c(Cl-)=
=
mol·L-1=1.538×10-3mol·L-1,c(Ag+)=
=
=8.125×10-3mol·L-1,由此计算c(I-)=
=
=1.5×10-6mol·L-1,则
=
≈1.02×103,D错误。
答案:
B
12.(2013年河北省唐山一中高三月考)硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如右图。
下列说法正确的是( )
A.温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(SO
)的增大而减小
B.三个不同温度中,313K时Ksp(SrSO4)最大
C.283K时,图中a点对应的溶液是饱和溶液
D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液
解析:
沉淀溶解平衡中的溶度积常数只与温度有关,与浓度改变无关;溶解度随温度变化而变化,也随离子浓度改变;硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线,纵轴是锶离子浓度的对数,横轴是硫酸根离子浓度的对数,图像分析采取定一议二的方法进行分析;A.Ksp只与温度有关与浓度无关,故A错误;B.由图像可知;B正确;C.a点在283K的下方,属于不饱和溶液,C错误;D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后会有晶体析出,还是属于饱和溶液,D错误。
故选B。
答案:
B
二、非选择题(本题包括4小题,共52分)
13.(10分)
(1)已知硫酸钡和碳酸钡的Ksp分别为1.1×10-10和5.5×10-9,用平衡移动理论解释透视用“钡餐”选硫酸钡而不选碳酸钡的理由:
______________________________________________
______________________________________________
______________________________________________。
(2)向50mL0.018mol/L的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol/L的盐酸,生成沉淀。
如果溶液中c(Ag+)与c(Cl-)乘积为一个常数:
即Ksp=1.0×10-10,试求:
①沉淀生成后溶液中c(Ag+)为
______________________________________________;
②沉淀生成后溶液的pH是
______________________________________________。
解析:
(2)反应前溶液中Ag+的物质的量为0.0009mol,Cl-的物质的量为0.001mol,反应完后剩余Cl-的物质的量为0.0001mol,由于Ksp=1.0×10-10,所以沉淀生成后溶液中c(Ag+)=
mol/L=1×10-7mol/L。
沉淀生成后溶液中c(H+)=
=0.01mol/L,pH=2。
答案:
(1)胃酸的主要成分是盐酸,若用碳酸钡作钡餐,盐酸与碳酸根离子反应生成CO2,使得碳酸钡的溶解平衡正向移动,钡离子增多,被人体吸收后导致重金属中毒;若用硫酸钡作钡餐,盐酸与之不反应,对人体比较安全
(2)①1×10-7mol/L ②2
14.(12分)pC类似pH,是指极稀溶液中溶质物质的量浓度的常用对数负值。
如某溶液溶质的浓度为1×10-3mol/L,则溶液中该溶质的pC=-lg10-3=3。
已知H2CO3溶液中存在下列平衡:
CO2+H2OH2CO3 H2CO3H++HCO
HCO
H++CO
如图为H2CO3、HCO
、CO
在加入强酸或强碱溶液后,平衡时溶液中三种成分的pCpH图。
请回答下列问题:
(1)在pH=9时,H2CO3溶液中浓度最大的含碳元素离子为________。
(2)pH<4时,溶液中H2CO3的pC总是约等于3的原因是______________。
(3)一定浓度的NaHCO3和Na2CO3混合溶液是一种“缓冲溶液”,在这种溶液中加入少量的强酸或强碱,溶液的pH变化都不大,请用离子方程式表示加入少量强碱后其pH变化不大的原因__________________。
(4)已知M2CO3为难溶物,则其Ksp的表达式为__________________;现欲将某溶液中的M+以碳酸盐(Ksp=1×10-12)的形式沉淀完全,则最后溶液中的CO
的pC最大值为________(溶液中的离子浓度小于1×10-5mol/L时,沉淀完全)。
解析:
(1)根据图像,当pH=9时,HCO
浓度最大。
(3)向NaHCO3和Na2CO3混合溶液中加入少量NaOH时,NaHCO3与NaOH反应生成Na2CO3和H2O,溶液酸碱性变化不大。
(4)M2CO3的溶解平衡为M2CO3(s)2M++CO
,所以其Ksp的表达式为Ksp=c2(M+)·c(CO
),若M2CO3沉淀完全,即M+浓度小于或等于1×10-5mol/L,而Ksp=1×10-12,求得CO
的最大值为1×10-2,则CO
的pC=2。
答案:
(1)HCO
(2)c(H+)增大后,H2CO3H++HCO
平衡向左移动放出CO2,碳酸浓度保持不变
(3)HCO
+OH-===H2O+CO
(4)Ksp=c2(M+)·c(CO
) 2
15.(16分)(2013年江苏省苏北四市高三调研)盐泥是氯碱工业中的废渣,主要含有镁、铁、铝、钙等的硅酸盐和碳酸盐。
实验室以盐泥为原料制取MgSO4·7H2O的实验过程如下:
已知:
①室温下Ksp[Mg(OH)2]=6.0×10-12。
②在溶液中,Fe2+、Fe3+、Al3+从开始沉淀到沉淀完全的pH范围依次为7.1~9.6、2.0~3.7、3.1~4.7。
③三种化合物的溶解度(S)随温度变化的曲线如图所示。
请回答下列问题:
(1)在盐泥中加入稀硫酸调pH为1~2以及煮沸的目的是________________。
(2)若室温下的溶液中Mg2+的浓度为6.0mol/L,则溶液pH≥________才可能产生Mg(OH)2沉淀。
(3)由滤液Ⅰ到滤液Ⅱ需先加入NaClO调溶液pH约为5,再趁热过滤,趁热过滤的目的是____________________________,滤渣的主要成分是________。
(4)从滤液Ⅱ中获得MgSO4·7H2O晶体的实验步骤依次为①向滤液Ⅱ中加入____________________________;②过滤,得沉淀;③_________________;④蒸发浓缩,降温结晶;⑤过滤、洗涤得产品。
(5)若获得的MgSO4·7H2O的质量为24.6g,则该盐泥中镁[以Mg(OH)2计]的百分含量约为________(MgSO4·7H2O的相对分子质量为246)。
解析:
(2)溶液中Mg2+的浓度为6.0mol/L,由Ksp[Mg(OH)2]可求得产生Mg(OH)2沉淀所需的pH。
(3)滤液Ⅰ中含有的主要离子有Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+、SO
等,加入NaClO调溶液pH约为5~6,则铁、铝元素以Fe(OH)3、Al(OH)3形式沉淀;由溶解度曲线可知,在较高温度下MgSO4·7H2O及NaCl的溶解度较大而CaSO4·2H2O溶解度小。
(4)滤液Ⅱ中含有的主要离子有Mg2+、Na+、SO
、Cl-等,向其中加入NaOH溶液,过滤,得Mg(OH)2沉淀,向沉淀中加足量稀硫酸,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤、洗涤即可得到产品。
(5)24.6gMgSO4·7H2O的物质的量为0.1mol,则29.0g盐泥中含0.1molMg(OH)2,该盐泥中含镁的百分含量约为20.0%。
答案:
(1)提高Mg2+的浸取率(合理即可)
(2)8
(3)温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底(或高温下CaSO4·2H2O溶解度小等合理答案均可)
Al(OH)3、Fe(OH)3、CaSO4·2H2O
(4)NaOH溶液 向沉淀中加足量稀硫酸(合理答案均可)
(5)20.0%
16.(14分)(2013年南京模拟)随着工业的迅速发展,产生的废水对水体的污染也日趋严重。
通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。
下表是常温下金属氢氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常数)和金属离子在某浓度下开始沉淀所需的pH(表中浓度为相应pH时溶液中有关金属离子产生沉淀的最小浓度;当溶液中金属离子浓度小于10-5mol·L-1时通常认为该离子沉淀完全)。
金属离子
Ksp
pH(10-1mol·L-1)
pH(10-5mol·L-1)
Fe3+
4.0×10-38
2.7
3.7
Cr3+
6.0×10-31
4.3
5.6
Cu2+
2.2×10-20
4.7
6.7
Ca2+
4.0×10-5
12.3
14.3
(1)某厂排出的废水中含有Cu2+和Fe3+,测得其浓度均小于0.1mol·L-1。
为除去其中的Fe3+,回收铜,需控制的pH范围是________。
(2)为了处理含有Cr2O
酸性溶液的工业废水,采用如下方法:
向废水加入适量NaCl,以Fe为电极进行电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。
①Cr2O
转变为Cr3+的离子方程式为__________________________
______________________________________________。
②pH对废水中Cr2O
去除率的影响如下图。
你认为电解过程中溶液的pH在________范围内对降低废水中的铬含量最有利,请说明理由:
____________
______________________________________________。
[注:
去除率(%)=
×100%,式中:
c0-处理前废水中Cr2O
的浓度,c-处理后废水中Cr2O
的浓度]
(3)沉淀转化在生产中也有重要应用。
例如,用Na2CO3溶液可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为较疏松而易清除的CaCO3,该沉淀转化达到平衡时,其平衡常数K=________(填数值)。
[已知Ksp(CaSO4)=9.1×10-6,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9]
解析:
(1)由所给数据可以看出,Fe3+在pH=3.7时已完全沉淀,而Cu2+在pH=4.7时才开始沉淀,所以为除去其中的Fe3+,回收铜,需控制的pH范围是3.7≤pH<4.7。
(2)①废水以Fe为电极进行电解,铁作阳极,失电子生成Fe2+:
Fe-2e-===Fe2+,Fe2+还原Cr2O
:
Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O。
②综合考虑所给信息,虽然pH越小,Cr2O
的去除率越大,但难形成Cr(OH)3沉淀从废水中分离(Cr3+在pH=4.3时才开始沉淀,在pH=5.6时完全沉淀),pH太高,Cr2O
的去除率太小,无实际意义,综合分析可知pH在4.3~5.6(或5~6)对降低废水中的铬含量最有利。
(3)由转化方程式得:
K=
=
=3.25×103。
答案:
(1)3.7≤pH<4.7
(2)①Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O ②4.3~5.6(或5~6) pH越小,Cr2O
的去除率越大,但难形成Cr(OH)3沉淀从废水中分离;pH越大,Cr2O
的去除率越小
(3)3.25×103