（新教材適用）高中化學(xué)專(zhuān)題3水溶液中的離子反應(yīng)第四單元沉淀溶解平衡第2課時(shí)沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用課后習(xí)題選擇性必修1

第2課時(shí)沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固1.非結(jié)合膽紅素分子中含有羥基,被氧化后(生成羧基)與鈣離子結(jié)合形成膽紅素鈣的反應(yīng)就是一個(gè)沉淀生成的離子反應(yīng),從動(dòng)態(tài)平衡的角度分析,下列能預(yù)防膽紅素鈣結(jié)石的方法是()。A.大量食用純堿可使鈣離子沉淀完全,防止膽紅素鈣結(jié)石生成B.不食用含鈣的食品C.適量服用維生素E、維生素C等抗氧化物質(zhì)可預(yù)防膽紅素鈣結(jié)石D.常喝水稀釋鈣離子,溶解沉淀答案:C解析:由題意可知,膽紅素鈣結(jié)石的成因是非結(jié)合膽紅素被氧化后與Ca2+結(jié)合,若降低氧化產(chǎn)物或Ca2+的濃度,可預(yù)防膽紅素鈣結(jié)石,但人體的體液平衡需維持一定濃度的Ca2+,C項(xiàng)正確。2.T℃時(shí),Ksp[Cu(OH)2]=2.2×1020,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×1039。此溫度下要除去CuCl2溶液中的少量FeCl3,可以邊攪拌邊加入一種試劑,這種試劑是()。A.CuO B.NaOH溶液C.氨水 D.CuSO4溶液答案:A解析:根據(jù)溶度積常數(shù)可知?dú)溲趸~的溶度積大于氫氧化鐵的溶度積,因此要除去混在CuCl2溶液中的FeCl3,可加入氫氧化銅粉末、CuO或CuCO3,通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH,促進(jìn)鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀而除去,且不引入新的雜質(zhì),A項(xiàng)正確。3.以MnO2為原料制得的MnCl2溶液中常含有少量Cu2+、Pb2+、Cd2+等金屬離子,通過(guò)添加過(guò)量難溶電解質(zhì)MnS,可使這些金屬離子形成硫化物沉淀,經(jīng)過(guò)濾除去包括MnS在內(nèi)的沉淀,再經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶,可得純凈的MnCl2。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)事實(shí),可推知MnS具有的相關(guān)性質(zhì)是 ()。A.具有吸附性B.溶解度與CuS、PbS、CdS等相同C.溶解度大于CuS、PbS、CdSD.溶解度小于CuS、PbS、CdS答案:C解析:本題考查了沉淀的轉(zhuǎn)化,MnS與Cu2+、Pb2+、Cd2+反應(yīng)生成溶解度更小的硫化物。4.工業(yè)上用化學(xué)法除鍋爐的水垢時(shí),先向鍋爐中注入飽和Na2CO3溶液浸泡,將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3,再用鹽酸除去[已知:Ksp(CaCO3)=5.0×109,Ksp(CaSO4)=7.1×105],下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()。A.升高溫度,Na2CO3溶液的KW和c(OH)均會(huì)增大B.沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式為CO32-+CaSO4(s)CaCO3C.該條件下,CaCO3的溶解度約為7.1×103g(50≈7.1)D.CaSO4和CaCO3共存的懸濁液中,c(SO42-答案:C解析:升高溫度,水的電離平衡正向移動(dòng),KW增大,Na2CO3水解平衡正向移動(dòng),c(OH)增大,A項(xiàng)正確;題述中涉及的沉淀轉(zhuǎn)化是由難溶物質(zhì)轉(zhuǎn)化為更難溶的物質(zhì),B項(xiàng)正確;由c(CO32-)=c(Ca2+)=Ksp(CaCO3)≈7.1×105mol·L1,設(shè)溶液體積為1L,則S100g=7.1×10-5mol×100g·mol-11000g,解得5.已知某溫度下如下物質(zhì)的溶度積常數(shù):Ksp(FeS)=6.3×1018,Ksp(CuS)=6.3×1036。下列說(shuō)法正確的是 ()。A.同溫度下,CuS的溶解度大于FeS的溶解度B.同溫度下,向飽和FeS溶液中加入少量Na2S固體后,Ksp(FeS)變小C.向含有等物質(zhì)的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,最先出現(xiàn)的沉淀是FeSD.除去工業(yè)廢水中的Cu2+,可以選用FeS作沉淀劑答案:D解析:A項(xiàng),由于FeS的Ksp大,且FeS與CuS的Ksp表達(dá)式是相同類(lèi)型的,因此FeS的溶解度比CuS的大。B項(xiàng),Ksp不隨濃度變化而變化,它只與溫度有關(guān)。C項(xiàng),先達(dá)到CuS的Ksp,先出現(xiàn)CuS沉淀。D項(xiàng),向含有Cu2+的工業(yè)廢水中加入FeS,FeS會(huì)轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS,故可以用FeS作沉淀劑。6.自然界地表層原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后變成CuSO4溶液,向地下深層滲透,遇到難溶的ZnS或PbS,慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)。下列分析正確的是()。A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度B.原生銅的硫化物具有還原性,而銅藍(lán)沒(méi)有還原性C.CuSO4與ZnS反應(yīng)的離子方程式是Cu2++S2CuS↓D.整個(gè)過(guò)程涉及的反應(yīng)類(lèi)型有氧化還原反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)答案:D解析:CuSO4與PbS反應(yīng)可以生成CuS,所以CuS的溶解度小于PbS的,A項(xiàng)錯(cuò)誤。硫化物中硫的化合價(jià)為2價(jià),均具有還原性,B項(xiàng)錯(cuò)誤。ZnS難溶于水,不能寫(xiě)成離子形式,C項(xiàng)錯(cuò)誤。銅的硫化物首先被氧化成CuSO4,然后硫酸銅與ZnS、PbS發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成更難溶的CuS,D項(xiàng)正確。7.某學(xué)習(xí)小組欲探究使CaSO4沉淀轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀,從而將其除去的可能性,查得如下資料(25℃):難溶電解質(zhì)CaCO3CaSO4Ksp5.0×1097.1×105實(shí)驗(yàn)步驟如下:①向100mL0.1mol·L1的CaCl2溶液中加入100mL0.1mol·L1的Na2SO4溶液,立即有白色沉淀生成;②向上述懸濁液中加入3gNa2CO3固體,攪拌,靜置,沉淀后棄去上層清液;③再加入蒸餾水?dāng)嚢?靜置,沉淀后再棄去上層清液;④。

請(qǐng)思考下列問(wèn)題。(1)題給的兩種物質(zhì),Ksp越大,表示電解質(zhì)的溶解能力越(填“大”或“小”)。

(2)寫(xiě)出第②步發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

(3)設(shè)計(jì)第③步操作的目的是

。

(4)請(qǐng)補(bǔ)充第④步操作及發(fā)生的現(xiàn)象:

。

(5)請(qǐng)寫(xiě)出該轉(zhuǎn)化在實(shí)際生活、生產(chǎn)中的一個(gè)應(yīng)用:

。

答案:(1)大(2)Na2CO3+CaSO4Na2SO4+CaCO3(3)洗去沉淀中附著的SO(4)向沉淀中加入足量的稀鹽酸,沉淀完全溶解(5)將鍋爐水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3,易于除去解析:對(duì)于類(lèi)型相同的難溶物,相同條件下,Ksp越大,其溶解能力越大。在CaSO4懸濁液中存在溶解平衡:CaSO4(s)Ca2++SO42-,加入Na2CO3固體后,溶液中CO32-濃度較大,而CaCO3的Ksp較小,故CO32-與Ca2+結(jié)合生成沉淀,即CO32-能力提升1.一定溫度下的難溶電解質(zhì)AmBn在水溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí),其平衡常數(shù)Ksp=cm(An+)·cn(Bm),稱(chēng)為難溶電解質(zhì)的離子積。已知下表數(shù)據(jù):物質(zhì)Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp/25℃4.87×10172.2×10202.6×1039完全沉淀時(shí)的pH范圍≥9.6≥6.4≥3對(duì)含等物質(zhì)的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的下列說(shuō)法,正確的是()。A.向該混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到的是藍(lán)色沉淀B.該溶液中c(SO42-)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+C.向該溶液中加入適量氯水,調(diào)節(jié)pH到4~5后過(guò)濾,可獲得溶質(zhì)只有CuSO4的溶液D.向該溶液中加入適量氨水,調(diào)節(jié)pH到9.6后過(guò)濾,將所得沉淀灼燒,可得等物質(zhì)的量的CuO、FeO、Fe2O3三種固體的混合物答案:B解析:Ksp越小,越容易反應(yīng)生成沉淀,混合液中逐滴加入氫氧化鈉溶液后,鐵離子優(yōu)先反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀,所以應(yīng)該最先看到紅褐色沉淀,A項(xiàng)錯(cuò)誤;Cu2+、Fe2+、Fe3+對(duì)應(yīng)的堿全是弱堿,所以這三種離子在溶液中都會(huì)發(fā)生水解,則溶液中c(SO42-)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5∶4,B項(xiàng)正確;加入適量氯水,Fe2+被氧化成Fe3+,但它的還原產(chǎn)物Cl肯定還在溶液中,而且在調(diào)節(jié)pH時(shí)加入的試劑也會(huì)在溶液中有所保留,所以得到的溶液中不可能只含CuSO4一種溶質(zhì),C項(xiàng)錯(cuò)誤;由表中數(shù)據(jù)可知,在pH到9.6后過(guò)濾,沉淀中含有Cu(OH)2、Fe(OH)2和Fe(OH)3,對(duì)沉淀灼燒,最終得到的是CuO和Fe22.25℃時(shí),用Na2SO4溶液沉淀Ba2+、Pb2+、Ca2+三種金屬離子(M2+),所需SO42-最低濃度的負(fù)對(duì)數(shù)值p(SO42-)=lgc(SA.Ksp(CaSO4)<Ksp(PbSO4)<Ksp(BaSO4)B.A點(diǎn)可表示CaSO4的飽和溶液,且c(Ca2+)=c(SO4C.B點(diǎn)可表示PbSO4的不飽和溶液,且c(Pb2+)<c(SO4D.向Ba2+濃度為105mol·L1的廢水中加入足量CaSO4粉末,會(huì)有BaSO4沉淀析出答案:D解析:根據(jù)Ksp=c(M2+)×c(SO42-),代入圖中數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,四種沉淀的Ksp大小順序?yàn)镵spKsp(PbSO4)>Ksp(BaSO4),A項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)圖像可知,A點(diǎn)在曲線上,可表示CaSO4的飽和溶液,但是c(Ca2+)>c(SO42-),B項(xiàng)錯(cuò)誤。圖線中坐標(biāo)數(shù)值越大,對(duì)應(yīng)離子的濃度越小,B點(diǎn)在曲線下方,表示PbSO4的過(guò)飽和溶液,C項(xiàng)錯(cuò)誤。由于Ksp(CaSO4)>Ksp(BaSO4),溶解度較大的沉淀可以向溶解度更小的沉淀轉(zhuǎn)化,向Ba2+濃度為105mol·L1的廢水中加入CaSO4粉末,沉淀由CaSO43.已知鋅及其化合物的性質(zhì)與鋁及其化合物相似。如圖,橫坐標(biāo)為溶液的pH,縱坐標(biāo)為Zn2+或ZnO22-物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)(假設(shè)Zn2+濃度為105mol·L1A.往ZnCl2溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液,反應(yīng)的離子方程式可表示為Zn2++4OHZnO22-+2HB.從圖中數(shù)據(jù)計(jì)算可得Zn(OH)2的溶度積Ksp=1×1017C.某廢液中含Zn2+,沉淀Zn2+可以控制溶液pH的范圍是8.0~12.0D.向1L1mol·L1ZnCl2溶液中加入NaOH固體至pH=6.0,需NaOH0.2mol答案:D解析:A項(xiàng),當(dāng)溶液pH>12.0時(shí),Zn2+就轉(zhuǎn)化成ZnO22-,正確。B項(xiàng),依據(jù)pH=7時(shí),c(Zn2+)=1×103mol·L1計(jì)算,此時(shí)有沉淀溶解平衡存在,Ksp=1×103×(1×107)2=1×1017,正確。C項(xiàng),當(dāng)c(Zn2+)=1×105mol·L1時(shí)認(rèn)為廢液中Zn2+已完全沉淀,所以控制pH在8~12范圍內(nèi)可將Zn2+沉淀完全,正確。D項(xiàng),當(dāng)pH=6.0,即c(OH)=1×108mol·L1時(shí),由Ksp可知此時(shí)c(Zn2+)=1×101mol·L1,即有0.9molZn2+轉(zhuǎn)化為Zn(OH)24.以下是20℃時(shí)幾種難溶電解質(zhì)的溶解度:難溶電解質(zhì)Mg(OH)2Cu(OH)2溶解度/g6.9×1041.7×106難溶電解質(zhì)Fe(OH)2Fe(OH)3溶解度/g1.5×1043.0×109在無(wú)機(jī)化合物的提純中,常利用難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡原理除去某些離子。例如:①為了除去氯化銨中的雜質(zhì)Fe3+,先將混合物溶于水,再加入一定量的試劑反應(yīng),過(guò)濾結(jié)晶即可;②為了除去氯化鎂晶體中的雜質(zhì)Fe3+,先將混合物溶于水,加入足量的氫氧化鎂,充分反應(yīng),過(guò)濾結(jié)晶即可;③為了除去硫酸銅晶體中的雜質(zhì)Fe2+,先將混合物溶于水,加入一定量的H2O2,將Fe2+氧化成Fe3+,調(diào)節(jié)溶液的pH=4,過(guò)濾結(jié)晶即可。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)上述三個(gè)除雜方案都能夠達(dá)到很好的效果,Fe2+、Fe3+都被轉(zhuǎn)化為(填化學(xué)式)而除去。

(2)①中加入的試劑應(yīng)選擇為宜,其原因是。

(3)②中除去Fe3+所發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為

。

(4)下列關(guān)于方案③相關(guān)的敘述中,正確的是。

A.H2O2是綠色氧化劑,在氧化過(guò)程中不引進(jìn)雜質(zhì),不產(chǎn)生污染B.將Fe2+氧化為Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀較難過(guò)濾C.調(diào)節(jié)溶液pH=4可選擇的試劑是氫氧化銅或堿式碳酸銅D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中E.在pH>4的溶液中