《新教材》2021-2022学年高中化学鲁科版选择性必修1测评：第3章　第3节　沉淀溶解平衡 WORD版含解析.docx

1、第 3 章物质在水溶液中的行为第 3 节 沉淀溶解平衡 课后篇素养形成必备知识基础练1.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。下列分析不正确的是()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.海水呈弱酸性,大气中 CO2 浓度增加,会导致海水中 C -浓度增大答案 D解析海水中 CO2 的溶解度随温度的升高而减小,随压力的增大而增大,在浅海地区,海水层压力

2、较小,同时水温比较高,因而 CO2 的浓度较小,即游离的 CO2 增多,根据平衡移动原理,上述平衡向生成 CaCO3 方向移动,产生石灰石沉积,A 项正确;在深海地区溶解的 CO2 较多,石灰石岩层易被CO2 溶解,沉积少,B 项正确;在深海地区中,石灰石的沉淀溶解平衡向右移动,且倾向很大,故溶解反应为 CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq),C 项正确;海水温度一定时,大气中 CO2 浓度增加,海水中溶解的 CO2 随之增大,导致 C -转化为 HC -,C -浓度降低,D 项错误。2.把氢氧化钙放入蒸馏水中,一段时间后达到如下平衡:Ca(OH)2(s)Ca

3、2+(aq)+2OH-(aq),加入以下溶液,可使 Ca(OH)2 减少的是()A.Na2S 溶液B.AlCl3 溶液C.NaOH 溶液D.CaCl2 溶液答案 B解析 Na2S 水解使溶液显碱性,增大了溶液中 OH-的浓度;NaOH 会提供大量 OH-;CaCl2 会增大Ca2+的浓度,所以 A、C、D 选项都会使平衡向左移动使 Ca(OH)2 增多。AlCl3 中的 Al3+可与 OH-发生反应生成 Al(OH)3 沉淀,使平衡向右移动,促进 Ca(OH)2 的溶解。3.对于难溶盐MX,其饱和溶液中M+、X-的物质的量浓度之间的关系类似于c 平(H+)c 平(OH-)=KW,存在等式 c

4、平(M+)c 平(X-)=Ksp。现将足量的 AgCl 分别加入下列物质中,溶解度由大到小的排列顺序是()20 mL 0.01 molL-1 KCl 溶液 30 mL 0.02 molL-1 CaCl2 溶液 40 mL 0.03 molL-1 HCl溶液10 mL 蒸馏水 50 mL 0.05 molL-1 AgNO3 溶液A.B.C.D.答案 B解析 AgCl 的沉淀溶解平衡为 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),由于 c 平(Ag+)c 平(Cl-)=Ksp,c 平(Cl-)或 c平(Ag+)越大,越能抑制 AgCl 的溶解,AgCl 的溶解度越小。注意 AgCl 的溶解度大小

5、只与溶液中Ag+或 Cl-的浓度有关,而与溶液的体积无关。中 c 平(Cl-)=0.01molL-1,中 c 平(Cl-)=0.04molL-1,中 c 平(Cl-)=0.03molL-1,中无 Cl-和 Ag+,中 c 平(Ag+)=0.05molL-1。Ag+或 Cl-浓度由小到大的顺序为。4.CaSO4 有很多用途,例如制豆腐就用到石膏(主要成分是 CaSO4),CaSO4 微溶于水,溶于水的部分可以形成 CaSO4 饱和溶液,其饱和溶液中存在平衡:CaSO4(s)Ca2+(aq)+S -(aq),分别采取下列措施,能使溶液中 c(Ca2+)增大的是()A.降温B.加入 CaSO4C.加

6、入 BaCl2D.加水答案 C解析降温时溶解度减小,钙离子浓度减小,故 A 错误;CaSO4 饱和溶液中再加入硫酸钙,不再溶解,钙离子浓度不变,故 B 错误;加入 BaCl2 时,钡离子与硫酸根离子生成更难溶的硫酸钡沉淀,平衡正向移动,钙离子浓度增大,所以 C 正确;加水稀释时,钙离子浓度减小,故 D 错误。5.下列说法正确的是()A.在一定温度下的 AgCl 水溶液中,Ag+和 Cl-浓度的乘积是一个常数B.AgCl 的 Ksp=1.810-10 mol2L-2,在任何含 AgCl 固体的溶液中,c 平(Ag+)=c 平(Cl-),且 Ag+和 Cl-浓度的乘积等于 1.810-10 mol

7、2L-2C.温度一定时,在 AgCl 饱和溶液中,Ag+和 Cl-浓度的乘积是一个常数D.向饱和 AgCl 溶液中加入盐酸,Ksp 变大答案 C解析 AgCl 的溶度积 Ksp 是饱和溶液中 c 平(Ag+)与 c 平(Cl-)的乘积,只受温度的影响,C 正确,D 错误;在含有 AgCl 固体的溶液中 Ag+、Cl-不一定只来源于 AgCl 的溶解,二者浓度不一定相等,B错误;A 中不一定是饱和溶液,A 错误。6.(2020 浙江舟山中学高二检测)已知 Ksp(CaSO4)=7.110-5 mol2L-2,Ksp(CaCO3)=2.810-9mol2L-2,Ksp(CaF2)=1.510-10

8、 mol3L-3,某溶液中含有 S -、C -和 F-,浓度均为 0.010 molL-1,向该溶液中逐滴加入 0.010 molL-1 的 CaCl2 溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为()A.S -、C -、F-B.C -、S -、F-C.C -、F-、S -D.F-、C -、S -答案 C解析析出沉淀时,CaSO4 溶液中 c 平(Ca2+)=平 -molL-1=7.110-3molL-1,CaCO3 溶液中 c 平(Ca2+)=平 -molL-1=2.810-7molL-1,CaF2 溶液中 c 平(Ca2+)=-molL-1=1.510-6molL-1,c 平(Ca2+)越小,则

9、越先生成沉淀,所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 C -、F-、S -。7.关于沉淀溶解平衡和溶度积常数,下列说法不正确的是()A.将饱和 Na2SO4 溶液加入到饱和石灰水中,有白色沉淀产生,不能说明 KspCa(OH)2大于Ksp(CaSO4)B.Ksp 只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关C.已知25 时,KspFe(OH)3=2.610-39 mol4L-4,该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2O的平衡常数 K=4.0104 L2mol-2D.已知 25 时,KspMg(OH)2=5.610-12 mol3L-3,在 MgCl2 溶液中加入氨水,测得混合

10、液的pH=11,则溶液中的 c 平(Mg2+)为 5.610-6 molL-1答案 C解析 A 项,只能说明 Ca(OH)2 的溶解度大于 CaSO4 的溶解度;B 项,Ksp 只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关;C 项,反应的平衡常数 K=平 平 平 -平 =2.6103L2mol-2;D 项,c 平(Mg2+)=-molL-1=5.610-6molL-1。8.(2020 福建长乐高级中学高二检测)要使工业废水中的重金属离子 Pb2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作为沉淀剂,已知 Pb2+形成的化合物的溶解度如下:化合物 PbSO4 PbCO3 PbS 溶解度/g

11、1.0310-4 1.8110-7 1.8410-14 由上述数据可知,选用沉淀剂最好为()A.硫化物B.硫酸盐C.碳酸盐D.以上沉淀剂均可答案 A解析由表中数据可知 PbS 的溶解度最小,所以生成 PbS 时 Pb2+沉淀最完全,溶液中剩余的 Pb2+浓度最小,所以最好的沉淀剂为硫化物,A 项正确。9.钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用,它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在,BaSO4 和 SrSO4 都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将 BaSO4 和 SrSO4 转化成难溶的弱酸盐。已知:SrSO4(s)Sr2+(aq)+S -(aq)Ksp=2.510-7 mol2L

12、-2SrCO3(s)Sr2+(aq)+C -(aq)Ksp=2.510-9 mol2L-2(1)将 SrSO4 转化成 SrCO3 的离子方程式为 ;该反应的平衡常数表达式为 ;该反应能发生的原因是 (用沉淀溶解平衡的有关理论解释)。(2)对于上述反应,实验证明增大 C -的浓度或降低温度都有利于提高 SrSO4 的转化率。判断在下列两种情况下,平衡常数 K 的变化情况(填“增大”“减小”或“不变”)。升高温度,平衡常数 K 将 。增大 C -的浓度,平衡常数 K 将 。(3)已知,SrSO4 和 SrCO3 在酸中的溶解度与 BaSO4 和 BaCO3 类似,设计实验证明上述过程中SrSO4

13、 是否完全转化成 SrCO3。实验所用的试剂为 ;实验现象及其相应结论为 。答案(1)SrSO4(s)+C -(aq)SrCO3(s)+S -(aq)K=平 -平 -Ksp(SrCO3)Ksp(SrSO4),加入C -后,平衡 SrSO4(s)Sr2+(aq)+S -(aq)正向移动,生成 SrCO3(2)减小 不变(3)盐酸 若沉淀完全溶解,则证明 SrSO4 完全转化成 SrCO3,否则,未完全转化解析(1)SrSO4转化成 SrCO3的离子反应为 SrSO4(s)+C -(aq)SrCO3(s)+S -(aq),平衡常数表达式为 K=平 -平 -,根据沉淀转化的原理,该反应能够发生,是因

14、为 Ksp(SrCO3)Ksp(SrSO4)。(2)降低温度有利于提高 SrSO4的转化率,说明降温平衡向正反应方向移动,因此升高温度,平衡向逆反应方向移动,故平衡常数 K 减小。平衡常数只与温度有关,增大 C -的浓度,平衡常数不变。(3)根据提供的信息,可以推断SrSO4难溶于盐酸,而SrCO3可溶于盐酸,因此向溶液中加入盐酸,若沉淀全部溶解,则 SrSO4完全转化成 SrCO3,若沉淀没有全部溶解,则 SrSO4没有完全转化成SrCO3,需要注意的是,不能选择稀硫酸,因为 SrCO3 与稀硫酸反应生成 SrSO4。关键能力提升练10.(2020 河北邯郸质检)常温下,Ksp(PbI2)=

15、7.110-9 mol3L-3。取适量黄色 PbI2 粉末溶于水中,充分搅拌后得到浊液,过滤。在滤液中加入少量 KI,测得 c 平(I-)=1.010-2 molL-1。下列说法正确的是()A.Ksp(PbI2)减小B.溶液中 c 平(I-)减小C.产生黄色沉淀D.溶液中 c 平(Pb2+)=7.110-7 molL-1答案 C解析常温下,Ksp(PbI2)=7.110-9mol3L-3。取适量黄色 PbI2 粉末溶于水中,充分搅拌后得到浊液,过滤。在滤液中,Ksp(PbI2)=c 平(Pb2+)平(I-)=4 平(Pb2+)=7.110-9mol3L-3,c 平(Pb2+)1.310-3mo

16、lL-1,c 平(I-)2.610-3molL-1。在滤液中加入少量 KI,测得 c 平(I-)=1.010-2molL-1,若产生 PbI2 沉淀,Pb2+的最小浓度 c 平(Pb2+)=-molL-1=7.110-5molL-113,故 C 错误;溶液中 c 平(OH-)=-=10-1molL-1,溶液中的 c 平(Mg2+)=-molL-1=5.610-10molL-1,故 D 正确。12.(2019海南化学)一定温度下,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中,c 平(Ag+)和c 平(Cl-)关系如图所示。下列说法正确的是()A.a、b、c 三点对应的 Ksp 不相等B.A

17、gCl 在 c 点的溶解度比 b 点的大C.AgCl 溶于水形成的饱和溶液中,c 平(Ag+)=c 平(Cl-)D.b 点的溶液中加入 AgNO3 固体,c(Ag+)沿曲线向 c 点方向变化答案 C解析温度一定,Ksp 大小不变,则 a、b、c 三点对应的 Ksp 相等,A 项错误;同一平衡体系中,温度一定,溶解度大小也不变,B 项错误;Ksp(AgCl)=c 平(Ag+)c 平(Cl-),根据 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)可知,C 项正确;b 点的溶液中加入 AgNO3 固体,c 平(Ag+)变大,Ksp(AgCl)不变,则 c 平(Cl-)相应减小,所以沿曲线向 a 点方向

18、变化,D 项错误。13.(2021 广东深圳高二期末)已知 t时 AgCl 的 Ksp=410-10 mol2L-2,在 t时,Ag2CrO4 在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是()A.在 t时,Ag2CrO4 的 Ksp 为 110-11 mol3L-3B.在饱和 Ag2CrO4 溶液中加入 K2CrO4(s)可使溶液由 Y 点到 Z 点C.在 t,反应 Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+Cr -(aq)的平衡常数 K=6.25107 Lmol-1D.在 t时,以0.001 molL-1 AgNO3溶液滴定 20 mL 0.001 molL-1 KCl

19、和 0.001 molL-1的 K2CrO4的混合溶液,Cr -先沉淀答案 D解析在 t时,Ag2CrO4 的溶度积 Ksp(Ag2CrO4)=平(Ag+)c 平(Cr -)=(110-3)210-5mol3L-3=110-11mol3L-3,A 正确;在饱和 Ag2CrO4 溶液中加入 K2CrO4(s),c平(Cr -)增大,可使溶液由 Y 点到 Z 点,故 B 正确;在t,Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+Cr -(aq)的平衡常数 K=平 -平 -平 平 =6.25107Lmol-1,故 C 正确;在 t时,开始产生 AgCl 沉淀时 Ag+的浓度为 平 -=41

20、0-7molL-1,开始产生 Ag2CrO4 沉淀时,Ag+的浓度为 平 -=110-4molL-1,所以 Cl-沉淀需要的 Ag+较小而先沉淀,故 D 错误。14.(1)工业废水中常含有一定量的 Cr2 -和 Cr -,它们对人类及生态系统会产生很大损害,必须进行处理。Cr(OH)3 在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下,Cr(OH)3的溶度积 Ksp=c 平(Cr3+)平(OH-)=10-32 mol4L-4,要使 c 平(Cr3+)降低为 10-5 molL-1,溶液的 pH 应调至 。(2)在 0.10 molL-1 硫酸铜溶液中

21、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 平(Cu2+)=molL-1KspCu(OH)2=2.210-20 mol3L-3。若在 0.1 molL-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 molL-1。答案(1)5(2)2.210-8 0.2解析(1)Cr(OH)3 的溶度积 Ksp=c 平(Cr3+)平(OH-)=10-32mol4L-4,则 c 平(OH-)=平 -molL-1=10-9molL-1,c 平(H+)=平 -molL-1=10-5molL-1,则 pH=-lgc 平(H+)=-l

22、g10-5=5。(2)pH=8 时 c 平(OH-)=10-6molL-1,由氢氧化铜的溶度积常数可知:Ksp=2.210-20mol3L-3=10-12mol2L-2c 平(Cu2+),得 c 平(Cu2+)=2.210-8molL-1;要使 Cu2+沉淀完全,已知 c 始(Cu2+)=0.1molL-1,根据反应关系式:Cu2+2H+可得,c 平(H+)=0.2molL-1。15.(2020 山东德州高二期末)NiSO4xH2O 是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于镀镍、电池等,可由电镀废渣(除镍外还含有铜、锌、铁等元素)为原料获得。操作步骤如图:(1)电镀在铜上的镍层破损后,镀层 (填“能

23、”或“否”)继续保护内部金属。(2)向滤液中加入 FeS 的目的是 ,当 Zn2+恰好沉淀完全时,则 c 平(Cu2+)=molL-1已知 Ksp(CuS)=1.310-36 mol2L-2,Ksp(ZnS)=1.610-24 mol2L-2。(3)对滤液中加入 H2O2 时发生的反应离子方程式为。(4)滤液中溶质的主要成分是 NiSO4,加入 Na2CO3 过滤后再加适量稀硫酸溶解又生成 NiSO4,这两步操作的目的是。(5)为测定 NiSO4xH2O 晶体中 x 的值,称取 5.26 g 晶体加热至完全失去结晶水,剩余固体 3.10 g,则 x 的值为 。答案(1)能(2)除去溶液中的 C

24、u2+和 Zn2+8.110-18(3)2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O(4)得到较浓的 NiSO4 溶液(或富集 NiSO4 等)(5)6解析电镀废渣(除镍外,还含有铜、锌、铁等元素)加稀硫酸后,锌和铁与稀硫酸反应生成锌离子和亚铁离子,过滤后在滤液中加入 FeS,生成 CuS、ZnS,可除去 Cu2+、Zn2+等杂质,对滤液先加过氧化氢溶液,可氧化 Fe2+生成 Fe3+,有利于水解生成氢氧化铁沉淀而除去,过滤后在滤液中加入碳酸钠,可生成 NiCO3,过滤后加入硫酸可生成 NiSO4,经蒸发、浓缩、冷却结晶可得到硫酸镍晶体。(1)电镀在铜上的镍层破损后,由于镍比铜活泼,因此镀层还

25、能继续保护内部金属。(2)过滤后在滤液中加入 FeS,生成 CuS、ZnS,可除去 Cu2+、Zn2+等杂质。当 Zn2+恰好沉淀完全,c 平(Zn2+)=110-5molL-1,Ksp(ZnS)=1.610-24mol2L-2=c 平(Zn2+)c 平(S2-),c 平(S2-)=-molL-1=1.610-19molL-1,Ksp(CuS)=c 平(Cu2+)c 平(S2-)=1.310-36mol2L-2,则 c 平(Cu2+)=平 -molL-18.110-18molL-1。(3)对滤液加 H2O2 溶液的目的是将 Fe2+氧化 Fe3+,然后调 pH 沉淀 Fe3+以除去 Fe3+,

26、反应的化学方程式为 2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O。(4)滤液中溶质的主要成分是 NiSO4,再加入碳酸钠过滤后,加稀硫酸溶解又生成 NiSO4,可增大成 NiSO4 浓度,有利于蒸发结晶。(5)剩余固体 3.10g,n(NiSO4)=-=0.02mol,n(H2O)=-=0.12mol,则 x=6。学科素养拔高练16.某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高,为控制砷的排放,可采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表。请回答以下问题:表 1 几种盐的 Ksp 难溶物 Ksp Ca3(AsO4)2 6.810-19mol5L-5 CaSO4 9.110-6mol2L-2 F

27、eAsO4 5.710-21mol2L-2 表 2 工厂污染物排放浓度及允许排放标准 污染物 H2SO4 As 废水浓度 29.4 gL-1 1.6 gL-1 排放标准 pH=69 0.5 mgL-1(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度为 molL-1。(2)若酸性废水中 Fe3+的浓度为 1.010-4 molL-1,则 c 平(As -)=molL-1。(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(弱酸 H3AsO3)不易沉降,可投入 MnO2 先将其氧化成五价砷(弱酸 H3AsO4),此时 MnO2 被还原为 Mn2+,该反应的离子方程式为 。(4)在处理含砷废水时采用分段式,先向废水

28、中投入生石灰调节 pH 到 2,再投入生石灰将 pH 调节到 8 左右,使五价砷以 Ca3(AsO4)2 的形式沉降。将 pH 调节到 2 时废水中有大量沉淀产生,沉淀主要成分的化学式为 。Ca3(AsO4)2 在 pH 调节到 8 左右才开始沉淀,原因为。砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25)为 Ka1=5.610-3 molL-1,Ka2=1.710-7molL-1,Ka3=4.010-12 molL-1,第三步电离的平衡常数表达式为 Ka3=,Na3AsO4第一步水解的离子方程式为 As -+H2OHAs -+OH-,该步水解的平衡常数(25)为。答案(1)0.3(2)5.710

29、-17(3)2H+MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2+H2O(4)CaSO4 H3AsO4 是弱酸,当溶液 pH 调节到 8 左右,c 平(As -)增大,容易形成Ca3(AsO4)2 沉淀或者 pH 增大,促进 H3AsO4 电离,c 平(As -)增大,Q=平(Ca2+)平(As -)KspCa3(AsO4)2时,Ca3(AsO4)2 才开始沉淀 平 平 -平 -2.510-3 molL-1解析(1)由题意可得 H2SO4 的浓度为 -=0.3molL-1。(2)c 平(As -)=-molL-1=5.710-17molL-1。(3)利用化合价升降原理配平相关方程式,即可得出离子方

30、程式为2H+MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2+H2O。(4)由于 H2SO4 是强酸,废水中 S -浓度较大,所以当 pH=2 时,生成的沉淀为 CaSO4。H3AsO4 为弱酸,当 pH 较小时,抑制了 H3AsO4 的电离,c 平(As -)较小,不易形成 Ca3(AsO4)2 沉淀,当 pH8 时,As -的浓度增大,容易形成 Ca3(AsO4)2 沉淀。H3AsO4 的第一步电离方程式为H3AsO4H+H2As -,第二步电离方程式为 H2As -H+HAs -,第三步电离方程式为HAs -H+As -,Ka3=平 平 -平 -。As -第一步水解的平衡常数Kh1=平 -平 -平 -平 -平 平 -平 -平 平 -=2.510-3molL-1。