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  • 2021-08-24 发布

高中化学选修4第3章第4节 难溶电解质的溶解平衡

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2011-2012 学年高二化学选修 4(人教版)同步练习第三章 第四节 难溶电解质的溶解平衡 1. 下列说法中正确的是( ) A.饱和石灰水中加入一定量生石灰,温度明显升高,所得溶液的 pH 增大 B.AgCl 悬浊液中存在平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),往其中加入少量 NaCl 粉末,平衡向左移动,溶液中离子的总浓度会减小 C.AgCl 悬浊液中加入 KI 溶液,白色沉淀变成黄色,证明此条件下 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) D.硬水中含有较多的 Ca2+、Mg2+、HCO- 3 、SO2- 4 ,加热煮沸可以完全除去其中的 Ca2+、Mg2+ 解析:A 项中温度升高,Ca(OH)2 溶解度降低,碱性减弱,pH 减小,A 项错误;B 项中加入 NaCl, 虽然平衡左移,但加入了 NaCl 粉末会使溶液中离子的总浓度会增大,B 项错误;沉淀总是向溶解度 更小的方向转化,C 项中现象说明 AgI 的溶解度小于 AgCl,对于同类型(阴、阳离子个数分别相等) 的难溶物,Ksp 越小,溶解度越小,C 项正确;D 项加热煮沸,只能降低 Ca2+、Mg2+的浓度,而不可 能完全除去,D 项错误。 答案:C 2.下列说法正确的是( ) A.向 Na2SO4 溶液中加入过量 BaCl2 溶液,则 SO 2- 4 沉淀完全,溶液中只含 Ba2+、 Na+和 Cl-,不含 SO2- 4 B.Ksp 小的物质的溶解能力一定比 Ksp 大的物质的小 C.为减小洗涤过程中固体的损失,最好选用稀 H2SO4 代替 H2O 来洗涤 BaSO4 沉淀 D.洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好 解析:生成 BaSO4 沉淀后的溶液中仍然存在 Ba2+和 SO2- 4 ,因为有 BaSO4 的沉淀溶解平衡存在,A 不 正确;同类型物质的 Ksp 数值越小,溶解能力越小,不同类型的物质则不能直接比较,B 不正确。从 减小 BaSO4 沉淀损失的角度而言,用稀 H2SO4 洗涤效果好,因为 H2SO4 可以抑制 BaSO4 的溶解,C 正确。洗涤沉淀一般 2~3 次即可,次数过多会使沉淀溶解而减少。 答案:C 3 . 硫 酸 锶 (SrSO4) 在 水 中 的 沉 淀 溶 解 平 衡 曲 线 如 下 图 所 示 。 下 列 说 法 正 确 的 是 ( ) A.温度一定时,Ksp(SrSO4)随 c(SO2- 4 )的增大而减小 B.三个不同温度中,313 K 时 Ksp(SrSO4)最大 C.283 K 时,图中 a 点对应的溶液是饱和溶液 D.283 K 下的 SrSO4 饱和溶液升温到 363 K 后变为不饱和溶液 解析:A 项,Ksp 只与温度有关,与浓度的大小无关;283 K 时对比线上所有的点为饱和溶液,而 a 点在此温度下是不饱和溶液。D 项,283 K 下的 SrSO4 饱和溶液升温到 363 K 后,因 363 K 时的 Ksp 小于 283 K 时的 Ksp,故溶液变为过饱和溶液。 答案:B 4.往含 I-和 Cl-的稀溶液中滴入 AgNO3 溶液,沉淀的质量与加入 AgNO3 溶液体积的关系如右图所示。 则原溶液中 c(I-)/c(Cl-)的比值为( ) A.(V2-V1)/V1 B.V1/V2 C.V1/(V2-V1) D.V2/V1 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 c(I-)/c(Cl-)=V1/(V2-V1)。 答案:C 5.已知 AgCl 为难溶于水和酸的白色固体,Ag2S 为难溶于水和酸的黑色固体。向 AgCl 和水形成的悬浊 液中加入足量的 Na2S 溶液并振荡,结果白色固体完全转化为黑色固体: (1)写出白色固体转化为黑色固体的离子方程式: ________________________________________________________________________。 (2)简要说明白色固体转化为黑色固体的原因。 解析:由于 AgCl 的溶解度远大于 Ag2S 的溶解度,即 Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S),当在 AgCl 与水的悬浊 液中加入 Na2S(aq)时,对 Ag2S 来说 Qc>Ksp,所以 2Ag++S2-===Ag2S↓,使 AgCl(s) Ag++Cl- 溶解平衡向右移动,最终转化成 Ag2S。 答案:(1)2AgCl+S2-===Ag2S+2Cl- (2)因为 Ag2S 的溶解度比 AgCl 的溶解度小,根据平衡移动原理,沉淀溶解平衡向离子浓度减小的方 向移动 6. 与 c(H+)·c(OH-)=Kw 类似,FeS 饱和溶液中存在:FeS(s) Fe2+(aq)+S2-(aq), c(Fe2+)·c(S2-)=Ksp。常温下 Ksp=8.1×10-17。 (1)理论上 FeS 的溶解度为____________________________________________。 (2)又知 FeS 饱和溶液中 c(H+)与 c(S2-)之间存在以下限量关系:[c(H+)]2·c(S2-)=1.0×10-22,为了使 溶液中 c(Fe2+)达到 1 mol/L,现将适量 FeS 投入其饱和溶液中,应调节溶液中的 c(H+)为______。 解析:(1)由 FeS(s) Fe2+(aq)+S2-(aq) c(Fe2+)= Ksp= 8.1×10-17=9×10-9 mol·L-1 即 1 L 溶液中可溶解 9×10-9 mol 的 FeS(令所得溶液的密度为 1 g·cm-3) 由(100 g+S)∶S=1 000 g∶(9×10-9×88)g 所以 S=7.92×10-8 g (2)c(Fe2+)=1 mol·L-1,则 c(S2-)= Ksp c(Fe2+) =8.1×10-17 1 mol·L-1 =8.1×10-17mol·L-1,c(H+)= 1.0×10-22 8.1×10-17 =1.11×10-3 mol·L-1。 答案:(1)7.92×10-8 g (2)1.11×10-3 mol·L-1 一、选择题 1.有关 AgCl 沉淀的溶解平衡说法正确的是( ) A.AgCl 沉淀生成和沉淀溶解不断进行,但速率为 0 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 沉淀的溶解度不变 解析:溶解平衡为动态平衡,是沉淀生成的速率和沉淀溶解的速率达到相等而并非速率为 0 的状态, 物质的难溶是相对的,因此 AgCl 溶液中 Ag+、Cl-非常少,向 AgCl 沉淀中加 NaCl,增大 c(Cl-), 使平衡向逆方向移动,则溶解度减小。 答案:C 2.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( ) A.反应开始时,溶液中各离子浓度相等 B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等 C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等,且保持不变 D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解 解析:本题考查了沉淀溶解平衡的建立与特征。A 项:反应开始时,各离子的浓度没有必然的关系。 B 项正确。C 项沉淀溶解达到平衡时溶液中溶质的离子浓度保持不变,但不一定相等。D 项:沉淀溶 解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,由于固体的浓度为常数,故平衡不发生移动。 答案:B 3.一定温度下,在氢氧化钡的悬浊液中,存在氢氧化钡固体与其电离的离子间的溶解平衡关系: Ba(OH)2(s) Ba2+(aq)+2OH-(aq)。向此种悬浊液中加入少量的氧化钡粉末,下列叙述正确的是 ( ) A.溶液中钡离子数目减小 B.溶液中钡离子浓度减小 C.溶液中氢氧根离子浓度增大 D.pH 减小 解析:在 Ba(OH)2 悬浊液中,加入 BaO 粉末,使溶液中水量减少,部分 Ba2+和 OH-结合为 Ba(OH)2 固体析出,使 Ba2+、OH-数目减小,但由于温度没有改变,溶解度不变,Ba2+和 OH-的浓度不变, 溶液的 pH 不变。 答案:A 4. 纯净的 NaCl 并不潮解,但家庭所用的食盐因含有 MgCl2 杂质而易于潮解。为得到纯净的氯化钠,有 人设计这样一个实验:把买来的食盐放入纯 NaCl 的饱和溶液中一段时间,过滤即得纯净的 NaCl 固 体。对此有下列说法,其中正确的是( ) A.食盐颗粒大一些有利于提纯 B.设计实验的根据是 MgCl2 比 NaCl 易溶于水 C.设计实验的根据是 NaCl 的溶解平衡 D.在整个过程中,NaCl 的物质的量浓度会变大 解析:饱和食盐水已不再溶解食盐,但对于 MgCl2 并未达到 饱和。NaCl(s) Na+(aq)+Cl-(aq), 当 MgCl2 被溶解时,c(Cl-)增大,平衡左移,还可得到比原来更多的食盐。 答案:C 5.已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=7.8×10-13。现将 AgCl 与 AgBr 的饱和溶液等体积混合, 再加入足量浓 AgNO3 溶液,发生的反应为( ) A.只有 AgBr 沉淀 B.AgCl 和 AgBr 沉淀等量生成 C.AgCl 和 AgBr 沉淀都有,但以 AgCl 沉淀为主 D.AgCl 和 AgBr 沉淀都有,但以 AgBr 沉淀为主 解析:在 AgCl 和 AgBr 两饱 和溶液中,前者 c(Ag+)大于后者 c(Ag+),c(Cl-)>c(Br-)。当将 AgCl、 AgBr 两饱和溶液混合时,发生沉淀的转化:生成 AgBr 沉淀。当加入足量的浓 AgNO3 溶液时,AgBr 沉淀有所增多,但 AgCl 沉淀增加更多。 答案:C 6.大理石可以用作墙面、地面和厨房桌面,其主要成分是碳酸钙。食醋不慎滴在大理石桌面上,会使其 失去光泽,变得粗糙。下列能正确解释此现象的是( ) A.食醋中的水使碳酸钙溶解 B.食醋中的醋酸将碳酸钙氧化 C.食醋中的醋酸与碳酸钙反应并放出大量的二氧化碳气体 D.食醋中的醋酸与碳酸钙发生了复分解反应 解析:CaCO3 难溶于水,但能与比碳酸酸性强的酸发生复分解反应,如醋酸的酸性就比碳酸强,又 由于食醋中含醋酸的浓度很低,所以几滴食醋与大理石反应不可能放出大量的 CO2,本题实际也是 对难溶性物质的转化考查,一般来说,强酸可以与弱酸盐反应,生成相应的强酸盐和弱酸的规律, 从溶解平衡角度看,由于生成了更弱的酸,而导致平衡向溶解的方向移动。 答案:D 7.在 BaSO4 饱和溶液中,加入 Na2SO4(s),达平衡时( ) A.c(Ba2+)=c(SO2- 4 ) B.c(Ba2+)=c(SO2- 4 )=[Ksp(BaSO4)]1/2 C.c(Ba2+)≠c(SO2- 4 ),c(Ba2+)·c(SO2- 4 )=Ksp(BaSO4) D.c(Ba2+)≠c(SO2- 4 ),c(Ba2+)· c(SO2- 4 )≠Ksp(BaSO4) 解析:BaSO4 饱和溶液中存在溶解平衡,c(Ba2+)=c(SO2- 4 )且 c(Ba2+)·c(SO2- 4 )=Ksp(BaSO4)。加入 Na2SO4(s),Na2SO4 溶于水中电离出 SO 2- 4 使 c(SO2- 4 )增大,溶解平衡逆向移动,使 c(Ba2+)减小,但达 到平衡时溶度积不变,仍然有 c(Ba2+)·c(SO2- 4 )=Ksp(BaSO4)。 答案:C 8.在 100 mL 0.01 mol·L-1 KCl 溶液中,加入 1 mL 0.01 mol· L-1 AgNO3 溶液,下列说法正确的是(已知 AgCl 的 Ksp=1.8×10-10)( ) A.有 AgCl 沉淀析出 B.无 AgCl 沉淀析出 C.无法确定 D.有沉淀但不是 AgCl 解析:Qc=c(Cl-)·c(Ag+)=0.01 mol·L-1×100 101 ×0.01/101 mol·L-1≈10-6×1.8×10-10=Ksp,故有 AgCl 沉淀生成。 答案:A 9.已知 25℃时,Ka(HF)=3.6×10-4,Ksp(CaF 2)= 1.46×10-10。现向 1 L 0.2 mol·L-1 HF 溶液中加入 1 L 0.2 mol·L-1 CaCl2 溶液,则下列说法中,正确的 是( ) A.25℃时,0.1 mol·L-1 HF 溶液中 pH=1 B.Ksp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化 C.该体系中没有沉淀产生 D.该体系中 HF 与 CaCl2 反应产生沉淀 解析:两溶液混合后,c(HF)=0.1 mol·L-1,则有c(H+)·c(F-) c(HF) =[c(F-)]2 0.1 =3.6×10-4,[c(F-)]2=3.6×10 -5。c(Ca2+)=0.1 mol·L-1。[c(F-)]2·c(Ca2+)=3.6×10-6>1.46×10-10,体系中有 CaF2 沉淀析出。 答案:D 10. 已知同温度下的溶解度:Zn(OH)2>ZnS,MgCO3>Mg(OH)2。就溶解或电离出 S2- 的能力而言, FeS>H2S>CuS,则下列离子方程式错误的是( ) A.Mg2++2HCO- 3 +2Ca2++4OH-===Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O B.Cu2++H2S===CuS↓+2H+ C.Zn2++S2-+2H2O===Zn(OH)2↓+H2S↑ D.FeS+2H+===Fe2++H2S↑ 解析:因为溶解度:Zn(OH)2>ZnS,溶液中离子反应往往是生成更难溶的物质,则 Zn2+和 S2-结合时 更容易生成 ZnS,Zn2++S2-===ZnS↓,C 项错误。 答案:C 二、非选择题 11.已知 25℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20。 (1)某 CuSO4 溶液里 c(Cu2+)=0.02 mol/L,如要生成 Cu(OH)2 沉淀,应调整溶液的 pH,使之大于 ________。 (2)要使 0.2 mol·L-1 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 里加入 NaOH 溶液,使溶液的 pH 为________。 解析:(1)根据 题意:当 c(Cu2+)·c(OH-)2=2×10-20 时开始出现沉淀,则 c(OH-)= 2×10-20 c(Cu2+) = 2×10-20 0.02 =10-9 mol·L-1,c(H+)=10-5 mol·L-1,pH=5,所以要生成 Cu(OH)2 沉淀,应调整 pH≥5。 (2)要使 Cu2+浓度降至 0.2 mol·L-1/1 000=2×10-4 mol·L-1,c(OH-)= 2×10-20 2×10-4 =10-8 mol·L-1, c(H+)=10-6 mol·L-1。此时溶液的 pH=6。 答案:(1)5 (2)6 12.已知在 25℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ 均难溶于水,但存在沉淀溶解平衡。当达到平衡时,溶 液中离子浓度的乘积是一个常数(此常数用 Ksp 表示,Ksp 和水的 Kw 相似)。 如:AgX(s) Ag+(aq)+X-(aq) Ksp(A gX)===c(Ag+)·c(X-)=1.8×10-10 AgY(s) Ag+(aq)+Y-(aq) Ksp(AgY)===c(Ag+)·c(Y-)=1.0×10-12 AgZ(s) Ag+(aq)+Z-(aq) Ksp(AgZ)=c(Ag+)·c(Z-)=8.7×10-17 (1)根据以上信息,判断 AgX、AgY、AgZ 三者的溶解度(用已被溶解的溶质的物质的量/1 L 溶液表 示)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为 ________________________________________________________________________。 (2)若向 AgY 的饱和溶液中加入少量的 AgX 固体,则 c(Y-)________(填“增大”、“减小”或“不 变”)。 (3)在 25℃时,若取 0.188 g 的 AgY(相对分子质量 188)固体放入 100 mL 水中(忽略溶液体积的变化), 则溶液中 Y-的物质的量浓度为________。 (4)①由上述 Ksp 判断,在上述(3)的体系中,能否实现 AgY 向 AgZ 的转化?________,并简述理由: _________________________________________________________。 ②在上述(3)体系中,能否实现 AgY 向 AgX 的转化?________,根据你的观点选答一项。 若不能,请简述理由:________________________________________________。 若能,则实现转化的必要条件是_________________________________________。 解析:(2)由于 AgY 比 AgX 更难溶,则向 AgY 的饱和溶液中加入 AgX 固体,发生沉淀的转化,AgX(s) +Y-(aq)===AgY(s)+X-(aq),则 c(Y-)减小。 (3)25℃时,AgY 的 Ksp=1.0×10-1 2,即溶液达到饱和时,c(Ag+)=c(Y-)=1.0×10-6 mol·L-1,而将 0.188 g AgY 溶于 100 mL 水中,形成的为饱和溶液(溶质还有未溶解的),则 c(Y-)=1.0×10-6 mol·L- 1。 (4)由于 Ksp(AgZ)1.8×10-4 mol·L-1 时,即可由 AgY 向 AgX 的转化。 答案:(1)S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ) (2)减小 (3)1.0×10-6 mol·L-1 (4)①能 Ksp(AgY)=1.0×10-12>Ksp(AgZ)=8.7×10-17 ②能 当溶液中 c(X-)>1.8×10-4 mol·L-1 时,AgY 开始向 AgX 转化,若要实现 AgY 向 AgX 的转化,必须保持溶液 中的 c(X-)>1.8×10-4 mol·L-1 13.水体中重金属铅的污染问题备受关注。水溶液中铅的存在形态主要有 Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、 Pb(OH)- 3 、Pb(OH)2- 4 ,各形态的浓度分数α随溶液 pH 变化的关系如下图所示: (1)Pb(NO3)2 溶液中,c(NO- 3 ) c(Pb2+) ________2(填“>”“=”或“<”);往该溶液中滴入氯化铵溶液后, c(NO- 3 ) c(Pb2+) 增加,可能的原因是________________________________。 (2)往 Pb(NO3)2 溶液中滴入稀 NaOH 溶液,pH=8 时溶液中存在的阳离子(Na+除外)有__________,pH =9 时主要反应的离子方程式为_______________________。 (3)某课题组制备了一种新型脱铅剂,能有效去除水中的痕量铅,实验结果如下表: 离 子 Pb2+ Ca2+ Fe3+ Mn2+ Cl- 处理前浓度/(mg·L-1) 0.100 29.8 0.120 0.087 51.9 处理后浓度/(mg·L-1) 0.004 22.6 0.040 0.053 49.8 上表中除 Pb2+外,该脱铅剂对其他离子的去除效果最好的是________。 (4)如果 该脱铅剂(用 EH 表示)脱铅过程中主要发生的反应为:2EH(s)+Pb2+E2Pb(s)+2H+则脱铅的最 合适 pH 范围为( ) A.4~5 B.6~7 C.9~10 D.11~12 解析:(1)根据题中铅的多种存在方式,可知 Pb2+易水解:Pb2++H2O Pb(OH )++H+,Pb(OH)++ H2O Pb(OH)2+H+……故在 Pb(NO3)2 溶液中 c(NO- 3 )/c(Pb2+)>2,当加入 NH4Cl 后 Pb2+与 Cl-反应 先成微溶性的 PbCl2 使 Pb2+浓度降低,故 c(NO- 3 )/c(Pb2+)增加。(2)由题所给图示可知当 pH=8 时溶液 中存在的阳离子为 Pb2+、Pb(OH)+和 H+,而在 pH=9 时图中 c[Pb(OH)+]迅速降低,而 Pb(OH)2 浓度 增大,故发生的反应为 Pb(OH)++OH-===Pb(OH)2。(3)分析比较表中所给数据可知 Cu2+、Mn2+、Cl -的浓度都降低不到原浓度的 1/2,而 Fe3+却降低为原浓度的 1/3,故对 Fe3+的去除效果最好。(4)由所给平衡可知,要使脱铅效果好,铅应以 Pb2+的形式存在,pH<7,而 c(H +)增大时 2EH(s)+Pb2+ E2Pb(s)+2H+又会向逆反应方向移动,c(H+)不宜过大,所以脱铅最适宜的 pH 为 6~7。 答案:(1)> Pb2+与 Cl-反应,Pb2+浓度减少 (2)Pb2+、Pb(OH)+、H+ Pb(OH)++OH- Pb(OH)2 (3)Fe3+ (4)B 14.已知难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡: MmAn(s) mMn+(aq)+nAm-(aq) Ksp=c(Mn+)m·c(Am-)n,称为溶度积。 某学习小组欲探究 CaSO4 沉淀转化为 CaCO3 沉淀的可能性,查得如下资料:(25℃) 难溶电解质 CaCO3 CaSO4 MgCO3 Mg(OH)2 Ksp 2.8×10-9 9.1×10-6 6.8×10-6 1.8×10-11 实验步骤如下: ①往 100 mL 0.1 mol·L-1 的 CaCl2 溶液中加入 100 mL 0.1 mol ·L-1 的 Na2SO4 溶液,立即有白色沉淀生 成。 ②向上述悬浊液中加入固体 Na2CO3 3 g,搅拌,静置,沉淀后弃去上层清液。 ③再加入蒸馏水搅拌,静置,沉淀后再弃去上层清液。 ④______________________________________________________________________。 (1)由题中信息 Ksp 越大,表示电解质的溶解度越________(填“大”或“小”)。 (2)写出第②步发生反应的化学方程式:_____________________________。 (3)设计第③步的目的是________________________________________。 (4)请补充第④步操作及发生的现象:_________________________________。 解析:由 Ksp 表达式不难看出其与溶解度的关系,在硫酸钙的悬浊液中存在着:CaSO4(s) SO2- 4 (aq) +Ca2+(aq),而加入 Na2CO3 后,溶液中 CO 2- 3 浓度较大,而 CaCO3 的 Ksp 较小,故 CO 2- 3 与 Ca2+结合 生成沉淀,即 CO2- 3 +Ca2+===CaCO3。既然是探究性实验,必须验证所推测结果的正确性,故设计了 ③④步操作,即验证所得固体是否为碳酸钙。 答案:(1)大 (2)Na2CO3+CaSO4===Na2SO4+CaCO3 (3)洗去沉淀中附着的 SO2- 4 (4)向沉淀中加入足量的盐酸,沉淀完全溶解