参考高考化学专题十九Ksp的计算精准培优专练Word格式文档下载.docx
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10−12,则x=10-4,故c(Mg2+)=1.0×
10-4mol·
L−1,c(OH-)=2.0×
10−4mol·
【答案】1.0×
2.0×
4.沉淀生成和沉淀完全时pH的计算
典例4.已知:
Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),Ksp=c(Cu2+)·
c2(OH-)=2×
10-20。
当溶液中各种离子的浓度幂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+)=0.02mol·
L−1,如果生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH,使之大于________。
(2)要使0.2mol·
L−1CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(使Cu2+浓度降至原来的千分之一),则应向溶液
里加入NaOH溶液,使溶液的pH为________。
【解析】
(1)根据信息,当c(Cu2+)·
10-20时开始出现沉淀,则c(OH-)=mol·
L−1=mol·
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-)=mol·
L−1=10-8mol·
L−1,c(H+)=10-6mol·
L−1,此时溶液的pH=6。
【答案】6
5.判断沉淀的顺序
典例5.将0.001mol·
L−1AgNO3溶液逐滴滴入0.001mol·
L−1KCl和0.001mol·
L−1K2CrO4的混合溶液中,先产生哪种沉淀?
[已知该温度下,Ksp(AgCl)=1.56×
10−10,Ksp(Ag2CrO4)=1.12×
10−12]
【解析】①开始产生AgCl沉淀时所需Ag浓度为c(Ag)==mol·
L−1=1.56×
10-7mol·
②开始产生Ag2CrO4沉淀时所需Ag浓度为c(Ag)==mol·
L−1=3.346×
10-5mol·
L−1,因此,开始沉淀Cl-时所需Ag的浓度小,故先产生AgCl沉淀。
【答案】AgCl先沉淀
6.离子的分离与提纯
典例6.常温下,如果溶液中Fe3+和Mg2+的浓度都为0.10mol·
L−1,使Fe3+沉淀完全而使Mg2+不沉淀需要控制溶液pH的范围是________。
(已知:
Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×
10−11)
【解析】可以利用生成氢氧化物沉淀的方法将其分离。
Fe3+沉淀完全时,c(OH-)=mol·
L−1≈1.5×
10−11mol·
L−1,c(H+)==mol·
L−1≈6.67×
L−1,pH=-lgc(H+)=-lg6.67×
10-4≈3.2,Mg2+开始产生沉淀时,c(OH−)==mol·
L−1=1.342×
L−1≈7.45×
10−10mol·
L−1,pH=-lgc(H+)=-lg7.45×
10−10≈9.2,当pH=9.2时,Fe3+早已沉淀完全,因此,只要将pH控制在3.2~9.2之间,即可将Fe3+和Mg2+分离开来。
【答案】3.2~9.2
1.已知:
PbI2的Ksp=7.0×
10-9,将7.5×
10-3mol·
L−1的KI溶液与一定浓度的Pb(NO3)2溶液按2∶1体积混合(忽略体积变化),则生成PbI2沉淀所需Pb(NO3)2溶液的最小浓度为()
A.2.8×
L−1B.5.6×
L−1
C.4.2×
L−1D.8.4×
L−1
【解析】KI溶液与Pb(NO3)2溶液按体积比为2∶1混合,混合后溶液体积增加,I-物质的量浓度减小为原来的,c(I-)=7.5×
L−1×
=5×
PbI2沉淀溶解平衡为PbI2(s)Pb2++2I-;
c(Pb2+)×
c2(I)=Ksp,所以c(Pb2+)==2.8×
L−1,所以原Pb(NO3)2溶液中c(Pb2+)=2.8×
10-4mol·
3=8.4×
【答案】D
2.已知:
25℃时,Ksp[M(OH)2]=3.2×
10−11,则此温度下M(OH)2饱和溶液的pH为()
A.10B.10+lg2C.10+2lg2D.10-2lg2
【解析】已知Ksp=c(M2+)×
c2(OH-),且只有M(OH)2的饱和溶液中,2c(M2+)=c(OH-),设c(M2+)=x,则c(OH-)=2x,即x×
(2x)2=3.2×
10−11,解x==2×
10-4,c(OH-)=4×
10-4,则c(H+)==×
10−10mol·
L−1,所以pH=-lg×
10−10=10+2lg2。
【答案】C
3.已知Ksp(AgCl)=1.56×
10−10,Ksp(AgBr)=7.7×
10−13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×
10−12。
某溶液中含有Cl-、Br-和CrO,浓度均为0.010mol·
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()
A.Cl-、Br-、CrOB.Br-、Cl-、CrO
C.CrO、Br-、Cl-D.Br-、CrO、Cl-
【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)==mol·
10-8mol·
L−1,同理含Br-溶液中所需c(Ag)==mol·
L−1=7.7×
L−1,含CrO溶液中所需c(Ag)==mol·
L−1=3×
10-5mol·
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。
【答案】B
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()
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
【解析】根据公式=Ka1×
Ka2,故pH=5时,c(S2-)==
mol·
L−1=9.1×
10−13mol·
L−1,Ksp(MnS)=c(S2-)·
c(Mn2)=9.1×
10−13×
0.02=1.82×
10−14。
5.25℃CaCO3固体溶于水达饱和时物质的量浓度是9.327×
L−1,则CaCO3在该温度下的Ksp为()
A.9.3×
10-5B.9.7×
10-9C.7.6×
10−17D.8.7×
10-9
【解析】CaCO3饱和溶液中c(Ca2)=c(CO)=9.327×
L−1,Ksp=c(Ca2)·
c(CO)=9.327×
10-5×
9.327×
10-5=8.7×
10-9。
6.已知Cu(OH)2在水中存在着如下沉淀溶解平衡:
Cu(OH)2(s)Cu2(aq)+2OH-(aq),在常温下,Ksp=2×
某CuSO4溶液中,c(Cu2)=0.02mol·
L−1,在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀,需要向CuSO4溶液加入碱溶液来调整pH,使溶液的pH大于()
A.2B.3C.4D.5
【解析】在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀,则c(Cu2)×
c2(OH-)≥2×
10-20,所以c(OH-)≥mol·
L−1=10-9mol·
L−1,应调节溶液pH大于5。
7.以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高,为控制砷的排放,采用化学沉降法处理含砷废水,相关数据如下表,若混合溶液中Ca2、Al3、Fe3的浓度均为1.0×
10−3mol·
L−1,c(AsO)最大是()
难溶物
Ksp
Ca3(AsO4)2
6.8×
10−19
AlAsO4
1.6×
10−16
FeAsO4
5.7×
10-21
A.5.7×
10−18mol·
L−1B.2.6×
C.1.6×
10−13mol·
L−1D.5.7×
10-24mol·
【解析】若混合溶液中Ca2、Al3、Fe3的浓度均为1.0×
L−1,依据Ksp大小可以得到,c3(Ca2)·
c2(AsO)=6.8×
10−19;
c(Al3+)·
c(AsO)=1.6×
10−16;
c(Fe3)·
c(AsO)=5.7×
10−21;
计算得到c(AsO)分别约为2.6×
10−5mol·
L−1、1.6×
L−1、5.7×
10−18mol·
所以最大值不能超过5.7×
【答案】A
8.已知Ksp[Fe(OH)2]=8.0×
10−16,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38,常温下,向含1.0molFe2(SO4)3和1.0molFeSO4的1L酸性混合溶液中通入NH3至该溶液的pH为3时,溶液体积变化忽略不计,所得溶液中c(Fe2+)∶c(Fe3)的值为()
A.2∶1B.1∶1C.2.5×
104∶2D.2.5×
104∶1
【解析】pH为3时,c(OH-)=10−11mol·
L−1,则1.0molFeSO4溶液中c(Fe2+)×
c2(OH-)=10-22<
8.0×
10−16,没有沉淀生成,则c(Fe2+)=1.0mol·
由Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38可知,c(Fe3+)=mol·
L−1=4×
10−5mol·
L−1,则c(Fe2+)∶c(Fe3+)=1∶4×
10-5=2.5×
104∶1。
9.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×
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·
(4)已知25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.79×
10-39,该温度下反应Fe(OH)3+3HFe3+3H2O的平衡常数K=________。
(1)Mg(OH)2、Cu(OH)2的结构类型相同,Cu(OH)2溶度积更小,溶解度越小,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-)=
L−1=4.2×
L−1,c(H+)==2.4×
L−1,故pH=9.6,即当pH=9.6时,Mg(OH)2开始沉淀;
一般认为溶液中离子浓度小于1.0×
L−1时沉淀完全,故Mg2+完全沉淀时有c(Mg2+)=1.0×
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,即当pH=11.1时,Mg(OH)2沉淀完全。
(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×
(4)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3)×
c3(OH-)=2.79×
10-39,反应Fe(OH)3+3HFe3+H2O的平衡常数K===c(Fe3)×
c3(OH-)×
1042=2.79×
10-39×
103。
【答案】
(1)Cu(OH)2 Cu2+2NH3·
H2O===Cu(OH)2↓+2NH
(2)9.6 11.1
(3)1.3×
10-5
(4)2.79×
103
10.草酸钴用途广泛,可用于指示剂和催化剂制备。
一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等]制取CoC2O4工艺流程如下:
已知:
①浸出液含有的阳离子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Ca2、Mg2、Al3等。
②部分阳离子以氢氧化物形成沉淀时溶液的pH见下表。
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
Mn(OH)2
完全沉淀的pH
3.7
9.6
9.2
5.2
9.8
(1)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。
滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是____________________;
使用萃取剂适宜的pH=____(填字母)左右,其原因是_________________________。
A.2.0B.3.0C.4.0
(2)滤液Ⅰ“除钙、镁”是将溶液中Ca2与Mg2转化为MgF2、CaF2沉淀。
已知Ksp(MgF2)=7.35×
10−11、Ksp(CaF2)=1.05×
10−10。
当加入过量NaF后,所得滤液c(Mg2)/c(Ca2)=________。
(1)根据流程图可知,此时溶液中存在Mn2、Co2金属离子;
由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知,调节溶液pH在3.0~3.5之间,Mn2和Co2的萃取率相差较大,可使Mn2+萃取除去,并防止Co2转化为Co(OH)2沉淀。
(2)当加入过量NaF后,所得滤液中c(Mg2)/c(Ca2)====0.7。
(1)除去Mn2+ B pH=3时,Co2+溶解最少,其他离子溶解较多
(2)0.7
11.
(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·
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________。
Ksp(BaCO3)=2.6×
10-9,Ksp(BaMoO4)=4.0×
10-8,忽略溶液的体积变化]
(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·
②当Qc=Ksp(FeS)时开始沉淀,所以c(S2)=Ksp(FeS)/c(Fe2+)=mol·
L−1=1.4×
10−17mol·
L−1,结合图像得出此时的pH=2;
溶液中c(Mn2+)/c(Fe2+)=Ksp(MnS)/Ksp(FeS)=2.8×
10−13/1.4×
10−19=2×
106。
(2)当BaMoO4开始沉淀时溶液中c(Ba2+)=Ksp(BaMoO4)/c(MoO)=
L−1=1×
L−1,溶液中碳酸根离子浓度c(CO)=Ksp(BaCO3)/c(Ba2+)=2.6×
L−1,所以CO的去除率为×
100%=95%。
(1)①0.043 ②2 2.0×
106
(2)95%
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·
Ksp[Mg(OH)2]=1.8×
(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×
如在滴定终点时,测得溶液中CrO的浓度是5.0×
试计算此时溶液中的Cl-的浓度是________。
(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↓。
10-6mol·
L−1,则c(OH-)==mol·
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,如通入二氧化碳。
(2)n(H+)=n(NaOH)=0.0025mol·
20.00mL×
10-3L·
mL−1=5.000×
10-5mol,n[Pb2(aq)]=n(H)=2.500×
10-5mol;
c(Pb2)==1.000×
L−1,Ksp(PbI2)=c(Pb2)·
c2(I-)=4c3(Pb2+)=4×
(1.000×
10-3)3=4.000×
(3)溶液中c(OH-)=KW/c(H)=10−14/10−10mol·
L−1=10-4mol·
L−1,此时的c(Mg2)=Ksp[Mg(OH)2]/c2(OH-)=mol·
L−1=1.8×
L−1>
L−1,因此Mg2没有沉淀完全。
(4)①由Ag+Cl-===AgCl↓可知,n(Cl-)=12.12×
0.001L×
0.001mol·
L−1=12.12×
10-6mol,所以水样中c(Cl-)==4.04×
②当c(CrO)=5.0×
L−1出现砖红色沉淀时,由Ksp(Ag2CrO4)和c(CrO)=5.0×
L−1,得c(Ag)=mol·
L−1=2.00×
L−1,所以c(Cl)=mol·
L−1=8.9×
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- 参考 高考 化学 专题 十九 Ksp 计算 精准 培优专练