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第20讲 难溶电解质的溶解平衡
教材习题回扣
1.(选修4 P67-2)下列说法中正确的是( )。
A.某物质的溶解性为难溶,则该物质不溶于水
B.不溶于水的物质溶解度为0
C.绝对不溶解的物质是不存在的
D.某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0
2.(选修4 P67-3)以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子,通过添加过量难溶电解质MnS,可使这些金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀,再经蒸发、结晶,可得纯净的MnCl2。
根据上述实验事实,可推知MnS具有的相关性质是( )。
A.具有吸附性
B.溶解度与CuS、PbS、CdS等相同
C.溶解度大于CuS、PbS、CdS
D.溶解度小于CuS、PbS、CdS
3.(选修4 P59-4)为了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的条件下加入一种试剂,过滤后,再向滤液中加入适量的盐酸,这种试剂是( )。
A.NH3·H2O B.NaOH
C.Na2CO3 D.MgCO3
能力提升训练
一、单项选择题
1.(2016年海南卷)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是( )。
A.c(CO) B.c(Mg2+)
C.c(H+) D.Ksp(MgCO3)
2.(2016年江苏常州模拟)已知25 ℃时,Ka(HF)=6.0×10-4,Ksp(MgF2)=5.0×10-11。现向1 L 0.2 mol·L-1 HF溶液中加入 1 L 0.2 mol·L-1 MgCl2溶液。下列说法中正确的是( )。
A.25 ℃时,0.1 mol·L-1 HF溶液中pH=1
B.0.2 mol·L-1 MgCl2溶液中离子浓度关系为2c(Mg2+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-)
C.2HF(aq)+Mg2+(aq)MgF2(s)+2H+(aq),该反应的平衡常数K=1.2×107
D.该反应体系中有MgF2沉淀生成
3.(2015年福建福州模拟)已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4
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)=9.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )。
A.Cl-、Br-、CrO B.CrO、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、CrO D.Br-、CrO、Cl-
4.常温下,有关物质的溶度积如表所示。
物质
CaCO3
MgCO3
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
4.96×10-9
6.82×10-6
4.68×10-6
5.61×10-12
2.64×10-39
下列有关说法不正确的是( )。
A.常温下,除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好
B.常温下,除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用Na2CO3溶液比NaOH溶液效果好
C.向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH=8时,c(Mg2+)∶c(Fe3+)=2.125×1021
D.无法利用Ca(OH)2制备NaOH
5.(2015年山东德州一模)已知难溶性物质K2SO4·MgSO4·2CaSO4在水中存在如下平衡:K2SO4·MgSO4·2CaSO4(s)2Ca2++2K++Mg2++4SO,不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系如图所示,则下列说法错误的是( )。
A.向该体系中加入饱和NaOH溶液,溶解平衡向右移动
B.向该体系中加入饱和碳酸钠溶液,溶解平衡向右移动
C.升高温度,反应速率增大,平衡向正反应方向移动
D.该平衡的Ksp=c(Ca2+)·c(K+)·c(Mg2+)·c(SO)
6.(2015年浙江校级模拟)已知T ℃时AgCl的Ksp=2×10-10,在T ℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )。
A.在T ℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-9
B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点到X点
C.在T ℃时,以0.01 mol·L-1 AgNO3溶液滴定20 mL 0.01 mol·L-1 KCl和0.01 mol·L-1的K2CrO4
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的混合溶液,Cl-先沉淀
D.在T ℃时,AgCl的溶解度大于Ag2CrO4
7.(2016届福建福州一中质检)已知Ag2SO4的Ksp为2.0×10-5,将适量Ag2SO4固体溶于100 mL水中至刚好饱和,该过程中Ag+和SO浓度随时间变化关系如下图。若t1时刻在上述体系中加入100 mL 0.020 mol·L-1 Na2SO4溶液,下列示意图中,能正确表示t1时刻后Ag+和SO浓度随时间变化关系的是( )。
A B C D
二、非选择题
8.已知常温下,Cu(OH)2的溶度积常数Ksp=2×10-20。
要使c(Cu2+)=0.2 mol·L-1的CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(使Cu2+浓度降至原来的千分之一),则应向溶液中加入NaOH溶液,使溶液的pH为________。
9.某科研小组设计出利用工业废酸(10%H2SO4)来堆浸某废弃的氧化铜锌矿的方案,实现废物综合利用,方案如下图所示。
已知:Fe(OH)2为絮状沉淀难以过滤除去,各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表所示。
离子
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe2+
6.3
9.7
Fe3+
1.5
3.2
Zn2+
6.2
8.0
请回答下列问题:
(1)氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS,在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶,则相同温度下:Ksp(CuS)______Ksp(ZnS)(填“>”“<”或“=”)。
(2)堆浸后加入Fe粉发生的反应离子方程式为:_________________、________________。
(3)加入A 物质的目的是____________________________________,物质A可使用下列物质中的________(填字母,双选)。
A.KMnO4 B.O2
C.H2O2 D.NaOH
(4)除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH,pH应控制在______________范围之间。
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(5)溶液B中主要溶质的化学式是__________。
10.(2016届湖北宜昌调研)草酸钴用途广泛,可用于指示剂和催化剂的制备。一种利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoC2O4·2H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
Mn(OH)2
完全沉淀的pH
3.7
9.6
9.2
5.2
9.8
(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是__________________。
(2)将氯气通入到热的浓氢氧化钠溶液可以来制取NaClO3,请写出该反应的离子方程式:________________________________;实验需要制取10.65 g NaClO3,需要的氯气由电解食盐水生成,若不考虑反应过程中的损失,则同时生成的氢气的体积为______________(标准状况下)。
(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系 ,如图所示。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是____________;使用萃取剂最适宜的pH是____________(填选项序号)。
A.接近2.0 B.接近3.0 C.接近5.0
(4)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11,Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后,所得滤液=________。
(5)为测定制得的无水草酸钴样品的纯度,现称取样品m g,先用适当试剂将其转化,得到纯净的草酸铵溶液,再用过量的稀硫酸酸化,用c mol·L-1高锰酸钾溶液去滴定,当溶液由________________时(填颜色变化),共用去高锰酸钾溶液V mL,计算草酸钴样品的纯度为______________。
(6)浓度均为0.1 mol·L-1的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,SO、CO、HSO、HCO浓度从大到小的顺序为__________________。
已知:H2SO3 Ka1=1.54×10-2 Ka2=1.02×10-7
H2CO3 Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11
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第20讲 难溶电解质的溶解平衡
【教材习题回扣】
1.C 2.C 3.D
【能力提升训练】
1.A 解析:含有MgCO3固体的溶液中存在溶解平衡:MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO(aq),加入少许浓盐酸,c(H+)增大,H+与CO结合为HCO或H2CO3,使c(CO)减小,溶解平衡向正反应方向移动,c(Mg2+)增大,而Ksp(MgCO3)只与温度有关。
2.D 解析:HF是弱酸,25 ℃时,0.1 mol·L-1 HF溶液中pH>1,A错误;MgCl2属于强酸弱碱盐,离子浓度关系为c(Cl-)>2c(Mg2+)>c(H+)>c(OH-),B错误;2HF(aq)+Mg2+(aq)MgF2(s)+2H+(aq),该反应的平衡常数K====7.2×103,C错误;该反应体系中c(Mg2+)·c2(F-)>Ksp(MgF2),有MgF2沉淀生成,D正确。
3.C 解析:析出沉淀时,AgCl溶液中c(Ag+)= mol·L-1= mol·
L-1=1.56×10-8 mol·L-1,
AgBr溶液中c(Ag+)== mol·L-1=7.7×10-11 mol·L-1,
Ag2CrO4溶液中c(Ag+)== mol·L-1=3×10-5 mol·L-1,
c(Ag+)越小,则越先生成沉淀,所以种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、CrO。
4.D 解析:A项中Ksp<Ksp(MgCO3),所以用NaOH溶液可使Mg2+沉淀更完全;同理可知B正确;C项中pH=8即c(OH-)=1×10-6 mol·L-1,当两种沉淀共存时,有=,代入数据,则有题中结果,C正确;D项可用下述反应实现:Ca(OH)2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaOH,D错误。
5.D 解析:加入饱和NaOH溶液,OH-和Mg2+结合生成Mg(OH)2沉淀,c(Mg2+)减小,溶解平衡右移,A项正确;加入饱和碳酸钠溶液,CO和Ca2+结合生成CaCO3沉淀,
c(Ca2+)减小,溶解平衡右移,B项正确;由图可知,升高温度,反应速率增大,且c(K+)增大,说明平衡正向移动,C项正确;该平衡的Ksp=c2(Ca2+)·c2(K+)·c(Mg2+)·c4(SO),D项错误。
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6. C 解析:Ag2CrO4的沉淀溶剂平衡为:Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO(aq),Ksp=c2(Ag+)·c(CrO)=(10-3)2×10-6=10-12,A错误;在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4仍为饱和溶液,点仍在曲线上,所以在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点,B错误;Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO)=1×10-12,Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=2.0×
10-10,以0.01 mol·L-1 AgNO3溶液滴定20 mL 0.01 mol·L-1 KCl和0.01 mol·L-1的K2CrO4的混合溶液,c(CrO)=0.01 mol·L-1,则c(Ag+)==10-5 mol·L-1;0.01 mol·L-1 KCl溶液中,c(Cl-)=0.01 mol·L-1,则c(Ag+)==2×10-8 mol·L-1,所以先析出氯化银沉淀,C正确;则S(AgCl)===1.41×10-5,而S(Ag2CrO4)==×10-4,所以在t ℃时,AgCl的溶解度小于Ag2CrO4,D错误。
7. B 解析:Ag2SO4刚好为100 mL的饱和溶液,因为c(Ag+)=0.034 mol·L-1,所以c(SO)=0.017 mol·L-1;当加入100 mL 0.020 mol·L-1 Na2SO4溶液后,c(SO)=0.0185 mol·L-1,
c(Ag+)=0.017 mol·L-1(此时Qc<Ksp)。由计算可知选B。
8.6 解析:要使铜离子浓度降至原来的千分之一,则c(Cu2+)=2×10-4 mol·L-1,
c(OH-)=10-8 mol·L-1,则pH=6。
9.(1)<
(2)Fe+2H+===Fe2++H2↑ Fe+Cu2+===Fe2++Cu(书写不分先后)
(3)将Fe2+氧化成Fe3+,以便使Fe元素形成Fe(OH)3沉淀完全分离 BC
(4)3.2~6.2 (5)(NH4)2SO4
10.(1)将Co3+、Fe3+还原
(2)3Cl2+6OH-ClO+5Cl-+3H2O 6.72 L
(3)除去Mn2+ B (4)0.7
(5)无色变为浅紫色(或紫红色),且半分钟内不变色 ×100%
(6)c(SO)>c(CO)>c(HCO)>c(HSO)
解析:(1)对比水钴矿的成分和浸出液中含有的阳离子,加入Na2SO3的目的是把Fe3+→
Fe2+、Co3+→Co2+,即将Co3+、Fe3+还原。(2)氯气在加热条件下和浓碱反应生成NaClO3,发生的离子反应方程式为3Cl2+6OH-ClO+5Cl-+3H2O。电解食盐水的反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,可建立关系式:3H2~3Cl2~NaClO3,因此生成的氢气的体积为×3×22.4 L·mol-1=6.72 L。(3)根据流程图,加入萃取剂的目的是除去Mn2+
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,根据萃取率和pH的关系,当pH=3时,Mn2+萃取率高,Co2+萃取率低。(4)====0.7。(5)根据得失电子数目守恒n(C2O)×2×1=V×10-3×c×5,解得n(C2O)=2.5×10-3×cV mol,n(CoC2O4)=n(C2O)=2.5×10-3×cV mol,纯度为×100%=×100%或%。(6)根据盐类水解的规律,越弱越水解,根据电离平衡常数,电离平衡常数越大,酸性越强,得出离子浓度大小顺序是:c(SO)>c(CO)>c(HCO)>c(HSO)。
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