第八章 第四讲 沉淀溶解平衡.docx

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第八章第四讲沉淀溶解平衡

第四讲沉淀溶解平衡

一、选择题

1．下列说法正确的是（　　）

A．难溶电解质作比较时，Ksp小的，溶解度一定小

B．Ksp大小取决于难溶电解质的量，所以离子浓度改变时，沉淀溶解平衡会发生移动

C．所谓沉淀完全就是用沉淀剂将溶液中某一离子完全除去

D．温度一定，当溶液中Ag＋和Cl－浓度的乘积等于Ksp时，溶液为AgCl的饱和溶液

解析Ksp是温度的函数，B错误；绝对不溶的物质不存在，C错误。

答案D

2．已知

298K时，M

g（OH）2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12，取适量的MgCl2溶液，加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13，则下列说法不正确的是（　　）

A．所得溶液中的c（H＋）＝1.0×10－13mol·L－1

B．所得溶液中由水电离产生的c（OH－）＝1.0×10－13mol·L－1

C．所加的烧碱溶液的pH＝13.0

D．所得溶液中的c（Mg2＋）＝5.6×10－10mol·L－1

解析A项，pH＝13的溶液中，c（H＋）＝10－13mol/L；B项，NaOH抑制水的电离，水电离产生的c（OH－）＝10－13mol/L；C项，因为向MgCl2溶液中加NaOH溶液后，混合溶液的pH＝13，所以所加的NaOH溶液pH＞13；D项，溶液中的c（Mg2＋）＝Ksp/c2（OH－）＝5.6×10－10mol/L。

答案C

3．有关AgCl沉淀溶解平衡的说法中，不正确的是（　　）。

A．AgCl沉淀的生成和溶解不断进行，但速率相等

B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－

C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度增大

D．向AgCl沉淀中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度降低

解析　AgCl固体在溶液中达到溶解平衡后，溶解与沉淀速率相等，但不为0，一般说来，升高温度，有利于固体物质的溶解，A、C正确；AgCl难溶于水，但溶解的部分电离出Ag＋和Cl－，B错误；向AgCl沉淀中加入NaCl固体，增大了Cl－浓度，促使溶解平衡向左移动，降低了AgCl的溶解度，D正确。

答案　B

4．将AgCl分别加入盛有：

①5mL水；②6mL0.5mol·L－1NaCl溶液；③10mL0.2mol·L－1CaCl2溶液；④50mL0.1mol·L－1盐酸的烧杯中，均有固体剩余，各溶液中c（Ag＋）从大到小的顺序排列正确的是（　　）。

A．④③②①B．②③④①C．①④③②D．①③②④

解析　根据沉淀溶解平衡，溶液中Cl－浓度越大，Ag＋浓度越小，则选项C符合题意。

答案　C

5．已知：

25℃时，Ksp[Mg（OH）2]＝5.61×10－12，Ksp（MgF2）＝7.42×10－11。

下列说法正确的是（　　）。

A．25℃时，饱和Mg（OH）2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c（Mg2＋）大

B．25℃时，在Mg（OH）2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c（Mg2＋）增大

C．25℃时，Mg（OH）2固体在20mL0.01mol·L－1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L－1NH4Cl溶液中的Ksp小

D．25℃时，在Mg（OH）2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg（OH）2不可能转化成为MgF2

答案B　

解析A项，由于Mg（OH）2的溶度积小，故其电离出的Mg2＋浓度要小一些，所以A项错。

B项，NH

可以结合Mg（OH）2电离出的OH－，从而促使Mg（OH）2的电离平衡正向移动，c（Mg2＋）增大，B项正确。

C项，Ksp仅与温度有关，故C项错。

D项，虽Mg（OH）2的Ksp较小，但二者的Ksp相近，当c（F－）较大时，仍会出现c（Mg2＋）·[c（F－）]2＞Ksp（MgF2），从而生成MgF2沉淀，故D错。

6．下列说法正确的是（　　）。

A．向饱和食盐水中加入少量的浓盐酸，看不到明显的现象

B．将硫酸铜溶液与碳酸钠溶液混合，得到的沉淀是以Cu（OH）2为主，说明了在相同条件下Cu（OH）2的溶解度比CuCO3的更小

C．在0.01mol·L－1NaCl溶液中加入少量的AgNO3溶液，有白色沉淀生成，接着向上述溶液中加入足量的浓氨水，白色沉淀不会溶解

D．CaCO3溶液的导电能力很弱，是因为CaCO3是弱电解质，存在如下电离平衡：

CaCO3Ca2＋＋CO32－

解析　A项有NaCl晶体析出，A错误；C中AgCl（s）Ag＋（aq）＋Cl－（aq），加入浓氨水后生成[Ag（NH3）2]＋，沉淀溶解平衡右移，白色沉淀会溶解，C错误；选项D中，溶液的导电性只与离子浓度和离子所带电荷有关，CaCO3溶液的导电能力很弱是因为CaCO3溶解度很小，但CaCO3是强电解质，D错误。

答案　B

7．往含I－和Cl－的稀溶液中滴入AgNO3溶液，沉淀的质量与加入AgNO3溶液体积的关系如图所示。

则原溶液中c（I－）/c（Cl－）的比值为（　　）。

A.

B.

C.

D.

解析　根据I－＋Ag＋===AgI↓（黄色），Cl－＋Ag＋===AgCl↓（白色），结合图示，可知I－、Cl－消耗AgNO3溶液的体积分别为V1、（V2－V1），因此在原溶液中

＝

。

答案　C

二、非选择题

8．以水氯镁石（主要成分为MgCl2·6H2O）为原料生产碱式碳酸镁的主要

流程如下：

（1）预氨化过程中有Mg（OH）2沉淀生成，已知常温下Mg（OH）2的Ksp＝1.8×10－11，若溶液中c（OH－）＝3.0×10－6mol·L－1，则溶液中c（Mg2＋）＝________。

（2）上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式______________________

（3）高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。

取碱式碳酸镁4.66g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。

（4）若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数________（填“升高”、“降低”或“不变”）。

解析

（1）Ksp＝c（Mg2＋）·c2（OH－），则c（Mg2＋）＝

＝

＝2.0（mol·L－1）。

（2）滤液中的溶质主要成分为NH4Cl，可根据元素守恒解答该题。

（4）Mg（OH）2·4MgCO3·4H2O中Mg的质量分数为：

×100%＝25.75%，MgCO3中Mg的质量分数为：

×100%＝28.57%，所以产品中混有MgCO3，则Mg的质量分数升高。

答案

（1）2.0mol·L－1

（2）NH4Cl

（3）n（CO2）＝

＝4.00×10－2mol

n（MgO）＝

＝5.00×10－2mol

n（H2O）＝

＝5.00×10－2mol

n（MgO）∶n（CO2）∶n（H2O）＝5.00×10－2∶4.00×10－2∶5.00×10－2＝5∶4∶5

碱式碳酸镁的化学式为Mg（OH）2·4MgCO3·4H2O。

（4）升高

9．据报道，有一种叫ThibacillusFerroxidans的细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿（CuFeS2）氧化成硫酸盐，发生的反应为：

4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2（SO4）3＋2H2O

（1）CuFeS2中Fe的化合价为＋2，上述反应中被氧化的元素是________。

（2）工业生产中利用上述反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾（CuSO4·5H2O）：

①分析下列表格（其中Ksp是相应金属氢氧化物的沉淀溶解平衡常数）：

Ksp

氢氧化物开始

沉淀时的pH

氢氧化物沉淀

完全时的pH

Fe3＋

2.6×10－39

1.9

3.2

Cu2＋

2.2×10－20

4.7

6.7

步骤一应调节溶液的pH范围是__________，请运用沉淀溶解平衡的有关理论解释加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3＋的原因________________________________________________

________________________________________________________________________。

②步骤三中的具体操作方法是_________________________________________________。

答案

（1）Fe、S或铁、硫

（2）①3.2≤pH＜4.7　加入CuO与H＋反应使c（H＋）减小，c（OH－）增大，使溶液中c（Fe3＋）·c3（OH－）＞Ksp[Fe（OH）3]，导致Fe3＋生成沉淀而除去

②蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

解析

（1）CuFeS2中Fe为＋2价，Cu为＋2价，S元素为－2价，反应后Cu元素化合价不变，Fe元素变为＋3价，S元素变为＋6价，故被氧化的元素是Fe和S。

（2）①步骤一调节溶液pH的目的是将Fe3＋全部沉淀出来，而Cu2＋不能沉淀，故应调节pH的范围为3.2≤pH＜4.7；②步骤三中是将硫酸铜溶液变为硫酸铜晶体，故采用的方法是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤。

10．食盐中的抗结剂是亚铁氰化钾，其化学式为K4[Fe（CN）6]·3H2O。

42.2gK4[Fe（CN）6]·3H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度的变化曲线）如下图所示。

试回答下列问题：

（1）试确定150℃时固体物质的化学式_________________________________

_________________________________________________________________。

（2）查阅资料知：

虽然亚铁氰化钾自身毒性很低，但其水溶液与酸反应放出极毒的氰化氢（HCN）气体；亚铁氰化钾加热至一定温度时能分解产生氰化钾（KCN）。

据此判断，烹饪食品时应注意的问题为____________________

___________________________________________________________________

________________________________________________________________。

（3）在25℃时，将amol·L－1的KCN溶液与0.01mol·L－1的盐酸等体积混合，反应达到平衡时，测得溶液pH＝7，则KCN溶液的物质的量浓度a________0.01mol·L－1（填“＞”、“＜”或“＝”）；用含a的代数式表示HCN的电离常数Ka＝__________________________________________

________________________________________________________________。

（4）在Fe2＋、Fe3＋的催化作用下，可实现2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4的转化。

已知，含SO2的废气通入含Fe2＋、Fe3＋的溶液中时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，则另一个反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

上述转化的重要意义在于___________________________________________

________________________________________________________________。

（5）已知Fe（OH）3的溶度积常数Ksp＝1.1×10－36。

室温时在FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH为3时，通过计算说明Fe3＋是否沉淀完全____________________________________________________________________________________________________________________________________。

（提示：

当某离子浓度小于10－5mol·L－1时可以认为该离子沉淀完全）

解析　

（1）对于加热失去结晶水的研究，注意开始时质量变化为失去水的质量：

K4[Fe（CN）6]·3H2O

K4[Fe（CN）6]·xH2O＋（3－x）H2O

1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3－x

0．1mol　　　　　　　　　　　　　　　　　0.3mol

x＝0

则150℃时固体物质的化学式为K4[Fe（CN）6]。

（2）为防止有毒的HCN和KCN生成，应避免与酸性物质接触和控制烹饪温度。

（3）由于KCN＋HCl===HCN＋KCl，当反应后pH＝7，则溶液中有过量的KCN，故a＞0.01mol·L－1

由溶液中电荷守恒得：

c（K＋）＋c（H＋）＝c（OH－）＋c（CN－）＋c（Cl－），又因为pH＝7，则c（H＋）＝c（OH－），故c（K＋）＝c（CN－）＋c（Cl－）＝0.5amol·L－1

由物料守恒得：

c（K＋）＝c（CN－）＋c（HCN），则c（HCN）＝c（Cl－）＝0.005mol·L－1

c（CN－）＝（0.5a－0.005）mol·L－1

平衡常数K＝c（CN－）·c（H＋）/c（HCN）＝（0.5a－0.005）×10－7/0.005mol·L－1。

答案　

（1）K4[Fe（CN）6]

（2）避免与醋等酸性物质一起烹饪；控制烹饪温度不超过400℃

（3）＞　（0.5a－0.005）×10－7/0.005mol·L－1

（4）2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO42－＋4H＋　变废为宝，消除污染

（5）c（Fe3＋）＝

＝1.1×10－3mol·L－1＞1×10－5mol·L－1，故Fe3＋没有沉淀完全

11．难溶性杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）属于“呆矿”，在水中存在如下平衡：

K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O（s）2Ca2＋（aq）＋2K＋（aq）＋Mg2＋（aq）＋4SO42－（aq）＋2H2O

为能充分利用钾资源，用饱和Ca（OH）2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾，工艺流程如下：

（1）滤渣主要成分有________和________以及未溶杂卤石。

（2）用化学平衡移动原理解释Ca（OH）2溶液能溶解杂卤石浸出K＋的原因：

________________________________________________________________________。

（3）“除杂”环节中，先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再加入________溶液调滤液pH至中性。

（4）不同温度下，K＋的浸出浓度与溶浸时间的关系如图。

由图可得，随着温度升高，①_________，

②________________________________________

________________________________________。

（5）有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂，则溶浸过程中会发生：

CaSO4（s）＋CO32－CaCO3（s）＋SO42－

已知298K时，Ksp（CaCO3）＝2.80×10－9，

Ksp（CaSO4）＝4.90×10－5，求此温度下该反应的平衡常数K（计算结果保留三位有效数字）。

解析　

（1）根据杂卤石在水中的电离平衡，可以判断滤渣应为氢氧化镁和硫酸钙。

（3）浸出液中有大量Ca2＋及OH－，可加K2CO3溶液及H2SO4溶液除杂。

（4）图中显示随着温度升高，K＋的浸出浓度增大，浸出速率加快。

答案　

（1）Mg（OH）2　CaSO4（二者位置互换也正确）

（2）加入Ca（OH）2溶液后，生成Mg（OH）2、CaSO4沉淀，溶液中Mg2＋浓度减小，使平衡右移

（3）K2CO3　H2SO4　（4）①溶浸达到平衡的时间缩短　②平衡时K＋的浸出浓度增大（其他合理答案也给分）

（5）CaSO4（s）Ca2＋（aq）＋SO42－（aq）　Ksp（CaSO4）＝c（Ca2＋）·c（SO42－）

CaCO3（s）Ca2＋（aq）＋CO32－（aq）　Ksp（CaCO3）＝c（Ca2＋）·c（CO32－）

K＝

＝

＝

＝1.75×104