《高中化學(xué)》第44講沉淀溶解平衡及圖像分析

PAGE第44講沉淀溶解平衡及圖像分析層次1基礎(chǔ)性1.下列說法正確的是()A.FeS溶于稀硫酸,而CuS不溶于稀硫酸,則Ksp(FeS)>Ksp(CuS)B.向鹽酸中加入氨水至中性,溶液中c(C.0.01mol·L-1NaHCO3溶液:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(CO3D.向丙烯醛中加入溴水,溴水褪色,證明丙烯醛中含有碳碳雙鍵2.化工生產(chǎn)中常用FeS作為沉淀劑除去工業(yè)廢水中的Cu2+:Cu2+(aq)+FeS(s)CuS(s)+Fe2+(aq)。下列說法錯(cuò)誤的是()A.FeS的Ksp比CuS的Ksp大B.該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)c(Fe2+)=c(Cu2+)C.向平衡體系中加入少量CuSO4固體后,c(Fe2+)變大D.該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=K3.已知部分鋇鹽的溶度積如下:Ksp(BaCO3)=8.1×10-9,Ksp[Ba(IO3)2]=6.5×10-10,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCrO4)=1.6×10-10。一種溶液中存在相同濃度的CO32-、CrO42-、IO3-、SO42-A.Ba2++CO32-BaCOB.Ba2++CrO42-BaCrOC.Ba2++2IO3-Ba(IO3)2D.Ba2++SO42-BaSO4.取1mL0.1mol·L-1AgNO3溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)中所用試劑濃度均為0.1mol·L-1),下列說法不正確的是()A.實(shí)驗(yàn)①白色沉淀是難溶的AgClB.若按②①順序?qū)嶒?yàn),能看到白色沉淀C.若按①③順序?qū)嶒?yàn),能看到黑色沉淀D.由實(shí)驗(yàn)②說明AgI比AgCl更難溶5.(2023·廣東茂名第一中學(xué)檢測)已知CaCO3溶于水有如下平衡關(guān)系:CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)ΔH>0。不同溫度下CaCO3在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示(注:CaCO3均未完全溶解)。下列說法正確的是(A.a點(diǎn)的Ksp大于e點(diǎn)的KspB.保持T1不變,向濁液中加入Na2CO3固體能使a點(diǎn)變到e點(diǎn)C.升高溫度時(shí),c點(diǎn)的飽和溶液組成可以變到b點(diǎn)飽和溶液的組成D.在b點(diǎn),若溫度從T1到T2,則b點(diǎn)可能變到d點(diǎn)6.已知:pNi=-lgc(Ni2+);常溫下,Ksp(NiCO3)=1.4×10-7,H2S的電離平衡常數(shù):Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.1×10-15。常溫下,向10mL0.1mol·L-1Ni(NO3)2溶液中滴加0.1mol·L-1Na2S溶液,滴加過程中pNi與NaA.E、F、G三點(diǎn)中,F點(diǎn)對應(yīng)溶液中水電離程度最小B.常溫下,Ksp(NiS)=1×10-21C.在NiS和NiCO3的懸濁液中c(CO32-D.Na2S溶液中,S2-第一步水解常數(shù)K7.沉淀的生成、溶解和轉(zhuǎn)化在無機(jī)物制備和提純以及科研等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。已知25℃時(shí),Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=1×10-9。(1)醫(yī)學(xué)上進(jìn)行消化系統(tǒng)的X射線透視時(shí),常使用BaSO4作內(nèi)服造影劑。胃酸酸性很強(qiáng)(pH約為1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因是___________________(用溶解平衡原理解釋)。萬一誤服了少量BaCO3,應(yīng)盡快用大量0.5mol·L-1的Na2SO4溶液給患者洗胃,如果忽略洗胃過程中Na2SO4溶液濃度的變化,殘留在胃液中的Ba2+濃度僅為mol·L-1。(2)長期使用的鍋爐需要定期除水垢,否則會降低燃料的利用率。水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液處理,使之轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3,而后用酸除去。①CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3的離子方程式為______________________________________。②請分析CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3的原理:______________________________________。層次2綜合性8.(2023·廣東深圳檢測)常溫下,某研究小組用數(shù)字傳感器探究AgCl的沉淀溶解平衡。實(shí)驗(yàn)測得懸濁液中氯離子濃度變化如圖所示,其中a點(diǎn)表示AgCl溶于KNO3溶液形成的懸濁液。下列說法正確的是()A.圖中b點(diǎn)可能是滴加KCl溶液B.圖中c點(diǎn)后無黃色沉淀生成C.圖中d點(diǎn)c(Ag+)<c(Cl-)D.由圖可知:Ksp(AgI)>Ksp(AgCl)9.常溫時(shí),若Ca(OH)2和CaWO4(鎢酸鈣)的沉淀溶解平衡曲線如圖所示(已知30.2=0.A.由圖可知常溫下Ksp(CaWO4)<Ksp[Ca(OH)2]B.飽和Ca(OH)2溶液中加入少量CaO,溶液變渾濁,但Ca2+數(shù)目不變C.飽和Ca(OH)2溶液和飽和CaWO4溶液等體積混合:c(WO42-)<c(Ca2+)<c(H+)<cD.d點(diǎn)的CaWO4溶液中,加入CaCl2固體,d點(diǎn)溶液組成沿da線向c點(diǎn)移動(假設(shè)混合后溶液體積不變)10.(2024·浙江浙南名校聯(lián)盟第一次聯(lián)考)25℃時(shí),用NaOH溶液分別滴定弱酸HA、CuSO4、FeSO4三種溶液,pM隨pH變化關(guān)系如圖所示[p表示負(fù)對數(shù),M表示c(HA)/c(A-)、c(Cu2+)、c(Fe2+)等],已知Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2],溶液中離子濃度<10-5mol·L-1可以認(rèn)為已經(jīng)除去。下列有關(guān)分析不正確的是()A.Ksp[Fe(OH)2]=10-15B.調(diào)整溶液的pH=7,可除去工業(yè)廢水中的Cu2+C.a點(diǎn)對應(yīng)的p(M)=3D.Fe(OH)2固體難溶于HA溶液11.(2023·遼寧卷)某廢水處理過程中始終保持H2S溶液飽和,即c(H2S)=0.1mol·L-1,通過調(diào)節(jié)pH使Ni2+和Cd2+形成硫化物而分離,體系中pH與-lgc關(guān)系如下圖所示,c為HS-、S2-、Ni2+和Cd2+的濃度,單位為mol·L-1。已知Ksp(NiS)>Ksp(CdS),下列說法正確的是()A.Ksp(CdS)=10-18.4B.③為pH與-lgc(HS-)的關(guān)系曲線C.Ka1(H2S)=10-8D.Ka2(H2S)=10-1412.已知:AgA、Ag2B都是難溶鹽。室溫下,向體積均為10mL、濃度均為0.1mol·L-1的NaA溶液、Na2B溶液中分別滴加0.1mol·L-1的AgNO3溶液,溶液中pX與AgNO3溶液體積的關(guān)系如圖所示[已知:pX=-lgc(A-)或-lgc(B2-)]。下列推斷錯(cuò)誤的是()A.室溫下,Ksp(Ag2B)=4×10-3aB.對應(yīng)溶液中c(Ag+):e>fC.室溫下,在等量的水中,AgA溶解的物質(zhì)的量更多D.若c(AgNO3)變?yōu)?.05mol·L-1,則NaA溶液中的反應(yīng)終點(diǎn)移至d點(diǎn)13.(2023·廣東茂名模擬)常溫下,含BaCO3的濁液中c(Ba2+)隨c(H+)的變化關(guān)系如圖所示(整個(gè)過程無氣體逸出;忽略CO32-第二步水解),已知:Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,Ka2(H2CO3)=5.0×A.x=7.5B.水的電離程度:M<NC.N點(diǎn):c(D.N點(diǎn)溶液中加Na2SO4固體,將移向P點(diǎn)14.我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定生活飲用水中鎘的排放量不超過0.005mg·L-1。處理含鎘廢水可采用化學(xué)沉淀法。試回答下列問題:(1)磷酸鎘[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常數(shù)的表達(dá)式為Ksp=。(2)一定溫度下,CdCO3的Ksp=4.0×10-12,Cd(OH)2的Ksp=3.2×10-14,那么它們在水中的溶解量較大。(3)向某含鎘廢水中加入Na2S,當(dāng)S2-濃度達(dá)到7.9×10-8mol·L-1時(shí),廢水中Cd2+的濃度為mol·L-1[已知:Ksp(CdS)=7.9×10-27,Mr(Cd)=112],此時(shí)是否符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)?(填“是”或“否”)。層次3創(chuàng)新性15.已知25℃時(shí),Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,Ksp(AgI)=8.5×10-17。(1)氯化銀的飽和溶液中,c(Cl-)≈mol·L-1,向其中加入NaCl固體,溶解平衡(填“左移”“不動”或“右移”),溶度積常數(shù)。(2)若向50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L-1的鹽酸,混合后溶液中的c(Ag+)=mol·L-1,pH=______________。(3)氯化銀的飽和溶液和鉻酸銀的飽和溶液中,Ag+濃度大小關(guān)系為,由此可得出更難溶。(4)取一定量含有I-、Cl-的溶液,向其中滴加AgNO3溶液,當(dāng)AgCl和AgI同時(shí)沉淀時(shí),溶液中c(I-)(5)將等體積的4×10-3mol·L-1的AgNO3溶液和4×10-3mol·L-1的K2CrO4溶液混合后(填“有”或“沒有”)Ag2CrO4沉淀產(chǎn)生。第44講沉淀溶解平衡及圖像分析1.A解析CuS的溶解度較小,將CuS投入稀硫酸中,CuS溶解平衡電離出的S2-不足以與H+發(fā)生反應(yīng),而將FeS投入稀硫酸后可以得到H2S氣體,說明Ksp(FeS)>Ksp(CuS),A正確;向鹽酸中加入氨水至中性,c(H+)=c(OH-),溶液中存在電荷守恒,c(H+)+c(NH4+)=c(Cl-)+c(OH-),則c(NH4+)=c(Cl-),c(NH4+)c(Cl-)=1,B錯(cuò)誤;0.01mol·L-1NaHCO3溶液中存在電荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(CO2.B解析組成相似的難溶性鹽,溶度積大的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶度積小的沉淀,所以FeS的Ksp比CuS的Ksp大,A正確;該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)離子的濃度保持不變,但不一定相等,B錯(cuò)誤;反應(yīng)物的濃度增大,平衡正向移動,所以c(Fe2+)變大,C正確;該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=c(F3.D解析根據(jù)溶度積公式及溶液中陰離子的濃度,可以計(jì)算出開始出現(xiàn)BaCO3、BaCrO4、Ba(IO3)2、BaSO4沉淀時(shí)c(Ba2+)分別為8.1×10-6mol·L-1、1.6×10-7mol·L-1、6.5×10-4mol·L-1、1.1×10-7mol·L-1,故最先出現(xiàn)的沉淀是BaSO4。4.B解析AgNO3溶液中的Ag+和過量的NaCl溶液中的Cl-生成AgCl白色沉淀,離子方程式為Ag++Cl-AgCl↓,所以沉淀為難溶的AgCl,故A項(xiàng)正確;一般來說,溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn),AgI的溶解度比AgCl小,所以AgI不易轉(zhuǎn)化為AgCl,所以若按②①順序?qū)嶒?yàn),看不到白色沉淀,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;2AgCl(s)+S2-(aq)Ag2S(s)+2Cl-(aq),Ag2S比AgCl更難溶,溶解度更小,所以若按①③順序?qū)嶒?yàn),能看到黑色沉淀,故C項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn)②白色沉淀AgCl轉(zhuǎn)化為黃色沉淀AgI,說明AgI比AgCl更難溶,故D項(xiàng)正確。5.D解析CaCO3在水中的溶解度隨溫度的升高而增大,在相同溫度下的溶度積相同。根據(jù)圖示在c(CO32-)相同時(shí),c(Ca2+):T2>T1,所以溶度積常數(shù)Ksp:T2>T1,則a點(diǎn)的Ksp小于e點(diǎn)的Ksp,A錯(cuò)誤;保持T1不變,向濁液中加入Na2CO3固體,溶液中c(CO32-)增大,沉淀溶解平衡逆向移動,能使a點(diǎn)變到b點(diǎn),但不能變?yōu)閑點(diǎn),B錯(cuò)誤;由A項(xiàng)分析可知,升高溫度時(shí),會使沉淀溶解平衡正向移動,導(dǎo)致溶液中離子濃度c(CO32-)、c(Ca2+)都增大,因此c點(diǎn)的飽和溶液組成不可能變到b點(diǎn)飽和溶液的組成,C錯(cuò)誤;在b點(diǎn),若溫度從T1到T2,物質(zhì)的溶解度增大,c(CO32-)、c6.D解析硝酸鎳是強(qiáng)酸弱堿鹽,硫化鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽,它們都能促進(jìn)水的電離。F點(diǎn)表示硝酸鎳和硫化鈉恰好完全反應(yīng),溶液中溶質(zhì)是硝酸鈉,水的電離程度最小,故A正確;NiS(s)Ni2+(aq)+S2-(aq),Ksp(NiS)=c(Ni2+)·c(S2-)=1×10-21,故B正確;NiCO3(s)+S2-(aq)NiS(s)+CO32-(aq),K=c(CO32-)c(S2-)=Ksp(NiCO3)Ksp(NiS7.答案(1)對于溶解平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq),H+不能減少Ba2+或SO42-的濃度,平衡不能向溶解方向移動(2)①CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+S②CaSO4存在沉淀溶解平衡,加入Na2CO3溶液后,CO32-與Ca2+結(jié)合生成更難溶的CaCO3沉淀,Ca2+8.C解析Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),b點(diǎn)后c(Cl-)降低,則可知c(Ag+)升高,故b點(diǎn)滴加的可能是AgNO3溶液,而不可能是KCl溶液,A錯(cuò)誤;c點(diǎn)滴加KI溶液后,Cl-濃度升高然后達(dá)到一個(gè)比起始時(shí)略高的值,則說明此時(shí)溶液中Ag+濃度減小,而部分Ag+轉(zhuǎn)化為AgI沉淀,因此c點(diǎn)后有黃色沉淀生成,B錯(cuò)誤;d點(diǎn)時(shí)Cl-濃度大于起始時(shí)的Cl-濃度,而起始時(shí)a點(diǎn)表示的AgCl溶于KNO3溶液形成的懸濁液中存在沉淀溶解平衡Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),此時(shí)應(yīng)有c(Ag+)=c(Cl-),故d點(diǎn)c(Ag+)<c(Cl-),C正確;由B項(xiàng)的分析可知,c點(diǎn)后產(chǎn)生了AgI,故應(yīng)有Ksp(AgI)<Ksp(AgCl),D錯(cuò)誤。9.A解析由圖可知常溫下,飽和Ca(OH)2溶液中當(dāng)c(Ca2+)=10-3mol·L-1時(shí),c(OH-)=10-2mol·L-1,Ksp[Ca(OH)2]=10-7,c點(diǎn)當(dāng)c(Ca2+)=10-6mol·L-1時(shí),c(WO42-)=10-4mol·L-1,Ksp(CaWO4)=10-10,則Ksp(CaWO4)<Ksp[Ca(OH)2],A正確;CaO與水反應(yīng),生成Ca(OH)2,反應(yīng)放熱溫度升高,溶解度變小,析出Ca(OH)2,仍為飽和溶液,但溶劑減少,則Ca2+數(shù)目減少,B錯(cuò)誤;Ca(OH)2飽和溶液中c(Ca2+)=3Ksp[Ca(OH)2]4≈2.9×10-3mol·L-1,c(OH-)=5.8×10-3mol·L-1,則CaWO4飽和溶液中c(WO42-)=c(Ca2+)=Ksp(CaWO4)=10-5mol·L-1,因此等體積混合后溶液中c(H+)<c(Ca2+),C錯(cuò)誤;d點(diǎn)的CaWO4溶液為不飽和溶液,加入CaCl2固體,c(Ca2+)10.D解析Cu(OH)2、Fe(OH)2的結(jié)構(gòu)相似,二者的pM隨pH的變化曲線應(yīng)該是平行線,故③代表滴定HA溶液的變化關(guān)系,根據(jù)曲線③pM=0時(shí),溶液的pH=5.0,可得K(HA)=10-5;根據(jù)曲線①pM=0時(shí),溶液的pH=4.2,可得Ksp=10-19.6;根據(jù)曲線②pM=0時(shí),溶液的pH=6.5,可得Ksp=10-15,Cu(OH)2更難溶,故①②分別代表滴定CuSO4溶液、FeSO4溶液的變化關(guān)系,且Ksp[Cu(OH)2]=10-19.6,Ksp[Fe(OH)2]=10-15,A正確;由分析可知Ksp[Cu(OH)2]=10-19.6,pH=7,則溶液中c(Cu2+)=10-5.6mol·L-1小于10-5mol·L-1,B正確;a點(diǎn)c(Fe2+)=c(HA)c(A-)即Ksp[Fe(OH)2]c2(OH-)=c(HA)c(A-)=c(H+)·c(HA)c(H+)·c(A-)=c(H+)Ka(HA),可得:Ksp[Fe(OH)2]·Ka(HA)=c(H+11.D解析本題結(jié)合圖像考查難溶電解質(zhì)的溶解平衡、電離平衡常數(shù)的計(jì)算。H2S為弱電解質(zhì),分步電離,隨pH增大,HS-、S2-均應(yīng)逐漸增大,且pH較小范圍內(nèi)-lgc(S2-)比-lgc(HS-)大,故③為pH與-lgc(S2-)的關(guān)系曲線,④為pH與-lgc(HS-)的關(guān)系曲線;已知Ksp(NiS)>Ksp(CdS),則①、②分別為pH與-lgc(Cd2+)、-lgc(Ni2+)的關(guān)系曲線;根據(jù)(4.9,13.0)點(diǎn)可知,Ksp(CdS)=c2(Cd2+)=(1×10-13)2=1×10-26,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)上述分析③為pH與-lgc(S2-)的關(guān)系曲線,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)圖中(4.2,3.9),可知Ka1=c(H+)·c(HS-)c(H2S)=12.C解析由圖像及題意分析知,含有c點(diǎn)的曲線為AgNO3溶液滴定NaA溶液曲線,含有e點(diǎn)的曲線為AgNO3溶液滴定Na2B溶液曲線。由圖可知沉淀溶解平衡方程式:Ag2B(s)2Ag+(aq)+B2-(aq),Na2B溶液與AgNO3溶液反應(yīng)時(shí)e點(diǎn)符合,則c(Ag+)=2c(B2-),根據(jù)pX=a可知,c(B2-)=10-amol·L-1,c(Ag+)=2×10-amol·L-1,Ksp(Ag2B)=c2(Ag+)×c(B2-)=(2×10-a)2×10-a,A項(xiàng)正確;B2-抑制Ag2B溶解,c(B2-)越大,溶液中c(Ag+)越小,c(B2-):f點(diǎn)>e點(diǎn),則c(Ag+):e>f,B項(xiàng)正確;由圖分析,AgA飽和溶液中銀離子的濃度小于Ag2B飽和溶液,所以AgA的溶解度小于Ag2B,故在等量的水中,AgA溶解的物質(zhì)的量更少,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若c(AgNO3)變?yōu)?.05mol·L-1,則加入20mL硝酸銀溶液時(shí),NaA溶液完全反應(yīng)得到AgA飽和溶液,由溫度不變,溶度積不變可知,溶液中Ag+的濃度不變,則NaA溶液中的反應(yīng)終點(diǎn)由c移至d點(diǎn),D項(xiàng)正確。13.A解析Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)×c(CO32-)=2.5×10-9,M點(diǎn)鋇離子濃度為2×10-4mol·L-1,碳酸根離子濃度為2.5×10-92×10-4mol·L-1=1.25×10-5mol·L-1,忽略CO32-第二步水解,即溶液中存在c(Ba2+)=c(CO32-)+c(HCO3-),c(HCO3-)=2×10-4mol·L-1-1.25×10-5mol·L-1=1.875×10-4mol·L-1,Ka2(H2CO3)=c(H+)c(CO32-)c(HCO3-)=c(H+)×1.25×10-51.875×10-4=5.0×10-11,即c(H+)=7.5×10-10mol·L-114.答案(1)c3(Cd2+)·c2(PO43-)(3)1.0×10-19是解析(1)磷酸鎘沉淀溶解平衡方程式為Cd3(PO4)2(s)3Cd2+(aq)+2PO43-(aq),則其沉淀溶解平衡常數(shù)表達(dá)式為Ksp=c3(Cd2+)·c2(PO(2)當(dāng)CdCO3達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)有CdCO3(s)Cd2+(aq)+CO32-(aq),則此時(shí)溶液中c(Cd2+)=2×10-6mol·L-1,當(dāng)Cd(OH)2達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)有Cd(OH)2(s)Cd2+(aq)+2OH-(aq),則c(Cd2+)=2×10-5mol·L-1,據(jù)此推出在水中的溶解量較大的是Cd(OH)2(3)向某含鎘廢水中加入Na2S,當(dāng)S2-濃度達(dá)到7.9×10-8mol·L-1時(shí),溶液中c(Cd2+)=Ksp(CdS)c(S2-)=1.0×10-19mol·L-1,則廢水中Cd2+的含量為1.0