2022屆高考化學(xué) 專題十九 Ksp的計算精準培優(yōu)專練

2022屆高考化學(xué) 專題十九 Ksp的計算精準培優(yōu)專練一Ksp的計算及應(yīng)用1判斷能否沉淀典例1等體積混合0.2mol·L1的AgNO3和NaAc溶液是否會生成AgAc沉淀？(已知AgAc的Ksp為2.3×103)【解析】c(Ag+)c(Ac)mol·L10.1mol·L1；Qcc(Ag+)×c(Ac)1.0×102>Ksp；故有AgAc沉淀生成。【答案】有AgAc沉淀生成2判斷能否沉淀完全典例2取5mL 0.002mol·L1 BaCl2與等體積的0.02mol·L1 Na2SO4的混合，是否有沉淀產(chǎn)生？若有，計算Ba2+是否沉淀完全。(該溫度下BaSO4的Ksp1.1×1010)【解析】此題中，Qcc(Ba2+)·c(SO)1×105>Ksp，故有沉淀生成。兩種溶液混合之后，SO濃度變?yōu)?×103mol·L1，根據(jù)Kspc(Ba2+)·c(SO)，計算得c(Ba2+)<1×105，故可認為Ba2+已經(jīng)沉淀完全?！敬鸢浮砍恋硗耆?計算某一離子濃度典例3已知在室溫時，Mg(OH)2的溶度積Ksp4×1012，求室溫下Mg(OH)2飽和溶液中Mg2+和OH的物質(zhì)的量濃度?！窘馕觥勘绢}根據(jù)氫氧化鎂的沉淀溶液平衡常數(shù)表達式和OH濃度和Mg2+濃度，可以直接進行計算。Mg(OH)2Mg2+2OH，設(shè)飽和溶液中c(Mg2+)x mol·L1，則c(OH)2x mol·L1。故KspMg(OH)2c(Mg2+)·c2(OH)x·(2x)24x34×1012，則x104，故c(Mg2+)1.0×104mol·L1，c(OH)2.0×104mol·L1?！敬鸢浮?.0×104mol·L1；2.0×104mol·L1。4沉淀生成和沉淀完全時pH的計算典例4已知：Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH(aq)，Kspc(Cu2+)·c2(OH)2×1020。當(dāng)溶液中各種離子的濃度冪的乘積大于溶度積時，則產(chǎn)生沉淀，反之固體溶解。（1）某CuSO4溶液里c(Cu2+)0.02mol·L1，如果生成Cu(OH)2沉淀，應(yīng)調(diào)整溶液的pH，使之大于_。（2）要使0.2mol·L1 CuSO4溶液中Cu2+沉淀較為完全(使Cu2+濃度降至原來的千分之一)，則應(yīng)向溶液里加入NaOH溶液，使溶液的pH為_?！窘馕觥浚?）根據(jù)信息，當(dāng)c(Cu2+)·c2(OH)2×1020時開始出現(xiàn)沉淀，則c(OH) mol·L1mol·L1109mol·L1，c(H+)105mol·L1，pH5，所以要生成Cu(OH)2沉淀，應(yīng)調(diào)整pH>5。(2)要使Cu2+濃度降至0.2mol·L1÷10002×104mol·L1，c(OH) mol·L1108mol·L1，c(H+)106mol·L1，此時溶液的pH6?！敬鸢浮?5判斷沉淀的順序典例5將0.001mol·L1 AgNO3溶液逐滴滴入0.001mol·L1 KCl和0.001mol·L1 K2CrO4的混合溶液中，先產(chǎn)生哪種沉淀？已知該溫度下，Ksp(AgCl)1.56×1010，Ksp(Ag2CrO4)1.12×1012【解析】開始產(chǎn)生AgCl沉淀時所需Ag濃度為c(Ag)mol·L11.56×107mol·L1；開始產(chǎn)生Ag2CrO4沉淀時所需Ag濃度為c(Ag)mol·L1mol·L13.346×105mol·L1，因此，開始沉淀Cl時所需Ag的濃度小，故先產(chǎn)生AgCl沉淀?！敬鸢浮緼gCl先沉淀6離子的分離與提純典例6常溫下，如果溶液中Fe3+和Mg2+的濃度都為0.10mol·L1，使Fe3+沉淀完全而使Mg2+不沉淀需要控制溶液pH的范圍是_。(已知：KspFe(OH)34.0×1038，KspMg(OH)21.8×1011)【解析】可以利用生成氫氧化物沉淀的方法將其分離。Fe3+沉淀完全時，c(OH)mol·L1mol·L11.5×1011mol·L1，c(H+)mol·L16.67×104mol·L1，pHlg c(H+)lg6.67×1043.2，Mg2+開始產(chǎn)生沉淀時，c(OH)mol·L1mol·L11.342×105mol·L1，c(H+)mol·L17.45×1010mol·L1，pHlgc(H+)lg7.45×10109.2，當(dāng)pH9.2時，F(xiàn)e3+早已沉淀完全，因此，只要將pH控制在3.29.2之間，即可將Fe3+和Mg2+分離開來。【答案】3.29.2二對點增分集訓(xùn)1已知：PbI2的Ksp7.0×109，將7.5×103mol·L1的KI溶液與一定濃度的Pb(NO3)2溶液按21體積混合(忽略體積變化)，則生成PbI2沉淀所需Pb(NO3)2溶液的最小濃度為（ ）A2.8×104mol·L1 B5.6×104mol·L1 C4.2×104mol·L1 D8.4×104mol·L1【解析】KI溶液與Pb(NO3)2溶液按體積比為21混合，混合后溶液體積增加，I物質(zhì)的量濃度減小為原來的，c(I)7.5×103mol·L1×5×103mol·L1；PbI2沉淀溶解平衡為PbI2(s)Pb2+2I；c(Pb2+)×c2(I)Ksp，所以c(Pb2+)2.8×104mol·L1，所以原Pb(NO3)2溶液中c(Pb2+)2.8×104 mol·L1×38.4×104 mol·L1。【答案】D2已知：25時，KspM(OH)23.2×1011，則此溫度下M(OH)2飽和溶液的pH為（ ）A10 B10+lg2 C10+2lg2 D102lg2【解析】已知Kspc(M2+)×c2(OH)，且只有M(OH)2的飽和溶液中，2c(M2+)c(OH)，設(shè)c(M2+)x，則c(OH)2x，即x×(2x)23.2×1011，解x2×104，c(OH)4×104，則c(H+)×1010 mol·L1，所以pHlg×101010+2lg 2?！敬鸢浮緾3已知Ksp(AgCl)1.56×1010，Ksp(AgBr)7.7×1013，Ksp(Ag2CrO4)9.0×1012。某溶液中含有Cl、Br和CrO，濃度均為0.010mol·L1，向該溶液中逐滴加入0.010mol·L1的AgNO3溶液時，三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序為（ ）ACl、Br、CrO BBr、Cl、CrOCCrO、Br、Cl DBr、CrO、Cl【解析】當(dāng)溶液中c(Cl)為0.01mol·L1時，產(chǎn)生沉淀AgCl時所需Ag的濃度為c(Ag)mol·L11.56×108mol·L1，同理含Br溶液中所需c(Ag)mol·L17.7×1011mol·L1，含CrO溶液中所需c(Ag) mol·L13×105 mol·L1，c(Ag)越小，則越先生成沉淀，所以三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序為Br、Cl、CrO。【答案】B4在廢水處理領(lǐng)域中，H2S或Na2S能使某些金屬離子生成極難溶的硫化物而除去。25，某溶液含0.02mol·L1 Mn2、0.1mol·L1 H2S，向該溶液中通入HCl氣體或加入NaOH固體以調(diào)節(jié)溶液pH，(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā))。當(dāng)溶液的pH5時，Mn2開始沉淀為MnS，則MnS的溶度積為（ ）(已知：H2S兩級電離常數(shù)分別為Ka11.3×107，Ka27.0×1015)A1.3×107 B7.0×1015 C9.1×1014 D1.82×1014【解析】根據(jù)公式Ka1×Ka2，故pH5時，c(S2)mol·L19.1×1013mol·L1，Ksp(MnS)c(S2)·c(Mn2)9.1×1013×0.021.82×1014。【答案】B525 CaCO3固體溶于水達飽和時物質(zhì)的量濃度是9.327×105mol·L1，則CaCO3在該溫度下的Ksp為（ ）A9.3×105 B9.7×109 C7.6×1017 D8.7×109【解析】CaCO3飽和溶液中c(Ca2)c(CO)9.327×105 mol·L1，Kspc(Ca2)·c(CO)9.327×105×9.327×1058.7×109?！敬鸢浮緿6已知Cu(OH)2在水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。某CuSO4溶液中，c(Cu2)0.02mol·L1，在常溫下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向CuSO4溶液加入堿溶液來調(diào)整pH，使溶液的pH大于（ ）A2 B3 C4 D5【解析】在常溫下如果要生成Cu(OH)2沉淀，則c(Cu2)×c2(OH)2×1020，所以c(OH) mol·L1109 mol·L1，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH大于5?！敬鸢浮緿7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，若混合溶液中Ca2、Al3、Fe3的濃度均為1.0×103 mol·L1，c(AsO)最大是（ ）難溶物KspCa3(AsO4)26.8×1019AlAsO41.6×1016FeAsO45.7×1021A5.7×1018 mol·L1 B2.6×105 mol·L1C1.6×1013 mol·L1 D5.7×1024 mol·L1【解析】若混合溶液中Ca2、Al3、Fe3的濃度均為1.0×103mol·L1，依據(jù)Ksp大小可以得到，c3(Ca2)·c2(AsO)6.8×1019；c(Al3+)·c(AsO)1.6×1016；c(Fe3)·c(AsO)5.7×1021；計算得到c(AsO)分別約為2.6×105mol·L1、1.6×1013mol·L1、5.7×1018mol·L1；所以最大值不能超過5.7×1018mol·L1?！敬鸢浮緼8已知KspFe(OH)28.0×1016，KspFe(OH)34.0×1038，常溫下，向含1.0mol Fe2(SO4)3和1.0mol FeSO4的1L酸性混合溶液中通入NH3至該溶液的pH為3時，溶液體積變化忽略不計，所得溶液中c(Fe2+)c(Fe3)的值為（ ）A21 B11 C2.5×1042 D2.5×1041【解析】pH為3時，c(OH)1011 mol·L1，則1.0 mol FeSO4溶液中c(Fe2+)×c2(OH)1022<8.0×1016，沒有沉淀生成，則c(Fe2+)1.0 mol·L1。由KspFe(OH)34.0×1038可知，c(Fe3+) mol·L14×105 mol·L1，則c(Fe2+)c(Fe3+)14×1052.5×1041?！敬鸢浮緿9請按要求回答下列問題：（1）已知25時，KspMg(OH)21.8×1011，KspCu(OH)22.2×1020。在25下，向濃度均為0.1mol·L1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成_沉淀(填化學(xué)式)，生成該沉淀的離子方程式為_。（2）25時，向0.01mol·L1的MgCl2溶液中，逐滴加入濃NaOH溶液，剛好出現(xiàn)沉淀時，溶液的pH為_；當(dāng)Mg2+完全沉淀時，溶液的pH為_(忽略溶液體積變化，已知lg2.40.4，lg7.50.9)。（3）已知25時，Ksp(AgCl)1.8×1010，則將AgCl放在蒸餾水中形成飽和溶液，溶液中的c(Ag+)約為_ mol·L1。（4）已知25時，KspFe(OH)32.79×1039，該溫度下反應(yīng)Fe(OH)3+3HFe3+3H2O的平衡常數(shù)K_。【解析】（1）Mg(OH)2、Cu(OH)2的結(jié)構(gòu)類型相同，Cu(OH)2溶度積更小，溶解度越小，加入相同的濃度的氨水，Cu(OH)2最先析出，反應(yīng)離子方程式為Cu2+2NH3·H2O=Cu(OH)2+2NH。（2）已知c(MgCl2)0.01mol·L1，逐滴加入濃NaOH溶液，當(dāng)剛好出現(xiàn)沉淀時，c(Mg2+)0.01mol·L1，故c(OH)mol·L14.2×105 mol·L1，c(H+)2.4×1010 mol·L1，故pH9.6，即當(dāng)pH9.6時，Mg(OH)2開始沉淀；一般認為溶液中離子濃度小于1.0×105 mol·L1時沉淀完全，故Mg2+完全沉淀時有c(Mg2+)1.0×105 mol·L1，故c(OH) mol·L11.34×103 mol·L1，c(H+) mol·L17.5×1012 mol·L1，故pH11.1，即當(dāng)pH11.1時，Mg(OH)2沉淀完全。（3）將AgCl放在蒸餾水中形成飽和溶液，應(yīng)滿足c(Cl)×c(Ag+)Ksp(AgCl)，則c(Cl)c(Ag)mol·L11.3×105 mol·L1。（4）KspFe(OH)3c(Fe3)×c3(OH)2.79×1039，反應(yīng)Fe(OH)3+3HFe3+H2O的平衡常數(shù)Kc(Fe3)×c3(OH)×10422.79×1039×10422.79×103。【答案】（1）Cu(OH)2Cu2+2NH3·H2O=Cu(OH)2+2NH（2）9.611.1（3）1.3×105（4）2.79×10310草酸鈷用途廣泛，可用于指示劑和催化劑制備。一種利用水鈷礦主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等制取CoC2O4工藝流程如下：已知：浸出液含有的陽離子主要有H、Co2、Fe2、Mn2、Ca2、Mg2、Al3等。部分陽離子以氫氧化物形成沉淀時溶液的pH見下表。沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2完全沉淀的pH3.79.69.25.29.8（1）萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系如圖所示。濾液中加入萃取劑的作用是_；使用萃取劑適宜的pH_(填字母)左右，其原因是_。A2.0 B3.0 C4.0（2）濾液“除鈣、鎂”是將溶液中Ca2與Mg2轉(zhuǎn)化為MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)7.35×1011、Ksp(CaF2)1.05×1010。當(dāng)加入過量NaF后，所得濾液c(Mg2)/c(Ca2)_?！窘馕觥浚?）根據(jù)流程圖可知，此時溶液中存在Mn2、Co2金屬離子；由萃取劑對金屬離子的萃取率與pH的關(guān)系可知，調(diào)節(jié)溶液pH在3.03.5之間，Mn2和Co2的萃取率相差較大，可使Mn2+萃取除去，并防止Co2轉(zhuǎn)化為Co(OH)2沉淀。（2）當(dāng)加入過量NaF后，所得濾液中c(Mg2)/c(Ca2)0.7?！敬鸢浮浚?）除去Mn2+BpH3時，Co2+溶解最少，其他離子溶解較多（2）0.711（1）硫元素有多種化合價，可形成多種化合物。H2S和SO2在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要應(yīng)用。H2S氣體溶于水形成的氫硫酸是一種二元弱酸，25時，在0.10mol·L1 H2S溶液中，通入HCl氣體或加入NaOH固體以調(diào)節(jié)溶液pH，溶液pH與c(S2)關(guān)系如圖所示(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā))。pH13時，溶液中的c(H2S)+c(HS)_mol·L1。某溶液含0.01mol·L1 Fe2+、未知濃度的Mn2+和0.10mol·L1 H2S，當(dāng)溶液pH_時，F(xiàn)e2+開始沉淀；當(dāng)Mn2+開始沉淀時，溶液中_。已知：Ksp(FeS)1.4×1019，Ksp(MnS)2.8×1013（2）已知鉬酸鈉(Na2MoO4)溶液中c(MoO)0.40mol·L1，c(CO)0.52mol·L1，由鉬酸鈉溶液制備鉬酸鈉晶體時，需加入Ba(OH)2固體以除去CO，當(dāng)BaMoO4開始沉淀時，CO的去除率為_。已知：Ksp(BaCO3)2.6×109，Ksp(BaMoO4)4.0×108，忽略溶液的體積變化【解析】（1）根據(jù)溶液pH與c(S2)關(guān)系圖pH13時，c(S2)5.7×102mol·L1，在0.10mol·L1 H2S溶液中根據(jù)硫守恒c(H2S)+c(HS)+c(S2)0.10mol·L1，所以c(H2S)+c(HS)(0.105.7×102)mol·L10.043mol·L1。當(dāng)QcKsp(FeS)時開始沉淀，所以c(S2)Ksp(FeS)/c(Fe2+)mol·L11.4×1017mol·L1，結(jié)合圖像得出此時的pH2；溶液中c(Mn2+)/c(Fe2+)Ksp(MnS)/Ksp(FeS)2.8×1013/1.4×10192×106。（2）當(dāng)BaMoO4開始沉淀時溶液中c(Ba2+)Ksp(BaMoO4)/c(MoO)mol·L11×107mol·L1，溶液中碳酸根離子濃度c(CO)Ksp(BaCO3)/c(Ba2+)2.6×102mol·L1，所以CO的去除率為×100%95%?！敬鸢浮浚?）0.04322.0×106（2）95%12（1）利用廢舊鋅鐵皮制備磁性Fe3O4膠體粒子及副產(chǎn)物ZnO的一種制備流程圖如下：已知：KspZn(OH)21.2×1017；Zn(OH)2既能溶于強酸，又能溶于強堿，還能溶于氨水，生成Zn(NH3)42。溶液A中加稀H2SO4生成Zn(OH)2的離子方程式為_。常溫下，Zn(OH)2飽和溶液中c(Zn2)3×106 mol·L1，若溶液A中加入稀H2SO4過量，會溶解產(chǎn)生的Zn(OH)2，Zn(OH)2開始溶解的pH為_，為防止Zn(OH)2溶解，可將稀H2SO4改為_。(lg20.3)（2）T時，取一定量的PbI2固體，用蒸餾水配制成飽和溶液。準確移取25.00mL PbI2飽和溶液，分次加入陽離子交換樹脂RH(發(fā)生反應(yīng)：2RH+Pb2=R2Pb+2H)中，用250mL潔凈的錐形瓶接受流出液，用蒸餾水淋洗樹脂至流出液呈中性。將洗滌液一并盛放到錐形瓶中，加入酚酞，用0.0025mol·L1的NaOH溶液滴定，重復(fù)上述操作2次，當(dāng)達到滴定終點時，平均消耗氫氧化鈉溶液20.00mL。則T時PbI2的Ksp_。（3）某MgCl2溶液的濃度為0.01mol·L1，在該溶液中滴加NaOH溶液至pH10，此時溶液中的Mg2+是否沉淀完全？_(填“是”或“否”)，此時c(Mg2)_mol·L1。(已知：KspMg(OH)21.8×1011)（4）某同學(xué)欲對用ClO2消毒過的自來水進行氯元素含量的測定(假定ClO2全部轉(zhuǎn)化為Cl)，他們進行了如下實驗：向30.00mL水樣中加幾滴K2CrO4溶液作指示劑，用0.001mol·L1 AgNO3溶液滴定，當(dāng)有磚紅色Ag2CrO4沉淀出現(xiàn)時，達滴定終點，此時用去AgNO3溶液12.12mL。水樣中Cl的物質(zhì)的量濃度是_。已知Ksp(AgCl)1.78×1010，Ksp(Ag2CrO4)2.00×1012。如在滴定終點時，測得溶液中CrO的濃度是5.0×103mol·L1。試計算此時溶液中的Cl的濃度是_?！窘馕觥浚?）溶液A為Na2ZnO2，加稀H2SO4生成Zn(OH)2的離子方程式為ZnO+2H=Zn(OH)2。常溫下，Zn(OH)2飽和溶液中c(Zn2)3×106mol·L1，則c(OH)mol·L12×106 mol·L1，c(H)×108mol·L1，pH8.3，為防止Zn(OH)2溶解，可將稀H2SO4改為弱酸，如通入二氧化碳。（2）n(H+)n(NaOH)0.0025mol·L1×20.00mL×103L·mL15.000×105mol，nPb2(aq)n(H)2.500×105mol；c(Pb2)1.000×103mol·L1，Ksp(PbI2)c(Pb2)·c2(I)4c3(Pb2+)4×(1.000×103)34.000×109。（3）溶液中c(OH)KW/c(H)1014/1010 mol·L1104mol·L1，此時的c(Mg2)KspMg(OH)2/c2(OH)mol·L11.8×103 mol·L1>105mol·L1，因此Mg2沒有沉淀完全。（4）由Ag+Cl=AgCl可知，n(Cl)12.12×0.001L×0.001mol·L112.12×106mol，所以水樣中c(Cl)4.04×104 mol·L1。當(dāng)c(CrO)5.0×103 mol·L1出現(xiàn)磚紅色沉淀時，由Ksp(Ag2CrO4)和c(CrO)5.0×103mol·L1，得c(Ag)mol·L12.00×105mol·L1，所以c(Cl)mol·L18.9×106mol·L1?！敬鸢浮浚?）ZnO+2H+=Zn(OH)28.3CO2（2）4×109（3）否1.8×103（4）4.04×104 mol·L18.9×106 mol·L1