Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq),加入NH4Cl固体,因为NH
水解产生H+,H+与OH-反应使平衡正向移动,c(Fe3+)增大,B选项错误;c(H+)和c(OH-)的乘积为Kw,而Kw仅与温度有关,则C选项正确;该图为沉淀溶解平衡的曲线,则在曲线上的任意点均达到平衡,即为饱和溶液,D选项正确。
10.已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2·L-2,Ksp(AgI)=1.0×10-16mol2·L-2。
下列关于难溶物之间转化的说法中错误的是( )
A.AgCl不溶于水,不能转化为AgI
B.两种难溶物的Ksp相差越大,难溶物就越容易转化为更难溶的物质
C.AgI比AgCl更难溶于水,所以,AgCl可以转化为AgI
D.常温下,AgCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI,则NaI的浓度必须不低于
×10-11mol·L-1
[答案]A
[解析]Ksp(AgI)小于Ksp(AgCl),AgI比AgCl更难溶于水,AgCl可以转化为AgI,饱和AgCl溶液中Ag+浓度为
×10-5mol·L-1,根据Qc>Ksp,I-的浓度必须不低于
mol·L-1。
11.某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡如图所示,下列说法正确的是( )
提示:
BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq)的平衡常数Ksp=c(Ba2+)·c(SO
),称为溶度积常数。
A.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C.d点无BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
[答案]C
[解析]在温度不变时,无论是改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不能出现在曲线外的点(如b、d),A选项错误;由d点变化到c点,表示溶液中硫酸根离子浓度不变,但钡离子浓度增大,但是在蒸发时,溶液中两种离子的浓度变化有两种情况:
原溶液不饱和时要增大,都增大;原溶液饱和时,都不变,B选项错误;溶度积常数与温度有关,而与溶液中溶质的离子浓度无关,在a点和c点的溶度积常数相同,D选项错误。
12.(2011·浙江,13)海水中含有丰富的镁资源。
某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案:
模拟海水中的
离子浓度/mol·L-1
Na+
Mg2+
Ca2+
Cl-
HCO
0.439
0.050
0.011
0.560
0.001
注:
溶液中某种离子的浓度小于1.0×10-5mol·L-1,可认为该离子不存在;实验过程中,假设溶液体积不变。
Ksp,CaCO3=4.96×10-9 Ksp,MgCO3=6.82×10-6
Ksp,Ca(OH)2=4.68×10-6
Ksp,Mg(OH)2=5.61×10-12
下列说法正确的是( )
A.沉淀物X为CaCO3
B.滤液M中存在Mg2+,不存在Ca2+
C.滤液N中存在Mg2+、Ca2+
D.步骤②中若改为加入4.2gNaOH固体,沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
[答案]A
[解析]加入的氢氧化钠与碳酸氢根反应生成碳酸根,碳酸根与钙离子反应生成沉淀物碳酸钙,A项正确;c(Ca2+)·c2(OH-)=0.011mol·L-1×(10-3mol·L-1)2=1.1×10-8(mol·L-1)3<KspCa(OH)2,钙离子未沉淀,B项错误;加入pH=11的氢氧化钠溶液,溶液中镁离子浓度为:
c(Mg2+)=
=
=5.61×10-6mol·L-1,可认为镁离子沉淀完全,C项错误;加入4.2g氢氧化钠时,溶液中c(OH-)=0.105mol·L-1,c(Mg2+)·c2(OH-)=0.050mol·L-1×(0.105mol·L-1)2=5.5×10-4(mol·L-1)3>KspMg(OH)2,有氢氧化镁沉淀生成。
镁离子沉淀完全后剩余c(OH-)=0.005mol·L-1,c(Ca2+)·c2(OH-)=0.011mol·L-1×(0.005mol·L-1)2=2.75×10-8(mol·L-1)3<KspCa(OH)2,无氢氧化钙沉淀生成,D项错误。
二、非选择题(共40分)
13.(12分)某自来水中含有Ca2+、Mg2+、Na+、K+、HCO
、SO
、Cl-,长期烧煮上述自来水会在锅炉内形成水垢,锅炉水垢不仅耗费燃料,而且有烧坏锅炉的危险,因此要定期清除锅炉水垢,已知部分物质20℃时的溶解度数据有:
物质
Mg(OH)2
CaCO3
MgCO3
Ca(OH)2
CaSO4
MgSO4
溶解度(g/100gH2O)
9.0×10-4
1.5×10-3
1.0×10-2
1.7×10-1
2.0×10-1
26.7
(1)请用化学方程式表示锅炉中的水垢含有Mg(OH)2的原因:
________________________________________________________________________。
(2)锅炉中的水垢所含有的CaSO4不能直接用酸除去,需要加入试剂X,使其转化为易溶于盐酸的物质Y而除去,试剂X是________(填序号)。
A.食醋B.氯化钡
C.碳酸钠D.碳酸氢钠
CaSO4能转化为物质Y的原因是(用文字叙述)_________。
(3)除含CaSO4、Mg(OH)2外,锅炉水垢中还可能含有的物质是(写化学式)____________。
(4)水中的Ca2+、Mg2+可以用一定浓度的M溶液进行测定,M与Ca2+、Mg2+都以等物质的量进行反应,现取含Ca2+浓度为0.40g/L的自来水样10mL至锥形瓶中进行滴定,达到终点时,用去了浓度为0.01mol/L的M溶液20.00mL,则该自来水样中Mg2+的物质的量浓度是________。
[答案]
(1)Mg(HCO3)2
MgCO3↓+H2O+CO2↑,MgCO3+H2O
Mg(OH)2+CO2↑
(2)C 碳酸钙的溶解度小于硫酸钙的溶解度
(3)CaCO3、MgCO3等 (4)0.01mol/L
[解析]
(1)锅炉水垢中产生Mg(OH)2的原因是
Mg(HCO3)2
MgCO3↓+CO2↑+H2O,MgCO3+H2O===Mg(OH)2+CO2↑。
(2)水垢中含有的CaSO4不溶于酸,因CaCO3的溶解度小于CaSO4,可先将其转化为易溶于盐酸的CaCO3而除去,所用试剂为碳酸钠。
(3)锅炉水垢中除含有CaSO4、Mg(OH)2之外,还可能含有CaCO3、MgCO3等物质。
(4)该自来水中c(Ca2+)=
=0.01mol/L,所以有10mL×[0.01mol/L+c(Mg2+)]=0.01mol/L×20.00mL,c(Mg2+)=0.01mol/L。
14.(12分)以下是25℃时几种难溶电解质的溶解度:
难溶电解质
Mg(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
溶解度/g
9×10-4
1.7×10-6
1.5×10-4
3.0×10-9
在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些杂质离子。
例如:
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=4,过滤结晶即可。
请回答下列问题:
(1)上述三个除杂方案都能够达到很好效果,Fe3+、Fe2+都被转化为________________(填化学式)而除去。
(2)①中加入的试剂应该选择________________为宜,其原因是_________________________________________。
(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的离子方程式为__________。
(4)下列与③相关的叙述中,正确的是________(填字母)。
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染
B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤
C.调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中
E.在pH>4的溶液中Fe3+一定不能大量存在
[答案]
(1)Fe(OH)3
(2)氨水 不会引入新的杂质
(3)2Fe3++3Mg(OH)2===3Mg2++2Fe(OH)3
(4)ACDE
[解析]①中加入氨水,利用沉淀的生成,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀;②中加入氢氧化镁,利用沉淀的转化,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀;③中先加入H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,然后调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。
15.(16分)沉淀的生成、溶解和转化在无机物制备和提纯以及科研等领域有广泛应用。
难溶物在水中溶解达到饱和时,即建立沉淀溶解平衡,平衡常数称为溶度积(Ksp)。
已知25℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9.
(1)将浓度均为0.1mol·L-1的BaCl2溶液与Na2SO4溶液等体积混合,充分搅拌后过滤,滤液中c(Ba2+)=________mol·L-1。
取100mL滤液与100mL2mol·L-1的Na2SO4溶液混合,混合液中c(Ba2+)=________mol·L-1。
(2)医学上进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂。
胃酸很强(pH约为1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因是__________________________(用沉淀溶解平衡原理解释)。
万一误服了少量BaCO3,应尽快用大量0.5mol·L-1Na2SO4溶液给患者洗胃,如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化,残留在胃液中的Ba2+浓度仅为________mol·L-1。
(3)长期使用的锅炉需要定期除水垢,否则会降低燃料的利用率。
水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,而后用酸除去。
①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为_________________;
②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理:
__________________。
[答案]
(1)1×10-5 1×10-10
(2)对于平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq),
H+不能减小Ba2+或SO
的浓度,故平衡不能向溶解方向移动 2×10-10
(3)①CaSO4(s)+CO
(aq)===CaCO3(s)+SO
(aq)
②CaSO4存在沉淀溶解平衡,加入Na2CO3溶液后,CO
与Ca2+结合生成CaCO3沉淀,Ca2+浓度减少,使CaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动
[解析]本题考查沉淀溶解平衡。
(1)因为浓度均为0.1mol/L,则生成BaSO4沉淀,构成沉淀溶解平衡,Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)×c(SO
)=1×10-10,c(Ba2+)=1×10-5mol/L。
取100mL滤液与100mL2mol/LNa2SO4的溶液混合后,c(SO
)=1mol/L,Ksp只与温度有关,则根据Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)×c(SO
)=1×10-10可知,c(Ba2+)=1×10-10mol/L。
(2)对于平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq),H+对其没有影响;Ksp(BaSO4))=1×10-10,残留在胃液中的Ba2+浓度为2×10-10mol/L。
(3)相同条件下,CaCO3的溶解度小于CaSO4,溶液中先生成溶解度较小的沉淀。