沉淀溶解平衡的应用溶度积的相关计算及溶解图像 突破训练三.docx
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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三
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(三)
1.下列化学原理的应用,主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是( )
①热纯碱溶液去油污能力强
②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐混用后,常用0.5%的Na2SO4溶液解毒
③溶洞、珊瑚的形成
④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡则能
⑤泡沫灭火器灭火的原理
A.②③④ B.①②③
C.③④⑤D.①②③④⑤
解析:
选A Na2CO3溶液中存在水解平衡:
CO
+H2O
HCO
+OH-加热平衡正移,c(OH-)增大,去油污能力增强,①错误;泡沫灭火器的灭火原理是利用Al3+与HCO
相互促进的水解反应,与沉淀溶解平衡原理无关,⑤错误;②、③、④均与沉淀溶解平衡有关。
2.把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:
Ca(OH)2(s)
Ca2+(aq)+2OH-(aq)。
下列说法正确的是( )
A.恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
B.给溶液加热,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
D.向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
解析:
选C 恒温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,A错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,B错误;加入Na2CO3溶液,沉淀溶解平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为少量CaCO3固体,固体质量增加,C正确;加入少量NaOH固体,平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,D错误。
3.(2019·益阳模拟)已知①同温度下的溶解度:
Zn(OH)2>ZnS,MgCO3>Mg(OH)2;②溶解或电离出S2-的能力:
FeS>H2S>CuS,则下列离子方程式错误的是( )
A.Mg2++2HCO
+2Ca2++4OH-===Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
B.FeS+2H+===Fe2++H2S↑
C.Cu2++H2S===CuS↓+2H+
D.Zn2++S2-+2H2O===Zn(OH)2↓+H2S↑
解析:
选D 因MgCO3的溶解度大于Mg(OH)2,所以A项正确;由于电离出S2-的能力:
FeS>H2S>CuS,故有FeS+2H+===Fe2++H2S↑,B项正确;同理可推出C项正确;因ZnS比Zn(OH)2更难溶,故发生反应:
Zn2++S2-===ZnS↓,D项错误。
4.(2019·渭南质检)在AgCl悬浊液中存在平衡:
AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)。
已知常温下,Ksp(AgCl)=1.6×10-10。
下列叙述中正确的是( )
A.常温下,AgCl悬浊液中c(Cl-)=4×10-5.5mol·L-1
B.温度不变,向AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末,平衡向左移动,Ksp(AgCl)减小
C.向AgCl悬浊液中加入少量NaBr溶液,白色沉淀转化为淡黄色,说明Ksp(AgCl)<Ksp(AgBr)
D.常温下,将0.001mol·L-1AgNO3溶液与0.001mol·L-1的KCl溶液等体积混合,无沉淀析出
解析:
选A AgCl的溶度积为Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=1.6×10-10,则AgCl悬浊液中c(Cl-)=c(Ag+)=4×10-5.5mol·L-1,A正确;Ksp(AgCl)只与温度有关,温度不变,向AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末,平衡向左移动,但Ksp(AgCl)不变,B错误;向AgCl悬浊液中加入少量NaBr溶液,白色沉淀转化为淡黄色,说明AgBr的溶解度小于AgCl,则有Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),C错误;0.001mol·L-1AgNO3溶液与0.001mol·L-1的KCl溶液等体积混合,此时浓度商Qc=c(Ag+)·c(Cl-)=0.00052=2.5×10-7>Ksp(AgCl),故生成AgCl沉淀,D错误。
5.如图可以看出,从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体,需控制的结晶温度范围为( )
A.20℃以下B.20℃~40℃
C.40℃~60℃D.60℃以上
解析:
选D 由图可知,60℃时,MgSO4·6H2O与MnSO4·H2O的溶解度相等,随着温度的不断升高,MgSO4·6H2O的溶解度逐渐增大,而MnSO4·H2O的溶解度逐渐减小,因此欲从混合溶液中结晶析出MnSO4·H2O,需控制温度在60℃以上。
6.下列关于Mg(OH)2制备和性质的离子方程式中,不正确的是( )
A.由MgCl2溶液和NaOH溶液制备Mg(OH)2:
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
B.向Mg(OH)2悬浊液中滴加浓FeCl3溶液,生成红褐色沉淀:
3Mg(OH)2+2Fe3+===2Fe(OH)3+3Mg2+
C.向Mg(OH)2悬浊液中滴加浓NH4Cl溶液,浊液变澄清:
Mg(OH)2+2NH
===2NH3·H2O+Mg2+
D.向Mg(OH)2悬浊液中滴加醋酸,浊液变澄清:
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
解析:
选D A.MgCl2和NaOH溶液发生复分解反应生成Mg(OH)2沉淀,离子方程式正确。
B.Mg(OH)2悬浊液中存在溶解平衡:
Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),滴加浓FeCl3溶液时,Fe3+与OH-结合生成Fe(OH)3沉淀,Mg(OH)2的溶解平衡正向移动,最终生成红褐色沉淀,离子方程式正确。
C.向Mg(OH)2悬浊液中滴加浓NH4Cl溶液,NH
与OH-结合生成NH3·H2O,Mg(OH)2的溶解平衡正向移动,Mg(OH)2逐渐溶解而使浊液变澄清,离子方程式正确。
向Mg(OH)2悬浊液中滴加醋酸,CH3COOH与OH-反应生成CH3COO-和H2O,Mg(OH)2的溶解平衡正向移动,Mg(OH)2逐渐溶解而使浊液变澄清,离子方程式为Mg(OH)2+2CH3COOH===Mg2++2CH3COO-+2H2O,D错误。
7.(2019·蚌埠质检)已知:
PbS、CuS、HgS的溶度积分别为9.0×10-29、1.3×10-36、6.4×10-53。
下列说法正确的是( )
A.硫化物可作处理废水中含有上述金属离子的沉淀剂
B.在硫化铜悬浊液中滴加几滴Pb(NO3)2溶液,会生成PbS沉淀
C.在含Pb2+、Cu2+、Hg2+的溶液中滴加Na2S溶液,当溶液中c(S2-)=0.001mol·L-1时三种金属离子不能都完全沉淀
D.向含Pb2+、Cu2+、Hg2+均为0.010mol·L-1的溶液中通入H2S气体,产生沉淀的顺序依次为PbS、CuS、HgS
解析:
选A 由PbS、CuS、HgS的溶度积可知,这些物质的溶解度均较小,故可用Na2S等硫化物处理含上述金属离子的废水,A正确;由于Ksp(PbS)>Ksp(CuS),则PbS的溶解度大于CuS的溶解度,故在CuS悬浊液中滴加几滴Pb(NO3)2溶液,不能生成PbS沉淀,B错误;当金属离子(R2+)完全沉淀时,c(R2+)<1×10-5mol·L-1,此时浓度商为Qc=c(R2+)·c(S2-)=1×10-5×0.001=1×10-8>Ksp(PbS),故三种金属离子都能完全沉淀,C错误;由于溶度积:
Ksp(PbS)>Ksp(CuS)>Ksp(HgS),则溶解度:
PbS>CuS>HgS,故向含等浓度Pb2+、Cu2+、Hg2+的溶液中通入H2S气体,产生沉淀的先后顺序为HgS、CuS、PbS,D错误。
8.在t℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
又知t℃时AgCl的Ksp=4×10-10,下列说法不正确的是( )
A.在t℃时,AgBr的Ksp为4.9×10-13
B.在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体,可使溶液由c点到b点
C.图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
D.在t℃时,AgCl(s)+Br-(aq)
AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K≈816
解析:
选B 沉淀溶解平衡曲线上的点均表示AgBr的饱和溶液,再结合溶度积的定义,则Ksp=c(Ag+)×c(Br-)=7×10-7×7×10-7=4.9×10-13,A项正确;根据AgBr(s)Ag+(aq)+Br-(aq),加入NaBr固体,溶液中c(Br-)增大,平衡向逆反应方向进行,c(Ag+)减小,而c点到b点,c(Ag+)不变,故B项错误;a点的浓度商小于Ksp,说明此溶液为不饱和溶液,故C项正确;K=
=
=
=
≈816,故D项正确。
9.常温下,Fe(OH)3和Cu(OH)2沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列有关说法正确的是( )
A.Ksp[Fe(OH)3]>Ksp[Cu(OH)2]
B.a、b、c、d四点的KW不同
C.在Fe(OH)3饱和溶液中加入适量硝酸钾晶体可使a点变到b点
D.d点时的Cu(OH)2溶液为不饱和溶液
解析:
选D 根据图示,b点c(Fe3+)与c点c(Cu2+)相等,而b点c(OH-)=10-12.7mol·L-1,c点c(OH-)=10-9.6mol·L-1,根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-),Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-),显然Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(OH)2],A项错误;a、b、c、d四点的温度相同,KW相同,B项错误;在Fe(OH)3饱和溶液中加入适量硝酸钾晶体,对Fe(OH)3的沉淀溶解平衡没有影响,C项错误;d点位于Cu(OH)2沉淀溶解平衡曲线左方,为不饱和溶液,D项正确。
10.25℃时,Fe(OH)2和Cu(OH)2的饱和溶液中,金属阳离子的物质的量浓度的负对数[-lgc(M2+)]与溶液pH的变化关系如图所示,已知该温度下Ksp[Cu(OH)2] 下列说法正确的是( ) A.曲线a表示Fe(OH)2饱和溶液中的变化关系 B.除去CuSO4溶液中含有的少量Fe2+,可加入适量CuO C.当Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存时,溶液中c(Fe2+)∶c(Cu2+)=104.6∶1 D.向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH固体,可转化为Y点对应的溶液 [解析] 根据图示,pH相同时,曲线a对应的c(M2+)小,因Fe(OH)2与Cu(OH)2属于同类型沉淀,一定温度下,Ksp越大,c(M2+)越大,故曲线a表示Cu(OH)2饱和溶液中的变化关系,A项错误;Ksp[Cu(OH)2] ∶ =Ksp[Fe(OH)2]∶Ksp[Cu(OH)2]=104.6∶1,C项正确;X点转化为Y点时,c(Cu2+)不变,c(OH-)增大,但当加入少量NaOH固体后,c(OH-)增大,Cu(OH)2的沉淀溶解平衡向逆反应方向移动,c(Cu2+)减小,故X点不能转化为Y点,D项错误。 11.常温下,几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的pH关系如图所示。 下列说法正确的是( ) A.a点代表Fe(OH)2饱和溶液 B.Ksp[Fe(OH)3] C.向0.1mol·L-1Al3+、Mg2+、Fe2+混合溶液中,逐滴滴加稀NaOH溶液,Mg2+最先沉淀 D.在pH=7的溶液中,Fe3+、Al3+、Fe2+能大量共存 解析: 选B a点不在曲线上,不能代表Fe(OH)2饱和溶液,A错误;沉淀Fe3+的pH最小,因此Fe(OH)3的溶度积常数最小,则Ksp[Fe(OH)3] 12.一定温度下,三种碳酸盐MCO3(M: Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。 已知: pM=-lgc(M),p(CO )=-lgc(CO )。 下列说法正确的是( ) A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大 B.a点可表示MnCO3的饱和溶液,且c(Mn2+)=c(CO ) C.b点可表示CaCO3的饱和溶液,且c(Ca2+) ) D.c点可表示MgCO3的不饱和溶液,且c(Mg2+)>c(CO ) [解析] 碳酸盐MCO3的溶度积表达式为Ksp(MCO3)=c(M2+)·c(CO ),将表达式两边取负对数可得新的表达式: -lgc(M2+)-lgc(CO )=-lgKsp(MCO3),即p(M2+)+p(CO )=-lgKsp(MCO3),以p(M2+)为纵坐标,p(CO )为横坐标对新的表达式作图像可得一直线,图中三条直线是三种不同物质的沉淀溶解平衡曲线。 当p(CO )=0时,p(M2+)=-lgKsp(MCO3),此时-lgKsp(MCO3)是直线在纵轴上的截距。 截距越大,则-lgKsp(MCO3)越大,lgKsp(MCO3)就越小,Ksp(MCO3)就越小,所以三种物质的Ksp大小为MgCO3>CaCO3>MnCO3,A项错误。 直线上任意一点均表示该温度下的饱和溶液,a点p(Mn2+)=p(CO ),所以c(Mn2+)=c(CO ),B项正确。 b点p(Ca2+) ),所以c(Ca2+)>c(CO ),C项错误。 该温度下,直线下方任意一点有p(CO )+p(M2+)<-lgKsp(MCO3),即-lgc(M2+)-lgc(CO )<-lgKsp(MCO3),得lgc(M2+)+lgc(CO )>lgKsp(MCO3),则c(M2+)·c(CO )>Ksp(MCO3),也就是Qc>Ksp(MCO3),所以在该温度下,直线下方的任意一点所表示的溶液均为过饱和溶液且有溶质析出;而直线上方任意一点均为该温度下的不饱和溶液,所以c点表示MgCO3的不饱和溶液,且c(Mg2+) ),D项错误。 13.常温下用Na2S沉淀Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+四种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)的关系如图所示,下列说法正确的是( ) A.室温时向ZnS悬浊液中加入ZnSO4固体,Ksp(ZnS)将随之减小 B.Na2S溶液中: c(OH-) C.为除去MnCl2溶液中混有的少量CuCl2,可加入适量Na2S固体,充分搅拌后过滤 D.向100mL浓度均为1×10-5mol·L-1的Fe2+、Zn2+混合溶液中逐滴加入1×10-4mol·L-1Na2S溶液,Fe2+先沉淀,证明Ksp(FeS) 解析: 选D Ksp只与温度有关,温度不变,Ksp不变,故A项错误;根据质子守恒,Na2S溶液中存在: c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),因此c(OH-)>c(H+)+c(HS-)+c(H2S),故B项错误;除杂时不能引入新的杂质,加入Na2S固体,引入了Na+,故C项错误;FeS、ZnS属于同类型沉淀,且Fe2+、Zn2+的起始浓度相等,加入Na2S溶液,Fe2+先沉淀,说明Ksp(FeS) 14. 已知常温下,CaCO3的Ksp=2.9×10-9,则该温度下,CaCO3的溶解度S=________。 [解析] CaCO3Ca2++CO 假设饱和溶液中c(CO )=c(Ca2+)=xmol·L-1 则Ksp=c(Ca2+)·c(CO )=x2=2.9×10-9 故x=5.4×10-5mol·L-1 即1L溶液中溶解了5.4×10-5mol的CaCO3 相当于1000mL(即1000g)水中溶解了5.4×10-5mol×100g·mol-1=5.4×10-3gCaCO3 说明100g水中溶解了5.4×10-4gCaCO3 因此CaCO3的溶解度S=5.4×10-4g。 [答案] 5.4×10-4g 15. 已知某温度下,Ag2CrO4(相对分子质量332)的溶解度S=4.3492×10-3g,计算Ag2CrO4的Ksp=______。 [解析] 某温度下,Ag2CrO4的S=4.3492×10-3g 即100g水中溶解了4.3492×10-3gAg2CrO4 扩大10倍: 1000g水(相当于1L溶液)中溶解了 =1.31×10-4molAg2CrO4 则Ag2CrO4饱和溶液中c(CrO )=1.31×10-4mol·L-1 c(Ag+)=2×1.31×10-4mol·L-1=2.62×10-4mol·L-1 Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO )=(2.62×10-4)2×(1.31×10-4)≈9×10-12。 [答案] 9×10-12 16.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] 开始产生AgCl沉淀时所需Ag+浓度为 c(Ag+)= = mol·L-1=1.56×10-7mol·L-1 开始产生Ag2CrO4沉淀时所需Ag+浓度为 c(Ag+)= = mol·L-1= 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] 先产生AgCl沉淀 17.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。 解析: 沉淀转化的离子方程式: BaSO4(s)+CO (aq) BaCO3(s)+SO (aq),在同一个溶液中,c(Ba2+)相同,依据溶度积的表达式,则有 = = = ≈24。 答案: 24 18.若FeCl2与MgCl2中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成? [已知: FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24] ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ______________________________________________________________(列式计算)。 解析: 先求出Fe3+转化成FePO4沉淀完全时的c(PO ),根据c(Fe3+)·c(PO )=Ksp(FePO4),可得c(PO )= mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1。 再将Qc[Mg3(PO4)2]与Ksp[Mg3(PO4)2]进行比较,判断是否有Mg3(PO4)2沉淀生成;根据混合后,溶液中镁离子浓度为c(Mg2+)=0.01mol·L-1,c3(Mg2+)·c2(PO )=0.013×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40 答案: Fe3+恰好沉淀完全时,c(PO )= mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1,则c3(Mg2+)·c2(PO )值为0.013×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40 19.有关数据如表所示: 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10-17 10-17 10-39 用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为Fe3+,加碱调节至pH为______时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为______时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol·L-1)。 若上述过程不加H2O2后果是______________________, 原因是_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析: 计算Fe3+沉淀完全时的pH,当溶液中c(Fe3+)小于10-5mol·L-1时,视为Fe3+沉淀完全,先利用Ksp[Fe(OH)3]求算c(OH-)= ≈10-11.3mol·L-1再通过KW求出c(H+)⇨pH≈2.7。 计算Zn2+开始产生沉淀时的pH,先利用Ksp[Zn(OH)2]求算c(OH-)= =10-8mol·L-1,再通过KW求出c(H+)⇨pH=6。 答案: 2.7 6 无法将Zn2+和Fe2+分离 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近 20.某研究小组进行Mg(OH)2沉淀溶解和生成的实验探究。 向2支盛有1mL1mol·L-1的MgCl2溶液中各加入10滴 2mol·L-1NaOH,制得等量Mg(OH)2沉淀;然后分别向其中加入不同试剂,记录实验现象如下表: 实验序号 加入试剂 实验现象 Ⅰ 4mL2mol·L-1HCl溶液 沉淀溶解 Ⅱ 4mL2mol·L-1NH4Cl溶液 沉淀溶解 (1)从沉淀溶解平衡的角度解释实验Ⅰ的反应过程 _____________________________________________________。 (2)测得实验Ⅱ中所用NH4Cl溶液显酸性(pH约为4.5),用离子方程式解释其显酸性的原因_______________________________。 (3)甲同学认为应补充一个实验: 向同样的Mg(OH)2沉淀中加4mL蒸馏水,观察到沉淀不溶解。 该实验的目的是 __________________________________
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