届高三复习培优专练十九 Ksp的计算 化学 学生版Word文档格式.docx
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6.离子的分离与提纯
典例6.已知常温下Ksp[Fe(OH)3]=1×
10-39,某CuSO4溶液中含有Fe3+,可以加入_________调节溶液的pH=___________使溶液中的c(Fe3+)=10-5mol/L除去
【答案】CuO或者氢氧化铜碱式碳酸铜等都可以;
2.7
【解析】根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·
c3(OH−)=1×
10−39,若使溶液中的c(Fe3+)=10−5mol/L,得c3(OH−)=
=1×
10−34,c(OH−)=10−11.3mol/L,则c(H+)=10−2.7mol/L,pH=2.7;
为了不引入杂质可加入CuO或氢氧化铜或碱式碳酸铜等调节溶液的pH,
1.已知CaCO3的Ksp=2.8×
10-9,现将浓度为2×
10-4mol·
L-1的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合,若要产生沉淀,则所用CaCl2溶液的浓度至少应为( )
A.2.8×
10-2mol·
L-1B.1.4×
10-5mol·
L-1
C.2.8×
L-1D.5.6×
L-1
2.在溶液中有浓度均为0.01mol·
L-1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+等离子,已知:
Ksp[Fe(OH)3]=2.6×
10-39;
Ksp[Cr(OH)3]=7.0×
10-31;
Ksp[Zn(OH)2]=1.0×
10-17;
Ksp[Mg(OH)2]=1.8×
10-11,当其氢氧化物刚开始沉淀时,下列哪一种离子所需的pH最小( )
A.Fe3+B.Cr3+C.Zn2+D.Mg2+
3.一定温度下的难溶电解质AmBn在水溶液中达到溶解平衡。
已知下表数据:
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
≥9.6
≥6.4
3~4
对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法错误的是( )
A.向该溶液中加入少量铁粉不能观察到红色固体析出
B.该溶液中c(SO
)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>
5∶4
C.向该溶液中加入适量氯水,并调节pH至3~4后过滤,得到纯净的CuSO4溶液
D.向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀
4.在废水处理领域中,H2S或Na2S能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。
25℃,某溶液含0.02mol·
L−1Mn2
、0.1mol·
L−1H2S,向该溶液中通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
当溶液的pH=5时,Mn2
开始沉淀为MnS,则MnS的溶度积为()
(已知:
H2S两级电离常数分别为Ka1=1.3×
10-7,Ka2=7.0×
10−15)
A.1.3×
10-7B.7.0×
10−15C.9.1×
10−14D.1.82×
10−14
5.常温下Ksp(AgCl)=1.8×
10-10,Ksp(AgI)=1.0×
10-16,将等体积的AgCl和AgI的饱和溶液的清液混合,再向其中加入一定量的AgNO3固体,下列说法正确的是()
A.两溶液混合,AgCl和AgI都沉淀
B.若AgNO3足量,AgCl和AgI都可沉淀,但以AgCl为主
C.向AgI清液加入AgNO3,c(Ag+)增大,Ksp(AgI)也增大
D.若取0.1435克AgCl固体放入100mL水(忽略体积变化),c(Cl−)为0.01mol·
L-1
6.常温时,Ksp[Mg(OH)2]=1.1×
10-11,Ksp(Ag2Cl)=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.浓度均为0.2mol·
L-1的AgNO3溶液和CH3COONa溶液等体积混合一定产生CH3COOAg沉淀
B.将0.001mol·
L-1AgNO3溶液滴入0.001mol·
L-1KCl和0.001mol·
L-1K2CrO4溶液中,先产生Ag2CrO4沉淀
C.c(Mg2+)为0.11mol·
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
7.元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)
(绿色)、Cr2O
(橙红色)、CrO
(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:
(1)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl−,利用Ag+与CrO
生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。
当溶液中Cl−恰好沉淀完全(浓度等于1.0×
10−5mol·
L−1)时,溶液中c(Ag+)为_______mol·
L−1,此时溶液中c(CrO
)等于__________
(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×
10−12和2.0×
10−10)。
8.难溶化合物的饱和溶液存在溶解平衡,例如:
AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq),Ag2CrO4(s)
2Ag+(aq)+CrO
(aq),在一定温度下,其离子浓度乘积为常数,这一常数叫溶度积常数,用Ksp表示,已知:
Ksp(AgCl)=c(Ag+)·
c(Cl-)=1.8×
10-10,Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·
c(CrO
)=1.9×
现用0.01mol·
L-1AgNO3溶液滴定0.01mol·
L-1KCl和0.001mol·
L-1K2CrO4混合溶液,通过计算完成下列问题:
(1)Cl-、CrO
谁先沉淀?
(2)当刚出现Ag2CrO4沉淀时,溶液中Cl-浓度是多少?
(设混合溶液在反应中体积不变)
9.碳酸钠是一种重要的化工原料,主要采用氨碱法生产。
(1)向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液,当有BaCO3沉淀生成时溶液中
=_____________。
已知Ksp(BaCO3)=2.6×
10−9,Ksp(BaSO4)=1.1×
10−10。
10.金属氢氧化物在酸中溶解度不同,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。
一些难溶的金属氢氧化物在不同pH下的溶解度曲线(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___(填化学式)。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,应该控制溶液的pH为___(填字母)。
A.小于1 B.4左右 C.大于6
(3)在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的方法除去,理由是______________。
(4)已知一些难溶物的溶度积常数如表所示:
FeS
MnS
CuS
PbS
HgS
ZnS
Ksp
6.3×
10−18
2.5×
10−13
1.3×
10−36
3.4×
10−28
6.4×
10−53
1.6×
10−24
某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+,可以向此工业废水中加入过量的___以除去这些离子。
A.NaOH B.FeS C.Na2S
11.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·
2H2O
2K++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)
12.
(1)利用废旧锌铁皮制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO的一种制备流程图如下:
Ksp[Zn(OH)2]=1.2×
10−17;
Zn(OH)2既能溶于强酸,又能溶于强碱,还能溶于氨水,生成[Zn(NH3)4]2
。
①溶液A中加稀H2SO4生成Zn(OH)2的离子方程式为_________________________。
②常温下,Zn(OH)2饱和溶液中c(Zn2
)=3×
10-6mol·
L−1,若溶液A中加入稀H2SO4过量,会溶解产生的Zn(OH)2,Zn(OH)2开始溶解的pH为_______,为防止Zn(OH)2溶解,可将稀H2SO4改为_______。
(lg2=0.3)
(2)T℃时,取一定量的PbI2固体,用蒸馏水配制成饱和溶液。
准确移取25.00mLPbI2饱和溶液,分次加入阳离子交换树脂RH(发生反应:
2RH+Pb2
===R2Pb+2H
)中,用250mL洁净的锥形瓶接受流出液,用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性。
将洗涤液一并盛放到锥形瓶中,加入酚酞,用0.0025mol·
L−1的NaOH溶液滴定,重复上述操作2次,当达到滴定终点时,平均消耗氢氧化钠溶液20.00mL。
则T℃时PbI2的Ksp=________________。
(3)某MgCl2溶液的浓度为0.01mol·
L−1,在该溶液中滴加NaOH溶液至pH=10,此时溶液中的Mg2+是否沉淀完全?
________(填“是”或“否”),此时c(Mg2
)=______mol·
10−11)
(4)某同学欲对用ClO2消毒过的自来水进行氯元素含量的测定(假定ClO2全部转化为Cl
),他们进行了如下实验:
向30.00mL水样中加几滴K2CrO4溶液作指示剂,用0.001mol·
L−1AgNO3溶液滴定,当有砖红色Ag2CrO4沉淀出现时,达滴定终点,此时用去AgNO3溶液12.12mL。
①水样中Cl-的物质的量浓度是________。
②已知Ksp(AgCl)=1.78×
10−10,Ksp(Ag2CrO4)=2.00×
10−12。
如在滴定终点时,测得溶液中CrO
的浓度是5.0×
10-3mol·
试计算此时溶液中的Cl-的浓度是________。
参考答案
一、Ksp的计算及应用
典例1.【答案】
(1)Fe3+恰好沉淀完全时,c(PO
)=
L−1=1.3×
10–17mol·
L−1,c3(Mg2+)×
c2(PO
)=(0.01)3×
(1.3×
10–17)2=1.7×
10–40<Ksp[Mg3(PO4)2],因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀
【解析】
(1)Ksp[FePO4]=c(Fe3+)×
c(PO
)=1.3×
10−2,则c(PO
)=
=1.3×
10−17mol/L,Qc[Mg3(PO4)2]=c3(Mg2+)×
10−17)2=1.69×
10-40<1.0×
10—34,则无沉淀。
典例2.【答案】是
(1)根据Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·
c(CO
)=4.96×
10−9,得c(Ca2+)=
L−1=4.96×
10−6mol·
L−1<
10−5mol·
L−1,可视为沉淀完全。
典例3.【答案】1.0×
10−7mol·
L−1
【解析】反应前,n(Ag+)=0.018mol·
L−1×
0.05L=0.9×
10−3mol,n(Cl−)=0.020mol·
0.05L=1×
10−3mol;
反应后剩余的Cl−为0.1×
10−3mol,则混合溶液中,c(Cl−)=1.0×
10−3mol·
L−1,c(Ag+)=Ksp(AgCl)/c(Cl−)=
=1.0×
10−7mol·
典例4.【答案】6
(1)根据信息,当c(Cu2+)·
10-20时开始出现沉淀,则c(OH-)=
L−1=
L−1=10-9mol·
L−1,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0.2mol·
L−1÷
1000=2×
L−1,c(OH-)=
L−1=10-8mol·
L−1,c(H+)=10-6mol·
L−1,此时溶液的pH=6。
典例5.【答案】B
【解析】当溶液中c(Cl-)为0.01mol·
L-1时,产生沉淀AgCl时所需Ag的浓度为c(Ag+)=
=
L-1=1.56×
10-8mol·
L-1,同理含Br-溶液中所需c(Ag+)=
L-1=7.7×
10-11mol·
L-1,含CrO
溶液中所需c(Ag+)=
L-1=3×
L-1,c(Ag+)越小,则越先生成沉淀,所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、CrO
典例6.【答案】CuO或者氢氧化铜碱式碳酸铜等都可以;
为了不引入杂质可加入CuO或氢氧化铜或碱式碳酸铜等调节溶液的pH。
二、对点增分集训
1.【答案】D
【解析】由沉淀形成的条件知,要产生沉淀必须满足:
c(Ca2+)·
)>
2.8×
10-9,因等体积混合,c(CO
)=1×
L-1,故混合溶液中c(Ca2+)应大于2.8×
L-1,则混合前c(CaCl2)至少应为5.6×
L-1。
2.【答案】A
【解析】Fe(OH)3(s)
Fe3++3OH-,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·
c3(OH−),c(OH−)=
L-1=
×
10-13mol·
L-1;
同理计算Cr3+沉淀的c(OH-)=
10−10mol·
L-1,Zn2+沉淀的c(OH−)=
L-1,Mg2+沉淀的c(OH−)=
L−1,c(OH-)越小,pH越小,先沉淀。
3.【答案】C
【解析】用氯水氧化Fe2+,溶液中引入了Cl-,得不到纯净CuSO4溶液,C错误。
4.【答案】B
【解析】根据公式
=Ka1×
Ka2,故pH=5时,c(S2-)=
L−1=9.1×
10−13mol·
L−1,Ksp(MnS)=c(S2-)·
c(Mn2
)=9.1×
0.02=1.82×
10−14。
5.【答案】B
【解析】A项,饱和的AgCl溶液中:
c(Ag+)=c(Cl−)=1.342×
10-5,饱和的AgI溶液中:
c(Ag+)=c(I−)=1.0×
10-8,等体积混合后,浓度减半,c(Cl−)=6.71×
10-6,c(I−)=5.0×
10−9,
c(Ag+)=6.71×
10-6明显,混合后AgI必然沉淀,AgCl则不然,错误;
B项,由于c(Cl−)>
c(I−),若AgNO3固体足量,沉淀以AgCl为主,B正确;
C项,Ksp与温度有关,温度不变,Ksp不变,错误;
D项,常温下,氯化银的溶解度为1.342×
10−5×
143.5=0.00192(g),c(Cl−)=1.342×
L−1,0.1435克AgCl只有少量溶解,故c(Cl−)=1.342×
L−1,故D错误。
6.【答案】B
【解析】A项,c(Ag+)·
c(CH2COO-)=0.2×
0.2=4×
10-2>
2.3×
10-3,所以有CH3COOAg沉淀生成,正确;
B项,使Cl-沉淀,所需Ag+浓度的最小值为c(Ag+)=
=1.8×
L-1,使CrO
沉淀,所需Ag+浓度最小值为c(Ag+)=
=4.36×
L−1,所以先产生AgCl沉淀,错误;
C项,c(OH-)=
=10-5mol·
L-1,pH=9,所以受产生Mg(OH)2沉淀,pH应控制在9以上,正确;
D项,Ksp只受温度影响,正确。
7.【答案】
(1)2.0×
10-5;
5×
10-3
(1)当溶液中Cl−完全沉淀时,即c(Cl−)=1.0×
L−1,根据溶度积常数Ksp(AgCl)=2.0×
10−10,可得溶液中c(Ag+)=Ksp(AgCl)÷
c(Cl−)=2.0×
10−10÷
(1.0×
L−1)=2.0×
L−1;
则此时溶液中c(CrO
)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.0×
10−12÷
(2.0×
L−1)=5×
10-3mol·
8.【答案】
(1)Cl-先沉淀
(2)4.13×
(1)AgCl开始沉淀所需c(Ag+)=
L-1,Ag2CrO4开始沉淀所需c(Ag+)=
≈4.36×
L-1,因此,AgCl先沉淀。
(2)因c2(Ag+)·
10-12,c2(Ag+)×
0.001mol·
L-1=1.9×
10-12,c(Ag+)=4.36×
L-1,c(Ag+)·
10-10,4.36×
10-5·
10-10,c(Cl-)=4.13×
氯离子基本沉淀完全。
9.【答案】24
(1)在同一个溶液中,c(Ba2+)相同,依据溶度积的数学表达式,则有
=24。
10.【答案】
(1)Cu2+
(2)B
(3)不能Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小
(4)B
(1)根据图中信息可知pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是Cu2+;
(2)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Fe3+沉淀完全,故答案为B;
(3)从图示关系可看出,Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小,无法控制溶液的pH,故答案为:
不能;
Co2+和Ni2+沉淀的pH范围相差太小;
(4)要使三种离子生成沉淀,最好选择难溶于水的FeS,使它们转化为更难溶解的金属硫化物沉淀,同时又不引入其它离子,故答案为B。
11.【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
(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·
+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。
12.【答案】
(1)①ZnO
+2H+===Zn(OH)2↓ ②8.3 CO2
(2)4×
10-9
(3)否 1.8×
10-3
(4)①4.04×
10-4mol·
L−1 ②8.9×
10-6mol·
(1)①溶液A为Na2ZnO2,加稀H2SO4生成Zn(OH)2的离子方程式为ZnO
+2H
===Zn(OH)2↓。
L−1,则c(OH-)=
L−1=2×
L−1,c(H
L−1,pH=8.3,为防止Zn(OH)2溶解,可将稀H2SO4改为弱酸,如通
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