2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題八 第4講 難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡 蘇教版

2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題八 第4講 難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡 蘇教版一、選擇題1Cu(OH)2在水溶液中存在著如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s)Cu2(aq)2OH(aq)，在常溫下Ksp2×1020。在常溫下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向0.02 mol·L1的CuSO4溶液中加入堿溶液來調(diào)整溶液的pH，使溶液的pH大于()。A2 B3 C4 D5解析由Kspc(Cu2)·c2(OH)2×1020，若要使0.02 mol·L1的Cu2沉淀，則需c(OH)1×109，再根據(jù)水的離子積常數(shù)得，c(H)1×1014/c(OH)1×105 mol·L1，則pH5。答案D2將氨水滴加到盛有AgCl的試管中，至AgCl完全溶解。對(duì)上述過程，下列敘述或解釋中正確的是()A所得溶液中c(Ag)·c(Cl)Ksp(AgCl)B上述實(shí)驗(yàn)說明Cl與NH間有很強(qiáng)的結(jié)合力C所得溶液中形成了難電離的物質(zhì)D上述過程中NH3·H2O的電離常數(shù)增大解析 若溶液中c(Ag)·c(Cl)Ksp(AgCl)，則沉淀不溶解；NH4Cl屬于強(qiáng)電解質(zhì)，易電離；NH3·H2O的電離常數(shù)只與溫度有關(guān)。答案 C3常溫下，Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度積常數(shù)依次為：Ksp(Ag2SO4)7.7×105 mol3·L3、Ksp(AgCl)1.8×1010mol2·L2、Ksp(AgI)8.3×1017 mol2·L2。下列有關(guān)說法中，錯(cuò)誤的是()A常溫下，Ag2SO4、AgCl、AgI在水中溶解能力依次減小B在AgCl飽和溶液中加入NaI固體，有AgI沉淀生成CAg2SO4、AgCl、AgI的溶度積常數(shù)之比等于它們飽和溶液的物質(zhì)的量濃度之比D在Ag2SO4飽和溶液中加入Na2SO4固體有Ag2SO4沉淀析出解析 因?yàn)锳g2SO4、AgCl、AgI的化學(xué)式不類似，故需要根據(jù)其溶度積常數(shù)計(jì)算出c(Ag)，不難判斷A、B正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案 C4電離常數(shù)(Ka或Kb)、溶度積常數(shù)(Ksp)是判斷物質(zhì)性質(zhì)的重要常數(shù)，下列關(guān)于這些常數(shù)的計(jì)算或運(yùn)用正確的是()。A某亞硫酸溶液pH4.3，若忽略二級(jí)電離，則其一級(jí)電離常數(shù)K11.0×108.60BKa(HCN)Ka(CH3COOH)，說明同濃度時(shí)氫氰酸的酸性比醋酸強(qiáng)CKsp(AgI)Ksp(AgCl)，向AgCl懸濁液中加入KI溶液會(huì)出現(xiàn)黃色沉淀DKsp(AgCl)Ksp(AgOH)，說明AgOH和AgCl均不溶于稀硝酸解析A項(xiàng)缺少亞硫酸的濃度，無法計(jì)算其一級(jí)電離常數(shù)；B項(xiàng)說明醋酸比氫氰酸易電離，醋酸的酸性強(qiáng)；C項(xiàng)由Ksp(AgI)Ksp(AgCl)，可知AgI的溶解性更小，根據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)AgCl會(huì)轉(zhuǎn)化為溶解性更小的AgI；D項(xiàng)數(shù)據(jù)只能說明AgOH和AgCl在水中的溶解性大小，而AgOH易溶于稀硝酸。答案C5已知KspCu(OH)22.2×1020、KspFe(OH)34.0×1038，Cu2和Fe3完全以氫氧化物沉淀時(shí)的pH分別為：6.7和3.2?，F(xiàn)在向pH0、濃度均為0.04 mol·L1 的Cu2、Fe3溶液中加入某一固體，以中和H調(diào)節(jié)pH(設(shè)溶液體積不變)，該過程中Cu2 、Fe3的濃度與pH關(guān)系正確的是()。解析由KspCu(OH)22.2×1020、KspFe(OH)34.0×1038，濃度均為0.04 mol·L1 的Cu2和Fe3溶液，Cu2開始沉淀時(shí)c(OH) 7.4×1010，pH約為4.8，F(xiàn)e3開始沉淀時(shí)，c(OH) 1012，pH2。所以pH2時(shí)Fe3開始沉淀，當(dāng)全部沉淀時(shí)，pH為3.2。答案B6化工生產(chǎn)中常用MnS作沉淀劑除去工業(yè)廢水中的Cu2：Cu2(aq)MnS(s)CuS(s)Mn2(aq)，下列說法錯(cuò)誤的是()。AMnS的Ksp比CuS的Ksp大B該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)c(Mn2)c(Cu2)C往平衡體系中加入少量CuSO4固體后，c(Mn2)變大D該反應(yīng)的平衡常數(shù)K解析MnS和CuS是同類型物質(zhì)，沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)向溶度積更小的方向進(jìn)行，因此Ksp(MnS)Ksp(CuS)，A項(xiàng)正確；該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)c(Mn2)、c(Cu2)保持不變，但不一定相等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；往平衡體系中加入少量CuSO4固體后，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，c(Mn2)變大，C項(xiàng)正確；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K，D項(xiàng)正確。答案B7已知：25 時(shí)，KspMg(OH)25.61×1012，KspMgF27.42×1011。下列說法正確的是()。A25 時(shí)，飽和Mg(OH)2溶液與飽和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2)大B25 時(shí)，在Mg(OH)2的懸濁液加入少量的NH4Cl固體，c(Mg2)增大C25 時(shí)，Mg(OH)2固體在20 mL 0.01 mol·L1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L1 NH4Cl溶液中的Ksp小D25 時(shí)，在Mg(OH)2的懸濁液加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能轉(zhuǎn)化成為MgF2解析A項(xiàng)，由于Mg(OH)2的溶度積比MgF2的溶度積小，故其電離出的Mg2濃度要小一些，所以A項(xiàng)錯(cuò)；B項(xiàng)，NH 可以結(jié)合Mg(OH)2電離出的OH離子，從而促使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移動(dòng)，c(Mg2)增大，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，Ksp僅與溫度有關(guān)，故C項(xiàng)錯(cuò)；D項(xiàng)，雖Mg(OH)2的Ksp較小，但二者的Ksp相近，當(dāng)c(F)較大時(shí)，仍會(huì)出現(xiàn)Qcc(Mg2)·c2(F)KspMgF2，從而生成MgF2沉淀，故D錯(cuò)。答案B二、非選擇題8(1)已知在25 時(shí)KspMg(OH)23.2×1011，假設(shè)飽和Mg(OH)2溶液的密度為1 g·mL1，試求Mg(OH)2的溶解度為_g。(2)在25 時(shí)，向0.02 mol·L1的MgCl2溶液中加入NaOH固體，如要生成Mg(OH)2沉淀，應(yīng)使溶液中的c(OH)最小為_mol·L1。(3)25 時(shí)，向濃度均為0.02 mol·L1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，先生成_沉淀(填化學(xué)式)；當(dāng)兩種沉淀共存時(shí)，_。已知25 時(shí)KspCu(OH)22.2×1020解析 (1)設(shè)c(Mg2)為x，則c(OH)為2x。由KspMg(OH)23.2×1011c(Mg2)·c2(OH)x×(2x)24x3，解得c(Mg2)2×104mol·L1，則1 L溶液(即1 L水中)溶解Mg(OH)2為2×104mol，即1 000 g水中溶解Mg(OH)2為：2×104mol×58 g·mol11.16×102 g，所以Mg(OH)2的溶解度為1.16×103g。(2)當(dāng)c(Mg2)·c2(OH)3.2×1011時(shí)開始生成Mg(OH)2沉淀，則c2(OH)1.6×109，解得c(OH)4×105mol·L1。(3)由于KspCu(OH)2小于KspMg(OH)2，所以離子的濃度商首先達(dá)到并大于KspCu(OH)2的數(shù)值而先沉淀；當(dāng)兩種沉淀共存時(shí)，此時(shí)的溶液對(duì)Mg(OH)2和Cu(OH)2而言都是飽和的，OH、Mg2、Cu2同時(shí)滿足KspCu(OH)2和KspMg(OH)2的關(guān)系，因?yàn)樗鼈兌荚谕蝗芤褐校琄spCu(OH)2和KspMg(OH)2的關(guān)系式中c(OH)應(yīng)相等，所以1.45×109。答案 (1)1.16×103(2)4×105(3)Cu(OH)21.45×109 (5)Cl1.67×105 mol·L19以硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸所得的酸性廢水中砷元素含量極高，為控制砷的排放，采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。難溶物KspCa3(AsO4)26.8×1019AlAsO41.6×1016FeAsO45.7×1021表1幾種砷酸鹽的Ksp污染物H2SO4As濃度28.42 g·L11.6 g·L1排放標(biāo)準(zhǔn)pH690.5 mg·L1表2工廠污染物排放濃度及允許排放標(biāo)準(zhǔn)回答以下問題：(1)該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c(H2SO4)_mol·L1。(2)寫出難溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表達(dá)式：KspCa3(AsO4)2_，若混合溶液中Al3、Fe3的濃度均為1.0×104 mol·L1，c(AsO)的最大是_mol·L1。(3)工廠排放出的酸性廢水中的三價(jià)砷(H3AsO3弱酸)不易沉降，可投入MnO2先將其氧化成五價(jià)砷(H3AsO4弱酸)，寫出該反應(yīng)的離子方程式_。(4)在處理含砷廢水時(shí)采用分段式，先向廢水中投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2，再投入生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右使五價(jià)砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。將pH調(diào)節(jié)到2時(shí)廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為_；Ca3(AsO4)2在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始沉淀的原因?yàn)開。答案(1)0.29(2)c3(Ca2)·c2(AsO)5.7×1017(3)2HMnO2H3AsO3=H3AsO4Mn2H2O(4)CaSO4H3AsO4是弱酸，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右時(shí)AsO濃度增大，Ca3(AsO4)2開始沉淀10金屬氫氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用這一性質(zhì)，控制溶液的pH，達(dá)到分離金屬離子的目的。難溶金屬的氫氧化物在不同pH下的溶解度S/(mol·L1)如圖所示。(1)pH3時(shí)溶液中銅元素的主要存在形式是_。(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3，應(yīng)該控制溶液的pH_。A1B4左右C6(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2雜質(zhì)，_(填“能”或“不能”)通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除去，理由是_。(4)要使氫氧化銅沉淀溶解，除了加入酸之外，還可以加入氨水生成Cu(NH3)42，寫出反應(yīng)的離子方程式：_。(5)已知一些難溶物的溶度積常數(shù)如下表。物質(zhì)FeSMnSCuSPbSHgSZnSKsp6.3×10182.5×10131.3×10353.4×10226.4×10331.6×1024為除去某工業(yè)廢水中含有的Cu2、Pb2、Hg2雜質(zhì)，最適宜向此工業(yè)廢水中加入過量的_(填選項(xiàng))。ANaOHBFeSCNa2S解析(1)由圖可知，在pH3時(shí)溶液中不會(huì)出現(xiàn)Cu(OH)2沉淀，銅元素以Cu2形式存在。(2)要除去Fe3的同時(shí)必須保證Cu2不能沉淀，因此pH應(yīng)保持在4左右。(3)從圖示關(guān)系可看出，Co2和Ni2沉淀的pH范圍相差太小，因此不能通過調(diào)控pH而達(dá)到分離的目的。(4)Cu(OH)2(s)Cu2(aq)2OH(aq)，加入氨水后生成難電離的Cu(NH3)42，促進(jìn)Cu(OH)2的溶解。(5)要使三種離子生成沉淀，最好選擇難溶于水的FeS，使三種雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為更難溶解的金屬硫化物沉淀，同時(shí)又不會(huì)引入其他重金屬離子。答案(1)Cu2(2)B(3)不能Co2和Ni2沉淀的pH范圍相差太小(4)Cu(OH)24NH3·H2O=Cu(NH3)422OH4H2O(5)B11難溶性雜鹵石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca22KMg24SO2H2O為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：(1)濾渣主要成分有_和_以及未溶雜鹵石。(2)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K的原因：_。(3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入_溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入_溶液調(diào)濾液pH至中性。(4)不同溫度下，K的浸出濃度與溶浸時(shí)間的關(guān)系見下圖，由圖可得，隨著溫度升高，_；_。(5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會(huì)發(fā)生：CaSO4(s)COCaCO3(s)SO已知298 K時(shí)，Ksp(CaCO3)2.80×109，Ksp(CaSO4)4.90×105，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。解析解題時(shí)，要依據(jù)制備K2SO4的工藝流程，結(jié)合物質(zhì)的分離與提純的原則進(jìn)行分析。(1)雜鹵石中加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，CaSO4微溶于水，過濾后，濾渣中含有Mg(OH)2、CaSO4及未溶解的雜鹵石。(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，使c(Mg2)減小，雜鹵石的溶解平衡正向移動(dòng)，同時(shí)c(Ca2)與c(SO)均增大，從而析出CaSO4沉淀，K留在濾液中。(3)濾液中含有Ca2、OH，可先加入過量K2CO3溶液，除去Ca2，過濾后，再加入稀H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH至中性。(4)溶浸平衡向右移動(dòng)；K的溶浸速率增大。(5)CaSO4(s)COCaCO3(s)SO的平衡常數(shù)K。CaCO3(s)、CaSO4(s)分別存在溶解平衡：CaCO3(s)Ca2(aq)CO(aq)，CaSO4(s)Ca2(aq)SO(aq)，則有Ksp(CaCO3)c(Ca2)·c(CO)2.80×109，Ksp(CaSO4)c(Ca2)·c(SO)4.90×105，那么K1.75×104。答案(1)Mg(OH)2CaSO4(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2與OH結(jié)合生成Mg(OH)2沉淀，Mg2濃度減小，平衡正向移動(dòng)，K增多(3)K2CO3H2SO4(4)溶浸平衡向右移動(dòng)K的溶浸速率增大(5)CaSO4(s)COCaCO3(s)SO的平衡常數(shù)K，據(jù)Ksp(CaSO4)、Ksp(CaCO3)可知，c(SO)，c(CO)，則有K1.75×104。