难溶电解质的溶解平衡经典习题 -

一、选择题

1．在100 mL 0.01 mol·L－1 KCl溶液中，加入1 mL 0.01 mol·L－1的AgNO3溶液，下列说法正确的是(已知AgCl的Ksp＝1.8×10－10 mol2·L－2)(　　)

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

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＋＋CO＋H2O===Cu(OH)2↓＋CO2↑       次要：Cu2＋＋CO===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)23．常温下，Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度积常数依次为：Ksp(Ag2SO4)＝7.7×10－5、Ksp(AgCl)＝1.8×10－10、Ksp(AgI)＝8.3×10－17。下列有关说法中，错误的是(　　)

A．常温下，Ag2SO4、AgCl、AgI在水中的溶解能力依次减弱

B．在AgCl饱和溶液中加入NaI固体，有AgI沉淀生成

C．Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度积常数之比等于它们饱和溶液的物质的量浓度之比

D．在Ag2SO4饱和溶液中加入Na2SO4固体有Ag2SO4沉淀析出

4．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．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

5．下表为有关化合物的pKsp，pKsp＝－lgKsp。某同学设计实验如下：①向AgNO3溶液中加入适量NaX溶液，得到沉淀AgX；②向①中加NaY，则沉淀转化为AgY；③向②中加入Na2Z，沉淀又转化为Ag2Z。则表中a、b、c的大小关系为(　　)

C．c＜a＜b      D．a＋b＝c

6．工业上采用湿法炼锌过程中，以ZnSO4为主要成分的浸出液中，含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、Cl－等杂质，这些杂质对锌的电解工序有妨碍，必须事先除去。

现有下列试剂可供选择：

①酸性KMnO4溶液　②NaOH溶液　③ZnO　④H2O2溶液　⑤Zn　⑥Fe　⑦AgNO3　⑧Ag2SO4              下列说法不正确的是(　　)

A．用酸性KMnO4溶液将Fe2＋氧化成Fe3＋，再转化为Fe(OH)3沉淀除去

B．用ZnO调节浸出液的酸碱性，可使某些离子形成氢氧化物沉淀

C．在实际生产过程中，加入Ag2SO4可除去Cl－，是利用了沉淀转化的原理

D．也可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性

7．已知298 K时，Mg(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＝13.0，则下列说法不正确的是(　　)

A．所得溶液中的c(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1

B．所得溶液中由水电离产生的c(H＋)＝10－13 mol·L－1

C．所加的烧碱溶液pH＝13.0

D．所得溶液中的c(Mg2＋)＝5.6×10－10 mol·L－1

8．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的溶液中肯定不存在Ag＋

B．0.02 mol/L的AgNO3溶液与0.2 mol/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

二、非选择题

9．(1)已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，则将AgCl放在蒸馏水中形成饱和溶液，溶液中的c(Ag＋)是多少？

(2)已知Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，则将Mg(OH)2放入蒸馏水中形成饱和溶液，溶液的pH为多少？

(3)在0.01 mol·L－1的MgCl2溶液中，逐滴加入NaOH溶液，刚好出现沉淀时，溶液的pH是多少？当Mg2＋完全沉淀时，溶液的pH为多少？

10．已知：25 ℃时，Ksp(BaSO4)＝1×10－10，Ksp(BaCO3)＝1×10－9。

(1)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。胃酸酸性很强(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(用溶解平衡原理解释)__________________________________。万一误服了少量BaCO3，应尽快用大量0.5 mol/L Na2SO4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。

(2)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：________________________________。

11．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L－1)如图所示。

(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是__________。

(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH______________(填序号)。

A．＜1　　    　B．4左右　　　C．＞6

(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是_____________________________________________。

(4)已知一些难溶电解质的溶度积常数如下表：

A．NaOH　    　B．FeS　　  　C．Na2S

12．铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)，为制取纯净的CuCl2·2H2O，首先将其制成水溶液，然后按如图步骤进行提纯：

已知Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表：

(1)加入氧化剂的目的是________________________。

(2)最适合作氧化剂X的是__________。

A．K2Cr2O7　    B．NaClO　　C．H2O2　　D．KMnO4

(3)加入的物质Y是__________。

(4)若不用物质Y而是直接用碱能不能达到目的？______(填“能”或“不能”)。若能，不用回答；若不能，试解释原因______________________________________________。

(5)最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体？________(填“能”或“不能”)。若能，不用回答；若不能，回答该如何操作？________________________________________。

(6)若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙，产生的现象是_____________________。

(7)若向溶液Ⅱ中加入镁粉，产生的气体是________。试解释原因_________________。

答    案

　难溶电解质的溶解平衡

1．A　2.A　3. D　4.D

5．选B　根据沉淀的转化原理可知，溶解度小的沉淀总是向着溶解度更小的转化，再结合pKsp＝－lgKsp可知Ksp越小其pKsp越大，故B正确。

6．选A　用酸性KMnO4溶液氧化Fe2＋时，会引入K＋、Mn2＋等新的杂质，这些离子在后续反应中难以除去，影响生产。生产中应该使用H2O2溶液氧化Fe2＋，然后加入ZnO或ZnCO3调节溶液的pH，使Fe3＋等离子形成沉淀。Ag2SO4的溶解度大于AgCl，所以用Ag2SO4除去Cl－利用了沉淀转化的原理。

7．C　8.B

9．选C　由数据可知A选项正确；Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，说明AgI更难溶，B选项正确；Ksp(Ag2SO4)＝c2(Ag＋)·c(SO)，Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)，Ksp(AgI)＝c(Ag＋)·c(I－)，显然C选项错误；Ag2SO4饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)  2Ag＋(aq)＋SO(aq)，加入Na2SO4固体，SO的浓度增大，平衡逆向移动，有Ag2SO4固体析出，D选项正确。

10．选B　A项，Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀，可根据Ksp的大小比较离子浓度，Ksp[Mg(OH)2]比Ksp(MgF2)小，说明饱和Mg(OH)2溶液中的c(Mg2＋)更小；B项，因Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O，而使c(Mg2＋)增大；C项，Ksp不随浓度的改变而改变；D项加入NaF，当c(Mg2＋)·c2(F－)>Ksp(MgF2)时有MgF2析出。

11．解析：(1)BaSO4(s)  Ba2＋(aq)＋SO(aq)，由于Ba2＋、SO均不与H＋反应，无法使平衡移动。c(Ba2＋)＝＝2×10－10 mol/L。

答案：(1)对于平衡BaSO4(s)  Ba2＋(aq)＋SO(aq)，H＋不能减少Ba2＋或SO的浓度，平衡不能向溶解的方向移动

2×10－10

(2)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＋浓度减小，使CaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动

12．解析：(1)由图可知，在pH＝3时溶液中不会出现Cu(OH)2沉淀。

(2)除去Fe3＋的同时必须保证Cu2＋不能沉淀，因此pH应保持在4左右。

(3)从图示关系可看出，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，不能通过pH而达到分离的目的。

(4)要使三种离子生成沉淀，最好选择难溶于水的FeS，使三种杂质离子转化为更难溶解的金属硫化物沉淀，同时又不会引入其他离子。

答案：(1)Cu2＋　(2)B

(3)不能　Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小

(4)B

13．(1)2.0 mol/L　(2)NH4Cl

(3)n(CO2)＝＝4.00×10－2 mol，

n(MgO)＝＝5.00×10－2 mol，

n(H2O)＝

　　　 ＝5.00×10－2 mol，

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

碳式碳酸镁的化学式为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。

(4)升高

14．解析：(1)由Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH知，当Fe2＋开始沉淀时，Cu2＋已经沉淀完全；而当Fe3＋沉淀完全时，Cu2＋尚未沉淀，所以除去Cu2＋中的Fe2＋时，需将Fe2＋氧化成Fe3＋后除去。

(2)加入的氧化剂能把Fe2＋氧化成Fe3＋，同时又不能引入新杂质，所以应选用H2O2。

(3)当除去Cu2＋中的Fe3＋时，可以利用Fe3＋的水解：Fe3＋＋3H2O  Fe(OH)3＋3H＋，所以加入的物质Y应具有以下条件：①能与H＋反应，使水解平衡向正反应方向移动，从而使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去；②不能引入新杂质，满足该条件的物质Y可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。

(4)若直接加碱使Fe3＋沉淀的同时，也能使Cu2＋沉淀。

(5)若直接蒸发结晶将得不到CuCl2·2H2O晶体，因为在对CuCl2溶液蒸发的过程中，CuCl2水解产生的HCl从溶液中挥发出来，导致CuCl2水解平衡向正反应方向移动，最终得到Cu(OH)2或CuO，而得不到CuCl2·2H2O晶体。为了抑制CuCl2水解，应在HCl气流中加热蒸发结晶。

(6)在溶液Ⅱ中存在FeCl3、CuCl2的水解平衡，溶液呈酸性，加入的碳酸钙与水解产生的H＋反应，导致c(H＋)减小，水解平衡向正反应方向移动，直至反应完全，所以产生气泡和沉淀，同时碳酸钙溶解。

(7)在溶液Ⅱ中存在FeCl3、CuCl2的水解平衡，溶液呈酸性，加入的镁粉与水解产生的H＋反应，导致c(H＋)减小，水解平衡向正反应方向移动，直至反应完全，所以产生氢气和Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀。

答案：(1)将Fe2＋氧化成Fe3＋，便于生成沉淀与Cu2＋分离

(2)C

(3)CuO[Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3也可以]

(4)不能　加碱使Fe3＋沉淀的同时也能使Cu2＋沉淀

(5)不能　应在HCl气流中加热蒸发结晶

(6)碳酸钙溶解，产生气泡和沉淀

(7)氢气(H2)　镁粉与FeCl3、CuCl2水解产生的H＋反应而生成氢气