性区分的,故D项叙述错误。
10、AC【解析】 A选项,c(Ag+)·c(CH3COO-)=0.2/2×0.2/2=0.01>Ksp(CH3COOAg),所以一定能生成沉淀。B选项,由Ksp(AgCl)和Ksp(Ag2CrO4)可知,溶解度S(AgCl)11、A【解析】 热纯碱溶液的去油污能力强,是由于碳酸钠的水解程度随温度的升高而增强,因为溶液的碱性越强,除油污的效果就强;泡沫灭火器灭火的原理也运用了盐类的水解原理。
12、C解析:根据溶度积常数可知,溶解度:ZnS13、D【解析】 用作指示剂的银盐的溶解度要略大于AgCl的溶解度。由上述表格中的数据可知溶解度S(Ag2CrO4)>S(AgCl),所以选D。
14、CD
15、BD
16、D [从BaSO4和BaCO3沉淀的Ksp看,BaSO4比BaCO3更难溶,故BaSO4先析出,A项正确;新制氯水中存在反应Cl2+H2O??H++Cl-+HClO,能够溶解BaCO3,B项正确;两沉淀共存的溶液中==,C项正确;增大CO的浓度,c(Ba2+)·c(CO)大于BaCO3的溶度积,BaSO4可能向BaCO3转化,D项错误。 ]
17、A [要使Fe2+和Fe3+全部除去,由题给信息可知,需将Fe2+全部氧化成Fe3+,再调节溶液pH范围为2.7≤pH<6.5,即可将Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,且保证Zn2+不沉淀。氧化Fe2+时不能引入新的杂质,只能用H2O2,调pH时也不能引入新的杂质,用ZnO能促进Fe3+的水解。
18、A [根据题意可得出25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.30×10-5×1.30×10-5=1.69×10-10,Ksp(AgI)=1.22×10-8×1.22×10-8≈1.49×10-16,因为AgCl和AgI的构型相同,所以AgI的溶解度更小,则B、C、D项正确,A项错误。]
19、D [加入过量铁粉,发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+Cu2+===Fe2++Cu,有Cu析出,A项正确;对于M(OH)n,开始产生沉淀时,c(OH-)=,根据所给物质的Ksp数据,可以判断产生Fe(OH)3时所需c(OH-)最小,因此先产生Fe(OH)3沉淀,B项正确;假设各物质的物质的量均为a,则n(SO)=5a,由于三种金属离子均发生水解反应,溶液中n(Cu2+)+n(Fe2+)+n(Fe3+)<4a,则c(SO)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5∶4,C项正确;向混合溶液中加入适量氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,调pH至3~4,Fe3+虽能完全沉淀,但由于引入了Cl-,得到CuCl2和CuSO4的混合溶液,D项错误。]
20、D解析:A.根据信息,白色沉淀是AgSCN,存在溶解平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq),故说法正确;B.取上层清液,加入Fe3+出现红色溶液,说明生成Fe(SCN)3,说明溶液中含有SCN-,故说法正确;C.AgI是黄色沉淀,现象是产生黄色沉淀,说明有AgI产生,故说法正确;D.可能是c(I-)·c(Ag+)>Ksp,出现沉淀,故说法错误。
21、C解析:pH=13的溶液中,c(H+)=10-13 mol·L-1,A项正确;加入Na2CO3固体,当c(Mg2+)·c(CO)>Ksp(MgCO3)时,生成沉淀,B项正确;因为向MgCl2溶液中加NaOH溶液后混合溶液的pH=13,所以所加NaOH溶液pH>13,C项错误;溶液中的c(Mg2+)==mol·L-1=5.6×10-10 mol·L-1,D项正确。
22、A解析:Qc=c(Cl-)·c(Ag+)=0.01 mol·L-1×× mol·L-1≈10-6>1.8×10-10=Ksp,故有AgCl沉淀生成。
23、C解析:因为存在AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)和AgBr(s)Ag+(aq)+Br-(aq)两个平衡,当加入NaBr固体时,溶液中c(Br-)增大,第二个平衡左移,c(Ag+)减小,第一个平衡右移,c(Cl-)增大,故A不符合题意,C符合题意;==,是常数不变化,B不符合题意;=,c(Cl-)增大,该值减小,D不符合题意。
24、C [A项,根据Ksp(AgCl)、Ksp(Ag2CrO4)知,当Cl-开始沉淀时,c(Ag+)==1.56×10-7 mol·L-1,当CrO开始沉淀时,c(Ag+)=≈3.35×10-5 mol·L-1,故先产生AgCl沉淀,错误;B项,Q=c2(Ag+)×c(CrO)=2×=1.0×10-12<1.12×10-12,没有沉淀生成,错误;C项,Ksp(CH3COOAg)>Ksp(AgCl),向CH3COOAg悬浊液中加入盐酸时CH3COOAg转化为AgCl,离子方程式为CH3COOAg+H++Cl-===CH3COOH+AgCl,正确;D项,根据同离子效应可知,加入Ag2S固体,AgCl的溶解度减小,错误。]
25、D解析 AgCl、AgBr、AgI的Ksp依次减小,因此溶解度依次减小,A项错误;Ksp(Ag2SO4)远大于Ksp(Ag2S),因此Ag2SO4溶解于水后向其中加入少量Na2S溶液,Ag2SO4可转化为Ag2S,产生黑色沉淀,B项错误;食盐水相对于水,c(Cl-)增大,AgCl在食盐水中溶解平衡逆向移动,则在食盐水中溶解度小,C项错误;氯化钠溶液中,氯离子的浓度较大,溴化银固体浸泡在其中,会使氯离子与银离子的浓度积大于其溶度积,所以会有少量白色固体生成,D项正确。
26、D解析 由于浓AgNO3溶液是足量的,Cl-和Br-都会与过量的Ag+结合形成沉淀,但Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),AgBr的溶解度相对更小,混合液中c(Cl-)远大于c(Br-),所以生成的AgCl沉淀多于AgBr沉淀,D项正确。
27、B解析 等体积混合后Ag+、CH3COO-的浓度均为0.1 mol·L-1,c(CH3COO-)×c(Ag+)=0.01>2.3×10-3,一定产生CH3COOAg沉淀,A项正确;将0.001 mol·L-1的AgNO3溶液滴入0.001 mol·L-1的KCl和0.001 mol·L-1的K2CrO4混合溶液中,生成AgCl和Ag2CrO4沉淀需Ag+浓度分别为c(Ag+)==1.8×10-7 mol·L-1,c(Ag+)==×10-5 mol·L-1,故应先生成AgCl沉淀,B项错误;若要产生Mg(OH)2沉淀,需Ksp[Mg(OH)2]≤c(Mg2+)×c2(OH-),c(Mg2+)=0.11 mol·L-1,则c(OH-)≥10-5 mol·L-1,溶液的pH至少要控制在9以上,C项正确;Ksp(AgCl)只受温度影响,与浓度无关,在其他条件不变的情况下,向饱和AgCl水溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)不变,D项正确。
28、 减小 不变 减小
29、 Zn2+;Cd2+
30、1.8×10-7 2
31、 AgI、AgCl、4.1×10-14mol/L
32、(1)①变大 ②不变 ③变小 (2)2.4 解析:(1)在ZnS的饱和溶液中,存在ZnS的沉淀溶解平衡:ZnS(s) Zn2+(aq)+S2-(aq),加入强电解质Na2S后,平衡向左移动,但溶液中c(S2-)变大;向溶液中加入ZnS固体,平衡不移动,则溶液中c(S2-)不变;若向溶液中加入FeS固体,因Ksp(FeS)大于Ksp(ZnS),则溶液中c(S2-)变大,所以c(Zn2+)变小。(2)由Ksp(FeS)=6.25×10-18和溶液中c(Fe2+)=1 mol/L,可得溶液中c(S2-)=6.25×10-18 mol/L,再由H2S的饱和溶液中c2(H+)·c(S2-)=1.0×10-22可求出溶液中c(H+)=4×10-3 mol/L,故溶液的pH应调节为2.4。
33、Ⅰ.BaSO4既不溶于水,也不溶于酸,可经人体排出体外,不会引起Ba2+中毒
Ⅱ.BaCO3遇到胃酸生成Ba2+会使人中毒,反应离子方程式为:
BaCO3+2H+=Ba2++H2O+CO2 ↑
Ⅲ.(1)A C (2)5.5×10-10mol·L-1 2.2×10-10mol·L-1 (3)13
34、(1)5 (2)6
【解析】 (1)根据信息,当c(Cu2+)·[c(OH)-]2=2×10-20时开始出现沉淀,则c(OH-)===10-9mol/L,则c(H+)=10-5mol·L-1,pH=5,所以要生成Cu(OH)2沉淀,应调整pH≥5。
(2)要使Cu2+浓度降至=2×10-4mol·L-1,c(OH-)==10-8mol·L-1。此时溶液的pH=6。
35、(1)①变大 变小 ②变小变大
(2)有机酸与OH-反应,降低OH-浓度,使平衡向Ca5(PO4)3OH溶解的方向移动Ca5(PO4)3OH+F-=Ca5(PO4)3F+OH- 或5Ca2++3PO43-+F-=Ca5(PO4)3F
36、(1)Cu(OH)2[或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO3] 2.6×10-9 mol·L-1
(2)①CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑ ②CaSO4在水中存在溶解平衡CaSO4(s)??Ca2+(aq)+SO(aq),用Na2CO3溶液浸泡,Ca2+与CO结合成更难溶的CaCO3,使上述平衡右移,CaSO4转化成CaCO3,然后用稀盐酸除去 3.8×105 ③将Fe3+还原成Fe2+,防止Fe3+腐蚀锅炉 ④2Fe+2NO+H2O===N2↑+Fe2O3+2OH-
[解析] (1)加入碱性物质,调节溶液的pH,但不应带入其他杂质,故可加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO3调节溶液的pH=4,使Fe3+转化为沉淀析出。pH=4时,c(H+)=10-4mol·L-1,则c(OH-)=1×10-10 mol·L-1,此时c(Fe3+)=Ksp[Fe(OH)3]/c3(OH-)=2.6×10-9 mol·L-1。
(2)②Ksp(MgCO3)=c(Mg2+)·c(CO),Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-),反应MgCO3(s)+2OH-(aq)??Mg(OH)2(s)+CO(aq)的平衡常数K=c(CO)/c2(OH-)=Ksp(MgCO3)/Ksp[Mg(OH)2]=3.8×105。③步骤Ⅱ中,加入的稀盐酸与铁锈反应生成Fe3+,步骤Ⅲ中加入Na2SO3可将Fe3+还原成Fe2+,防止Fe3+腐蚀锅炉。
37、(1)< 5.0×10-9 (2)ABC (3)对于沉淀溶解平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO(aq),H+不能减小Ba2+或SO的浓度,溶解平衡不移动 2×10-10
解析 (1)温度越高BaSO4的溶解度越大,T1温度下的离子积较小,所以T1 (2)由于存在溶解平衡,加入Na2SO4,SO浓度增大,BaSO4的沉淀溶解平衡逆向移动,Ba2+的浓度降低,A正确;T1曲线上方区域的离子积大于溶度积,所以会析出沉淀,B正确;蒸发溶剂,不饱和溶液中Ba2+和SO的浓度都变大,可能由d点变为T1曲线上a、b之间的某一点,C正确;升高温度,溶解平衡右移,c(SO)、c(Ba2+)会变大,D错误。
(3)由沉淀溶解平衡BaSO4(s)??Ba2+(aq)+SO(aq)可知,H+不能减小Ba2+或SO2-4的浓度,溶解平衡不移动。由c(SO)=0.5 mol·L-1和c(Ba2+)·c(SO)=1×10-10可知c(Ba2+)=2×10-10 mol·L-1。
38、(1)Fe(OH)3 (2) 氨水 不引入其他杂质离子 (3)2Fe3++3Mg(OH)2=3Mg2++2Fe(OH)3 (4)4 (5)A、C、D、E
39、(1)①Ag2CrO4>AgCl>AgBr>AgI>Ag2S
②3×10-3 ③D
(2)①Al(OH)3 ②不含有 Fe3+完全沉淀时,c3(OH-)===4.0×10-33,c(Al3+)·c3(OH-)=0.2×4.0×10-33=8×10-34 ③5.6×1016
解析 (1)①AgCl、AgBr、AgI均是AB型,c(Ag+)分别为×10-5 mol·L-1≈1.3×10-5 mol·L-1、×10-7 mol·L-1≈7.3×10-7 mol·L-1、×10-9 mol·L-1≈9.1×10-9 mol·L-1;后两种是A2B型,c2(Ag+)·c(Ag+)=Ksp,则c(Ag+)=,Ag2S、Ag2CrO4中c(Ag+)分别为0.5×10-16 mol·L-1、1.59×10-4 mol·L-1。故Ag+物质的量浓度由大到小的顺序为Ag2CrO4>AgCl>AgBr>AgI>Ag2S。
②出现共沉淀,此时必须同时发生两个平衡:
AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq);
c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)=1.8×10-10 ①
AgBr(s)??Ag+(aq)+Br-(aq),
c(Ag+)·c(Br-)=Ksp(AgBr)=5.4×10-13 ②
两者相比得:
c(Br-)/c(Cl-)=c(Br-)·c(Ag+)/[c(Cl-)·c(Ag+)]=Ksp(AgBr)/Ksp(AgCl)=5.4×10-13/1.8×10-10=3×10-3。
③由c(Ag+)大小知,饱和时只有Ag2CrO4中的c(Ag+)比AgCl中的c(Ag+)大,在AgCl沉淀完后再产生Ag2CrO4沉淀,其他均在AgCl之前沉淀,不能作指示剂,另外这里作指示剂时,生成的沉淀必须有颜色。
(2)①根据题中数据,开始生成Al(OH)3沉淀时,c(OH-)===×10-11,同理可得开始生成Cu(OH)2沉淀时,c(OH-)=×10-10,则逐滴加入氨水时,先生成Al(OH)3沉淀。
③Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-),题示反应的平衡常数K=,25 ℃时,水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-14,则K===5.6×1016。
40、(1)Cu2+ (2)B
(3)不能 Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小
(4)Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O (5)B
[解析] (1)由图可知,在pH=3时溶液中不会出现Cu(OH)2 沉淀,铜元素主要以Cu2+形式存在。(2)要除去Fe3+的同时必须保证Cu2+不能沉淀,因此pH应保持在4左右。(3)从图示关系可看出,Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小,因此不能通过调节溶液pH的方法达到分离的目的。(4)Cu(OH)2(s)??Cu2+(aq)+2OH-(aq),加入氨水后生成难电离的[Cu(NH3)4]2+,促进Cu(OH)2的溶解。(5)要使三种离子生成沉淀,最好选择难溶于水的FeS,使三种杂质离子转化为更难溶解的金属硫化物沉淀,且FeS比Na2S更经济。
41、HSO3-的水解常数K=Kw/Ka1=5.0×10-1342、 1:2或0.5
43、(3分)