沉淀溶解平衡的应用、溶度积的相关计算及溶解图像
突破训练（四）
1．(2019·青岛模拟)已知难溶性物质K2SO4·MgSO4·2CaSO4在水中存在如下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4(s)2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO。不同温度下，K＋的浸出浓度与溶浸时间的关系如图所示，则下列说法错误的是()
A．向该体系中加入饱和NaOH溶液，溶解平衡向右移动
B．向该体系中加入饱和碳酸钠溶液，溶解平衡向右移动
C．升高温度，化学反应速率增大，溶解平衡向右移动
D．该平衡的Ksp＝c(Ca2＋)·c(K＋)·c(Mg2＋)·c(SO)
2．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
3.常温时，已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CO3)＝8.1×10－12。下列说法错误的是()
A．在AgCl和Ag2CO3的饱和溶液中，c(Ag＋)的大小：Ag2CO3＞AgCl
B．向Ag2CO3的饱和溶液中加入K2CO3(s)，c(CO)增大，Ksp增大
C．Ag2CO3(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋CO(aq)的平衡常数为K＝2.5×108
D．向0.001mol·L－1AgNO3溶液中滴入同浓度的KCl和K2CO3混合溶液，Cl－先沉淀
4.．下表是五种银盐的溶度积常数(25℃)，下列有关说法错误的是()
化学式 AgCl Ag2SO4 Ag2S AgBr AgI 溶度积 1.8×10－10 1.4×10－5 6.3×10－50 5.4×10－13 8.5×10－16
A．五种物质在常温下溶解度最大的是Ag2SO4
B．将AgCl溶解于水后，向其中加入Na2S，则可以生成黑色的Ag2S沉淀
C．沉淀溶解平衡的建立是有条件的，外界条件改变时，平衡也会发生移动
D．常温下，AgCl、AgBr和AgI三种物质的溶解度逐渐增大
5．依据下表有关铁难溶化合物的溶度积，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 4.0×10－38 Fe(OH)2 8.0×10－11 FeS 6.3×10－18
A．在c(CO)＝0.1mol·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(Fe3＋)
C．增加溶液的酸性，有利于将Fe2＋沉淀为FeS和FeCO3
D．将反应液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，有利于将铁从溶液中除净
6．溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化的曲线如图所示，下列说法错误的是()
A．溴酸银的溶解是放热过程
B．温度升高时溴酸银溶解速率加快
C．60℃时溴酸银的Ksp约等于6×10－4
D．若硝酸钾中含有少量溴酸银，可用重结晶方法提纯
7.在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl－会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去Cl－。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是()
A．Ksp(CuCl)的数量级为10－7
B．除Cl－反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl
C．加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好
D．2Cu＋===Cu2＋＋Cu平衡常数很大，反应趋于完全
8．(2019·广东茂名一模)已知：pC＝－lgc，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20和Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，常温下，测得两种金属离子的pC与pH的变化关系如图所示。下列说法正确的是()
A．加入氨水调节pH，可除去MgSO4溶液中的CuSO4杂质
B．pH调到Q点，则Mg2＋和Cu2＋都已完全沉淀
C．在浓度均为1mol·L－1CuSO4和MgSO4的混合溶液中，存在：c(Cu2＋)＋c(Mg2＋)＞c(SO)
D．L1代表pc(Cu2＋)随pH的变化，L2代表pc(Mg2＋)随pH的变化
9．已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物的性质相似。常温下，如图横坐标为溶液的pH，纵坐标为Zn2＋或[Zn(OH)4]2－的物质的量浓度的对数。下列说法中错误的是()
A．在该温度下，Zn(OH)2的溶度积(Ksp)为1×10－17
B．往1.0L1.0mol·L－1ZnCl2溶液中加入NaOH固体至pH＝6.0，需NaOH2.0mol
C．往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为Zn2＋＋4OH－===[Zn(OH)4]2－
D．某废液中含Zn2＋，为提取Zn2＋可以控制溶液pH的范围为8.0～12.0
10.t℃时，卤化银(AgX，X＝Cl、Br)的2条溶解平衡曲线如图所示，已知AgCl、AgBr的Ksp依次减小，且p(Ag＋)＝－lgc(Ag＋)，p(X－)＝－lgc(X－)，利用p(X－)—p(Ag＋)的坐标系可表示出AgX的溶度积与溶液中的c(Ag＋)和c(X－)的相互关系，下列说法错误的是()
A．t℃时，c点可表示AgCl的不饱和溶液
B．B线表示的是AgBr
C．取a、b两点处溶液等体积混合，维持t℃不变，混合溶液中一定无白色沉淀生成
D．在t℃时，AgCl(s)＋Br－(aq)AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常数K＝104
11．可溶性钡盐有毒，医院中常用硫酸钡这种钡盐作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时，除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。
已知：Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9；Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，下列推断正确的是()
A．不用碳酸钡作为内服造影剂，是因为Ksp(BaCO3)＞Ksp(BaSO4)
B．抢救钡离子中毒患者时，若没有硫酸钠，可以用碳酸钠溶液代替
C．若误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5mol·L－1的溶液时，会引起钡离子中毒
D．可以用0.36mol·L－1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃
12．资源综合利用既符合绿色化学理念，也是经济可持续发展的有效途径。一种难溶的废弃矿渣杂卤石，其主要成分可表示为K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O，已知它在水溶液中存在如下平衡：
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K＋＋4SO＋Mg2＋＋2Ca2＋＋2H2O
为了充分利用钾资源，一种溶浸杂卤石制备K2SO4的工艺流程如图所示：
(1)操作①的名称是________。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解出杂卤石中K＋的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)除杂质环节，为除去Ca2＋，可先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再向滤液中滴加稀H2SO4，调节溶液pH至________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。
(4)操作②的步骤包括(填操作过程)：________________、过滤、洗涤、干燥。
(5)有人用可溶性碳酸盐作为溶浸剂，浸溶原理可表示为CaSO4(s)＋CO(aq)CaCO3(s)＋SO(aq)。
已知：常温下，Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.95×10－5。
则常温下该反应的平衡常数K＝__________。(保留3位有效数字)
13．请按要求回答下列问题：
(1)已知25℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。在25℃下，向浓度均为0.1mol·L－1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成________沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式为_________________________________________。
(2)25℃时，向0.01mol·L－1的MgCl2溶液中，逐滴加入浓NaOH溶液，刚好出现沉淀时，溶液的pH为________；当Mg2＋完全沉淀时，溶液的pH为________(忽略溶液体积变化，已知lg2.4＝0.4，lg7.5＝0.9)。
(3)已知25℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，则将AgCl放在蒸馏水中形成饱和溶液，溶液中的c(Ag＋)约为______mol·L－1。
(4)已知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝________。
14．(1)硫元素有多种化合价，可形成多种化合物。H2S和SO2在工农业生产中具有重要应用。
H2S气体溶于水形成的氢硫酸是一种二元弱酸，25℃时，在0.10mol·L－1H2S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c(S2－)关系如图所示(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
①pH＝13时，溶液中的c(H2S)＋c(HS－)＝______mol·L－1。
②某溶液含0.01mol·L－1Fe2＋、未知浓度的Mn2＋和0.10mol·L－1H2S，当溶液pH＝________时，Fe2＋开始沉淀；当Mn2＋开始沉淀时，溶液中＝________。
[已知：Ksp(FeS)＝1.4×10－19，Ksp(MnS)＝2.8×10－13]
(2)已知钼酸钠(Na2MoO4)溶液中c(MoO)＝0.40mol·L－1，c(CO)＝0.52mol·L－1，由钼酸钠溶液制备钼酸钠晶体时，需加入Ba(OH)2固体以除去CO，当BaMoO4开始沉淀时，CO的去除率为________。[已知：Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，Ksp(BaMoO4)＝4.0×10－8，忽略溶液的体积变化]
1解析：选D根据平衡K2SO4·MgSO4·2CaSO4(s)2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO，向该体系中加入饱和NaOH溶液，OH－与Mg2＋结合，生成难溶的Mg(OH)2沉淀使平衡向右移动，A项正确；向该体系中加入饱和Na2CO3溶液，CO与Ca2＋结合，生成CaCO3沉淀，使溶解平衡向右移动，B项正确；根据曲线可知，温度越高，K＋的浸出浓度越大，说明该过程是吸热的，C项正确；该平衡的Ksp＝c2(Ca2＋)·c2(K＋)·c(Mg2＋)·c4(SO)，D项错误。
2解析：选DA项，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项，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项，AgI是黄色沉淀，现象是有黄色沉淀生成，说明有AgI产生，故说法正确；D项，可能是浊液中c(I－)·c(Ag＋)＞Ksp(AgI)，出现黄色沉淀，故说法错误。
3.解析：选BKsp(AgCl)＝1.8×10－10，则其饱和溶液中c(Ag＋)＝＝×10－5mol·L－1；Ksp(Ag2CO3)＝8.1×10－12，则其饱和溶液中c(Ag＋)≈2.5×10－4mol·L－1，则有c(Ag＋)的大小：Ag2CO3＞AgCl，A正确。在Ag2CO3的饱和溶液中存在溶解平衡：Ag2CO3(s)2Ag＋(aq)＋CO(aq)，加入K2CO3(s)，c(CO)增大，平衡逆向移动，由于温度不变，则Ksp不变，B错误。Ag2CO3(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋CO(aq)的平衡常数为K＝＝＝＝2.5×108，C正确。由A项分析可知，饱和溶液中c(Ag＋)：Ag2CO3＞AgCl，故AgNO3溶液中滴入同浓度的KCl和K2CO3混合溶液，Cl－先沉淀，D正确。
4.解析：选D由溶度积常数可以看出，卤化银中AgCl的溶解度最大，Ag2SO4和Ag2S相比，Ag2SO4的溶解度较大，AgCl达到沉淀溶解平衡时，c(Ag＋)≈1.34×10－5mol·L－1，由计算得溶解度最大的是Ag2SO4，A项正确；AgCl比Ag2S的溶度积常数大很多，则Ag2S更难溶，所以将AgCl溶解于水后，向其中加入Na2S可以生成黑色的Ag2S沉淀，B项正确；沉淀溶解平衡的建立是有条件的，外界条件改变时，平衡也会发生移动，C项正确；从溶度积常数可以看出，AgCl、AgBr、AgI溶度积常数逐渐减小，所以AgCl、AgBr、AgI三种物质在常温下的溶解度逐渐减小，D项错误。
5.解析：选DFeCO3的溶度积常数为Ksp(FeCO3)＝c(Fe2＋)·c(CO)，溶液中c(CO)＝0.1mol·L－1，则有c(Fe2＋)≤＝mol·L－1＝3.2×10－10mol·L－1，A错误；Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10－11，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，故将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH＝10，c(Fe2＋)＝＝8.0×10－3mol·L－1，c(Fe3＋)＝＝4.0×10－26mol·L－1，则有c(Fe2＋)＞c(Fe3＋)，B错误；增加溶液的酸性，不利于Fe2＋沉淀为FeCO3，C错误；将Fe2＋氧化为Fe3＋，有利于生成Fe(OH)3沉淀而除去，D正确。
6.解析：选A由图像可知，随着温度的升高AgBrO3的溶解度逐渐增大，即AgBrO3的溶解是吸热过程，A项错误；温度升高，其溶解速率加快，B项正确；60℃时c(AgBrO3)＝≈2.5×10－2mol·L－1，其Ksp＝c(Ag＋)·c(BrO)≈6×10－4，C项正确；AgBrO3的溶解度较小，若KNO3中混有AgBrO3，可采用降温重结晶的方法提纯，D项正确。
7.解析：选C由题图可知，当－lg＝0时，lg约为－7，即c(Cl－)＝1mol·L－1，c(Cu＋)＝10－7mol·L－1，则Ksp(CuCl)＝c(Cu＋)·c(Cl－)的数量级为10－7，A项正确；根据题目信息可知B项正确；Cu为固体，浓度视为常数，只要满足反应用量即可，过多的铜也不会影响平衡状态的移动，C项错误；由题图可知，交点处c(Cu＋)＝c(Cu2＋)≈10－6mol·L－1，则2Cu＋===Cu2＋＋Cu的平衡常数K＝≈106，该平衡常数很大，因而反应趋于完全，D项正确。
8.解析：选D由于Ksp[Cu(OH)2]＜Ksp[Mg(OH)2]，则前者的溶解度小于后者，含有Mg2＋、Cu2＋的溶液中加入氨水，先产生Cu(OH)2沉淀，通过过滤可除去Cu2＋，但引入了新杂质NH，应加入MgO调节pH，A错误。图中Q点溶液的pH约为9，此时c(OH－)≈1.0×10－5mol·L－1，则c(Cu2＋)＝＝mol·L－1＝2.2×10－10mol·L－1＜1.0×10－5mol·L－1，则Cu2＋沉淀完全；c(Mg2＋)＝＝mol·L－1＝1.8×10－1mol·L－1＞1.0×10－5mol·L－1，则Mg2＋未沉淀完全，B错误。由于Cu2＋、Mg2＋均能发生水解反应，则根据物料守恒可得，c(Cu2＋)＋c(Mg2＋)＜c(SO)，C错误。由图可知，当金属离子的浓度为1.0mol·L－1，即pC＝0时，开始生成沉淀的pH分别约为4、9，又Ksp[Cu(OH)2]＜Ksp[Mg(OH)2]，故L1代表pc(Cu2＋)随pH的变化，L2代表pc(Mg2＋)随pH的变化，D正确。
9.解析：选B当Zn2＋的物质的量浓度的对数等于－5.0时，即Zn2＋的浓度为1×10－5mol·L－1时，Zn2＋已沉淀完全，此时溶液的pH＝8.0，即c(OH－)＝1×10－6mol·L－1，所以Zn(OH)2的溶度积Ksp＝c(Zn2＋)·c2(OH－)＝1×10－5×(1×10－6)2＝1×10－17，A项说法正确；根据图像知，pH＝7时，Zn2＋的物质的量浓度的对数等于－3.0，即c(Zn2＋)＝1×10－3mol·L－1，当pH＝6.0时，c(Zn2＋)>1×10－3mol·L－1，即ZnCl2溶液中只有部分Zn2＋生成Zn(OH)2沉淀，则加入的n(NaOH)<2n(ZnCl2)，即n(NaOH)<2.0mol，B项说法错误；结合图像可知，当NaOH溶液足量时，锌的存在形式为[Zn(OH)4]2－，所以反应的离子方程式为Zn2＋＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，C项说法正确；由图像可知，当Zn2＋完全转化为沉淀时，需控制溶液的pH为8.0～12.0，D项说法正确。
10.解析根据题图，p(Ag＋)相同时，B线的p(X－)较大，则c(Ag＋)相同时，B线的c(X－)较小，即B线的Ksp较小，故B线表示AgBr，A线表示AgCl，c点在AgCl的溶解平衡曲线下方，表示AgCl的过饱和溶液，A项错误，B项正确；a、b两点处溶液分别为AgCl、AgBr的饱和溶液，存在关系式：ca(Ag＋)＝ca(Cl－)>cb(Br－)＝cb(Ag＋)，两者等体积混合后，混合溶液中c(Ag＋)×c(Cl－)＝[ca(Ag＋)＋cb(Ag＋)]×ca(Cl－)
11.解析胃液中存在盐酸，难溶碳酸盐在胃液中能溶解，达不到解毒的作用，A、B项错；硫酸钡作为内服造影剂说明硫酸钡电离出的c(Ba2＋)是安全的，此时c(Ba2＋)＝＝＞1.0×10－5，故误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5mol·L－1的溶液时，不会中毒，C项错；用0.36mol·L－1的Na2SO4溶液洗胃时，胃液中c(Ba2＋)＝＝mol·L－1＝3.1×10－10mol·L－1＜mol·L－1，故D项正确。
12.解析：(1)通过操作①实现固体和液体分离，操作①的名称是过滤。(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋转化成Mg(OH)2沉淀，SO与Ca2＋结合转化为CaSO4沉淀，K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K＋＋4SO＋Mg2＋＋2Ca2＋＋2H2O平衡正向移动，促使杂卤石中的K＋溶解。(3)为除去Ca2＋，可先加入K2CO3溶液，生成碳酸钙沉淀，过滤后再向滤液中滴加稀H2SO4，调节溶液pH至中性除去过量的碳酸钾。(4)为从溶液中得到溶质，需依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。(5)该反应的平衡常数K＝＝＝≈1.77×104。
答案：(1)过滤
(2)Mg2＋转化成Mg(OH)2沉淀，SO与Ca2＋结合转化为CaSO4沉淀，平衡右移，促使杂卤石溶解
(3)K2CO3中性
(4)蒸发浓缩、冷却结晶
(5)1.77×104
13.解析：(1)Mg(OH)2、Cu(OH)2的结构类型相同，Cu(OH)2溶度积更小，溶解度小，加入相同的浓度的氨水，Cu(OH)2最先析出，反应离子方程式为Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH。
(2)已知c(MgCl2)＝0.01mol·L－1，逐滴加入浓NaOH溶液，当刚好出现沉淀时，c(Mg2＋)＝0.01mol·L－1，故c(OH－)＝mol·L－1＝4.2×10－5mol·L－1，c(H＋)＝＝2.4×10－10mol·L－1，故pH＝9.6；一般认为溶液中离子浓度小于1.0×10－5mol·L－1时沉淀完全，故Mg2＋完全沉淀时有c(Mg2＋)＝1.0×10－5mol·L－1，故c(OH－)＝mol·L－1＝1.34×10－3mol·L－1，c(H＋)＝mol·L－1＝7.5×10－12mol·L－1，故pH＝11.1。
(3)将AgCl放在蒸馏水中形成饱和溶液，应满足c(Cl－)·c(Ag＋)＝Ksp(AgCl)，则c(Cl－)＝c(Ag＋)＝mol·L－1＝1.3×10－5mol·L－1。
(4)Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝2.79×10－39，反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋H2O的平衡常数K＝＝＝c(Fe3＋)·c3(OH－)×1042＝2.79×10－39×1042＝2.79×103。
答案：(1)Cu(OH)2Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH(2)9.611.1(3)1.3×10－5(4)2.79×103
14.解析：(1)①根据溶液pH与c(S2－)关系图，pH＝13时，c(S2－)＝5.7×10－2mol·L－1，在0.10mol·L－1H2S溶液中根据硫守恒c(H2S)＋c(HS－)＋c(S2－)＝0.10mol·L－1，所以c(H2S)＋c(HS－)＝(0.10－5.7×10－2)mol·L－1＝0.043mol·L－1。②当Qc＝Ksp(FeS)时开始沉淀，所以c(S2－)＝＝mol·L－1＝1.4×10－17mol·L－1，结合图像得出此时的pH＝2；溶液中＝＝＝2×106。
(2)当BaMoO4开始沉淀时溶液中c(Ba2＋)＝＝mol·L－1＝1×10－7mol·L－1，溶液中碳酸根离子浓度c(CO)＝＝2.6×10－2mol·L－1，所以CO的去除率为×100%＝95%。
答案：(1)①0.043②22.0×106(2)95%
|
|
