高考化学教材回归练习必修难溶电解质的溶解平衡 11页

8-4 难溶电解质的溶解平衡 一、选择题 1．(2011·聊城模拟)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，生成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 2．已知 CuSO4 溶液分别与 Na2CO3 溶液、Na2S 溶液的反应情况如下： (1)CuSO4＋Na2CO3 主要：Cu2＋＋CO2－ 3 ＋H2O===Cu(OH)2↓＋CO2↑ 次要：Cu2＋＋CO2－ 3 ===CuCO3↓ (2)CuSO4＋Na2S 主要：Cu2＋＋S2－===CuS↓ 次要：Cu2＋＋S2－＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2S↑ 下列几种物质的溶解度大小的比较中，正确的是( ) A．CuSCu(OH)2>CuCO3 C．Cu(OH)2>CuCO3>CuS D．Cu(OH)2Cu(OH)2，由反应(2)知 Cu(OH)2>CuS。 答案：A 3．已知某难溶电解质 A2B 的 Ksp 为 3.2×10－5，将适量 A2B 固体溶于 100mL 水中至刚好饱和，该过程 中 A＋和 B2－浓度随时间变化关系如图。若 t1 时刻在上述体系中加入 100mL 2.0mol·L－1Na2B 溶液，下列示 意图中(实线代表 B2－，虚线代表 A＋)，能正确表示 t1 时刻后 A＋和 B2－浓度随时间变化趋势的是( ) 解析：本题考查难溶电解质中离子浓度的变化。难度较大。在 A2B 固体的饱和溶液中 c(A＋)＝2c(B2－)， c2(A＋)·c(B2－)＝3.2×10－5，则有 c(A＋)＝4×10－2mol/L，c(B2－)＝2×10－2mol/L。t1 时刻向上述体系中加入 100mL 2.0mol·L－1Na2B 溶液，此时相当于先将原溶液稀释，A＋的浓度变成 2×10－2mol/L，B2－的浓度变成 1.01mol/L，Q＝c2(A＋)·c(B2－)＝(2×10－2)2×1.01＝4.04×10－4>3.2×10－5，所以会生成 A2B 沉淀，两者的浓 度会减小。 答案：A 4．(2012·郑州高三质检)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成 CuSO4 溶液，向地下 深层渗透，遇到难溶的 ZnS 或 PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是( ) A．相同温度下，CuS 的溶解度大于 PbS 的溶解度 B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性 C．CuSO4 与 ZnS 反应的离子方程式是 Cu2＋＋S2－===CuS↓ D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应 解析：A 项反应向生成更难溶物质的方向转化，故错误；铜蓝(CuS)中硫元素处于最低价态，其化合价 能升高有还原性，B 项错误；ZnS 是难溶物，不能写成 S2－，C 错误，D 正确。 答案：D 5．某温度时，Ag2SO4 在水中的沉淀溶解曲线如下图所示。该温度下，下列说法正确的是( ) A．含有大量 SO 2－ 4 的溶液中肯定不存在 Ag＋ B．0.02mol/L 的 AgNO3 溶液与 0.2mol/L 的 Na2SO4 溶液等体积混合不会生成沉淀 C．Ag2SO4 的溶度积常数(Ksp)为 1×10－3 D．a 点表示 Ag2SO4 的不饱和溶液、蒸发可以使溶液由 a 点变到 b 点 解析：由图可知 Ksp(Ag2SO4)＝c2(Ag＋)·c(SO2－ 4 )＝(2×10－2mol/L)2×5×10－2mol/L＝2×10－5mol3/L3，C 错误；B 中，c2(Ag＋)·c(SO2－ 4 )＝(0.01mol/L)2×0.1mol/L＝1×10－5mol3/L30，正、逆反应的平衡常数 K 随温度的变化 C．图丙表示 A，B 两物质的溶解度随温度变化情况，将 A，B 饱和溶液分别由 t1℃升温至 t2℃，溶质 的质量分数：B>A D．依据图丁，若除去 CuSO4 溶液中的 Fe3＋可向溶液中加入适量 CuO 至 pH 在 4 左右 解析：本题考查化学图像的识别、判断等。难度中等。 A 选项平衡时消耗二氧化氮和四氧化二氮的速率之比应该为 1:2，因此 A 点不平衡点；B 选项正反应 是吸热反应，升高温度平衡右移，平衡常数增大，同理逆反应的平衡常数随温度的升高而减小；C 选项升 高温度两溶液无晶体析出，溶质的质量分不变。 易错点拨：本题容易错选 A，要看清坐标和曲线表示的意义不是通常考生熟悉的速率—时间图像。 答案：D 8．Cu(OH)2 在水溶液中存在着如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s) Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，在常温下 Ksp ＝2×10－20。在常温下如果要生成 Cu(OH)2 沉淀，需要向 0.02mol/L 的 CuSO4 溶液中加入碱溶液来调溶液 的 pH，使溶液的 pH 大于( ) A．2 B．3 C．4 D．5 解析：由溶液积公式有，Ksp＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×10－20，若要使 0.02mol/L 的 Cu2＋沉淀，则需 c(OH －)＝1×10－9，再根据水的离子积常数得，c(H＋)＝1×10－14/1×10－9＝1×10－5mol/L，则 pH＝5。 答案：D 9．(2013·辽宁省铁岭市六校协作体高三上学期第三次联考)下列说法正确的是( ) A．在 100℃、101kPa 条件下，液态水的气化热为 40.69kJ·mol－1，则 H2O(g) H2O(l)的ΔH＝＋ 40.69kJ·mol－1 B．已知 MgCO3 的 Ksp＝6.82×10－6，则所有含有固体 MgCO3 的溶液中，都有 c(Mg2＋)＝c(CO2－ 3 )，且 c(Mg2＋)·c(CO2－ 3 )＝6.82×10－6 C．常温下，在 0.10mol·L－1 的 NH3·H2O 溶液中加入少量 NH4Cl 晶体，能使 NH3·H2O 的电离度降低， 溶液的 pH 减小 D．已知： 共价键 C—C C===C C—H H—H 键能/kJ·mol－1 348 610 413 436 答案：C 10．(2012·济高三调研)已知，常温下，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.3×10－17，下列叙述中，正 确的是( ) A．常温下，AgCl 在饱和 NaCl 溶液中的 Ksp 比在纯水中的 Ksp 小 B．向 AgCl 的悬浊液中加入 KI 溶液，沉淀由白色转化为黄色 C．将 0.001mol/L 的 AgNO3 溶液滴入 KCl 和 KI 的混合溶液中，一定先产生 AgI 沉淀 D．向 AgCl 的饱和溶液中加入 NaCl 晶体，有 AgCl 析出且溶液中 c(Ag＋)＝c(Cl－) 解析：Ksp 只是温度的函数，与离子的浓度无关，A 选项错误；碘化银的溶度积远远小于氯化银，因此 氯化银悬浊液中加入碘化钾，氯化银将转化为碘化银，沉淀由白色变为黄色，B 选项正确；因不确定 Cl－、 I－的浓度，无法判断先生成的沉淀是 AgCl 还是 AgI，C 错误；D 选项银离子浓度小于氯离子浓度，错误。 答案：B 11．硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下。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，313k 时 Ksp(SrSO4)最大 C．283k 时，图中 a 点对应的溶液是不饱和溶液 D．283k 下的 SrSO4 饱和溶液升温到 363k 后变为不饱和溶液 解析：A 项，Ksp 只与温度有关，与浓度的大小无关，A 项错误。D 项，283k 下的 SrSO4 饱和溶液升 温到 363k 后，因 363k 时的 Ksp 小于 283k 时的 Ksp，故溶液变为过饱和溶液，D 项错误。 答案：BC 12．(2012·潍坊市重点中学高三 4 月模拟)已知 298k 时，Mg(OH)2 的溶度积常数 Ksp＝5.6×10－12(MgF2 的溶度积常数 Ksp＝7.4×10－11)，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＝13.0，则下列说法不正确的是( ) A．所得溶液中 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．所得溶液中的 c(Mg2＋)＝5.6×10－10mol·L－1 D．298k 时，饱和 Mg(OH)2 溶液与饱和 MgF2 溶液相比前者的 c(Mg2＋)大 解析：pH＝13.0，c(H＋)＝1×10－13mol·L－1，A 正确；H＋是由水电离出来的，由水电离的 H＋和 OH－是 相等的，B 正确；根据 Ksp＝c(Mg2＋)×c2(OH－)推知 c(Mg2＋)＝ Ksp c2OH－ ＝5.6×10－12 10－12 ＝5.6×10－10mol·L－1，C 正确；饱和 Mg(OH)2 溶液与饱和 MgF2 溶液组成相似，故 Ksp 越大，溶解度越大，所以相比前者的 c(Mg2＋) 小，D 错。 答案：D 13．(2011·威海模拟)常温下，Ksp(CaSO4)＝9×10－6，常温下 CaSO4 在水中的沉淀溶解平衡曲线见图。 下列说法正确的是( ) A．在任何溶液中，c(Ca2＋)、c(SO2－ 4 )均相等 B．b 点将有沉淀生成，平衡后溶液中 c(SO2－ 4 )一定等于 3×10－3mol·L－1 C．a 点对应的 Ksp 等于 c 点对应的 Ksp D．d 点通过蒸发可以变到 c 点 答案：B 14．下列对水垢的主要成分是 CaCO3 和 Mg(OH)2 而不是 CaCO3 和 MgCO3 的原因的解释中正确的是 ( ) A．Mg(OH)2 的溶度积大于 MgCO3 的溶度积，且在水中发生了沉淀转化 B．MgCO3 水解转化成了更难溶的 Mg(OH)2，在水中发生了沉淀转化 C．MgCO3 电离出的 CO 2－ 3 发生水解，使水中 OH－浓度减小，对 Mg(OH)2 的沉淀溶解平衡而言，QcKsp， 生成 Mg(OH)2 沉淀 答案：C 15．(2012·哈尔滨第六中学期末)下列有关平衡常数的说法正确的是( ) A．已知 K＝ c2CO2·c6H2 c3H2O·cCH3CH2OH ，则对应的化学反应可以表示为：2CO2(g)＋6H2(g) CH3CH2OH(g) ＋3H2O(g) B．将某浓度氢氟酸溶液升高温度，氢氟酸的电离平衡常数 Ka 将变大 C．常温下，向纯水中加入碳酸钠，水的电离程度变大，KW 变大 D．化学平衡常数 K 与温度有关，随温度的升高，K 可能增大也可能减小，或者不变 解析：据化学平衡常数表达式可知化学反应方程式应表示为：CH3CH2OH(g)＋3H2O(g) 2CO2(g)＋ 6H2(g)，A 错；KW 是温度的函数，温度不变，KW 不变，C 错；温度改变，化学平衡常数 K 一定变化，D 错。 答案：B 二、非选择题 16．(2012·北京市海淀区高三第一次模拟)蛇纹石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下： Ⅰ.制取粗硫酸镁：用酸液浸泡蛇纹石矿粉，过滤；并在常温常压下结晶，制得粗硫酸镁(其中常含有 少量 Fe3＋、Al3＋、Fe2＋等杂质离子)。 Ⅱ.提纯粗硫酸镁：将粗硫酸镁在酸性条件下溶解，加入适量的 0.1mol·L－1 的 H2O2 溶液，再调节溶液 pH 至 7～8，并分离提纯。 Ⅲ.制取氢氧化镁：向步骤Ⅱ所得溶液中加入过量氨水。 已知：金属离子氢氧化物沉淀所需 pH 如下表所示。 Fe3＋ Al3＋ Fe2＋ Mg2＋ 开始沉淀时 1.5 3.3 6.5 9.4 沉淀完全时 3.7 5.2 9.7 12.4 请回答： (1)步骤Ⅱ中，可用于调节溶液 pH 至 7～8 的最佳试剂是________(填字母)。 A．MgO B．Na2CO3 C．蒸馏水 (2)工业上，常通过 H2O2 溶液滴定滴有铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}的粗硫酸镁溶液来测定粗硫酸镁中 Fe2＋ 的含量[已知[Fe(CN)3－ 6 ]遇 Fe2＋会变蓝色]。已知，测定 123g 粗硫酸镁样品所消耗的 0.1mol·L－1 的 H2O2 溶液 的体积如下表所示。 平行测定数据 平均值 实验编号 1 2 3 4 消耗 H2O2 溶液 的体积/mL 0.32 0.30 0.30 0.32 0.2 ①Fe2＋与 H2O2 溶液反应的离子方程式为____________________ ___________________________________________________________________________________________ _________________________， ②根据该表数据，可计算出 123g 粗硫酸镁样品中含 Fe2＋________mol。 (3)工业上常以 Mg2＋的转化率为考察指标，确定步骤Ⅲ制备氢氧化镁工艺过程的适宜条件。其中，反 应温度与 Mg2＋转化率的关系如图所示。 ①步骤Ⅲ中制备氢氧化镁反应的离子方程式为 ___________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________。 ②根据图中所示 50℃前温度与 Mg2＋转化率之间的关系，可判断此反应是________(填“吸热”或“放 热”)反应。 ③图中，温度高至 50℃以上 Mg2＋转化率下降的原因可能是 ________________________________________________________________________。 ④Ksp 表示沉淀溶解平衡的平衡常数。已知： Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq) Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝5.6×10－12 Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) Ksp＝c(Ca2＋)·c2(OH－)＝4.7×10－6 若用石灰乳替代氨水，________(填“能”或“不能”)制得氢氧化镁，理由是 _______________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ______________。 答案：(1)A (2)①2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O ②6.2×10－5 (3)①Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NH＋ 4 ②吸热 ③温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg2＋的转化率下降 ④能 Mg(OH)2 的溶解度小 于 Ca(OH)2 的，可发生沉淀的转化 17．(2011·宁德模拟) (1)在粗制 CuSO4·5H2O 晶体中常含有杂质 Fe2＋。在提纯时为了除去 Fe2＋，常加入合适氧化剂，使 Fe2 ＋氧化为 Fe3＋，下列物质可采用的是________。 A．KMnO4 B．H2O2 C．氯水 D．HNO3 然后再加入适当物质调整至溶液 pH＝4，使 Fe3＋转化为 Fe(OH)3，可以达到除去 Fe3＋而不损失 CuSO4 的目的，调整溶液 pH 可选用下列中的________。 A．NaOH B．NH3·H2O C．CuO D．Cu(OH)2 (2)甲同学怀疑调整至溶液 pH＝4 不一定能达到除去 Fe3＋而不损失 Cu2＋的目的，乙同学认为可以通过 计算确定，他查阅有关资料得到如下数据，常温下 Fe(OH)3 的溶度积 Ksp＝8.0×10－38，Cu(OH)2 的溶度积 Ksp＝3.0×10－20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于 1×10－5mol·L－1 时就认为沉淀完全，设溶液中 CuSO4 的浓度为 3.0mol·L－1，则 Cu(OH)2 开始沉淀时溶液的 pH 为________，Fe3＋完全沉淀时溶液的 pH 为 ________，通过计算确定上述方案________(填“可行”或“不可行”)。(提示：lg5＝0.7) 解析：(1)使 Fe2＋氧化为 Fe3＋可采用的是 H2O2，然后再加入 CuO 或 Cu(OH)2 调整至溶液 pH＝4，若使 用其他试剂，会引入杂质离子。 (2)Cu(OH)2 开始沉淀时溶液中[c(OH－)]2×3.0＝3.0×10－20，c(OH－)＝1.0×10－10mol·L－1，溶液的 pH 为 4；Fe3＋完全沉淀时[c(OH－)]3×1×10－5＝8.0×10－38，c(OH－)＝2.0×10－11mol·L－1，溶液的 pH 为 3.3；即当 Fe3＋完全沉淀时 Cu(OH)2 还未开始沉淀，方案可行。 答案：(1)B CD (2)4 3.3 可行 18．铜、硫的化合物在工农业生产中有重要应用。 (1)工业上由辉铜矿(主要成分为 Cu2S)生产铜的主要反应为：Cu2S＋O2===== 高温 2Cu＋SO2。该反应中被还 原的元素为________(填元素符号)。 (2)反应(1)中产生的 SO2 尾气可用 NaOH 溶液吸收。若用 1 L 1mol/L 的 NaOH 溶液吸收标准状况下 22.4 L SO2，反应的离子方程式是________；若所得溶液中 c(SO2－ 3 )>c(H2SO3)，溶液中各离子浓度由大到小的顺 序是__________________。 (3)某温度下 FeS、CuS 的沉淀溶解平衡曲线如图所示，纵坐标 c(M2＋)代表 Fe2＋或 Cu2＋的浓度，横坐标 c(S2－)代表 S2－的浓度。 ①在物质的量浓度相等的 Fe2＋和 Cu2＋的溶液中滴加硫化钠溶液，首先沉淀的离子为 ____________________。 ②写出工业上用 FeS 除去废水中 Cu2＋的离子方程式______________________。 (4)已知 Cu2O 可以发生如下反应：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。若检验氧化铜中含有氧化亚铜，可 选用的试剂是________(填试剂名称)，其实验现象是__________________________。 解析：(1)Cu2S 中铜的化合价是＋1 价，由方程式可知化合价降低的元素有铜和氧。 (2)NaOH 与 SO2 按物质的量之比 1:1 反应，恰好生成亚硫酸氢钠。HSO － 3 既能水解，又能电离，而 c(SO2－ 3 )>c(H2SO3)，说明 HSO － 3 的电离能力大于其水解能力，溶液呈酸性。因 H＋还来自水的电离，所以 c(Na ＋)>c(HSO－ 3 )>c(H＋)>c(SO2－ 3 )>c(OH－)>c(H2SO3)。 (3)①二者的溶度积常数表达式为：Ksp＝c(M2＋)×c(S2－)，从图示来看 Ksp(FeS)>Ksp(CuS)，所以 CuS 更 难溶。 ②难溶电解质溶解平衡总是向着更难溶的方向移动，为了不引入新的杂质，可向其中加入 FeS。 (4)根据所给反应可知，若 CuO 中含有 Cu2O，在加入酸后，除溶液为蓝色外，还会产生红色沉淀。但 是在选择酸时应注意不能使用强氧化性酸或引入 NO－ 3 。 答案：(1)Cu、O (2)SO2＋OH－===HSO－ 3 c(Na＋)>c(HSO－ 3 )>c(H＋)>c(SO2－ 3 )>c(OH－) (3)Cu2＋ FeS(s)＋Cu2＋(aq) Fe2＋(aq)＋CuS(s) (4)稀盐酸、稀硫酸或硫酸氢钠溶液等 溶液中产生红色固体(或沉淀)，溶液为蓝色 19．(2011·南通一调)以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放， 采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表。 表 1：几种砷酸盐的 Ksp 难溶物 Ksp Ca3(AsO4)2 6.8×10－19 AlAsO4 1.6×10－16 FeAsO4 5.7×10－21 表 2：工厂污染物排放浓度及允许排放标准 污染物 H2SO4 As 浓度 28.42g·L－1 1.6g·L－1 排放标准 pH 6～9 0.5mg·L－1 回答以下问题： (1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度 c(H2SO4)＝________mol·L－1。 (2)写出难溶物 Ca3(AsO4)2 的 Ksp 表达式： Ksp[Ca3(AsO4)2]＝________，若混合溶液中 Al3＋、Fe3＋的浓度均为 1.0×10－4mol·L－1，c(AsO3－ 4 )的最大 值是________mol·L－1。 (3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3，弱酸)不易沉降，可投入 MnO2 先将其氧化成五价砷 (H3AsO4，弱酸)，写出该反应的离子方程式：____________________________。 (4)在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入生石灰调节 pH 到 2，再投入生石灰将 pH 调节到 8 左右使五价砷以 Ca3(AsO4)2 形式沉降。 ①将 pH 调节到 2 时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为________； ②Ca3(AsO4)2 在 pH 调节到 8 左右才开始沉淀的原因为__________________________________。 解析：(1)c(H2SO4)＝ 28.42 g 98 g/mol 1 L ＝0.29mol/L。 (2)Ksp[Ca3(AsO4)2]＝c3(Ca2＋)·c2(AsO3－ 4 )；因为 FeAsO4 的 Ksp 比 AlAsO4 的 Ksp 小，故溶液中 AsO 3－ 4 浓度 的最大值以 FeAsO4 的 Ksp 计算，即 c(AsO3－ 4 )＝5.7×10－21 1.0×10－4 mol/L＝5.7×10－17mol/L。 (3)MnO2 作氧化剂，在酸性条件下，锰元素化合价降为＋2，则反应的离子方程式为：2H＋＋MnO2＋ H3AsO3===H3AsO4＋Mn2＋＋H2O。 (4)①将 pH 调节到 2 时废水中有大量沉淀产生，根据题目信息，沉淀不可能是 Ca3(AsO4)2，沉淀的主 要成分应为 CaSO4。②当 pH 调节到 8 左右才开始有 Ca3(AsO4)2 沉淀产生，因为 H3AsO4 是弱酸，在酸性条 件下电离产生的 AsO 3－ 4 浓度小，不能形成沉淀，当溶液的 pH 增大时，AsO 3－ 4 浓度增大而形成 Ca3(AsO4)2 沉淀。 答案：(1)0.29 (2)c3(Ca2＋)·c2(AsO3－ 4 ) 5.7×10－17 (3)2H＋＋MnO2＋H3AsO3===H3AsO4＋Mn2＋＋H2O (4)①CaSO4 ②H3AsO4 是弱酸，当溶液中 pH 调节到 8 左右时，AsO 3－ 4 浓度增大，Ca3(AsO4)2 开始沉 淀