课时作业16 沉淀溶解平衡的应用(word练习)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册(人教版2019）

课时作业（十六） （建议用时：40 min） （见学生用书P182） 1.下列现象不能用沉淀溶解平衡移动原理解释的是（　　） A.相同温度下，AgCl在水中的溶解度大于在氯化钠溶液中的溶解度 B.浓FeCl3溶液滴入沸水中继续加热形成红褐色透明液体 C.自然界地表层原生铜矿变成CuSO4溶液向下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝（CuS） D.加入少量AgCl固体可以除去氯化钠溶液中的少量硫化钠杂质 答案　B　 解析　B项为胶体的形成，与盐类的水解有关，不能用沉淀溶解平衡移动原理解释，B项错误。 2. T ℃时，Ksp[Cu（OH）2]＝2.2×10－20，]＝1.1×10－38。此温度下要除去CuCl2溶液中的少量FeCl3，可以边搅拌边加入一种试剂。这种试剂是（　　） A. CuO B. NaOH溶液 C.氨水 D. CuSO4溶液 答案　A　 解析　根据溶度积常数可知，氢氧化铜的溶度积大于氢氧化铁的溶度积，因此要除去混在CuCl2溶液中的FeCl3，可加入氢氧化铜粉末、CuO或CuCO3，通过调节溶液的pH，促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀而除去，且不引入新的杂质，A项正确。 3.已知：某温度时，Ksp（AgCl）＝1.8×10－10，Ksp（Ag2CrO4）＝1.1×10－12。向Cl－和Cr的浓度都为0.100 mol·L－1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液（忽略体积的变化）。下列说法中正确的是（　　） A.首先得到的沉淀是Ag2CrO4 B.首先得到的沉淀是AgCl C.同时得到AgCl与Ag2CrO4沉淀 D.将Ag2CrO4转化为AgCl比将AgCl转化为Ag2CrO4要难 答案　B　 解析　当c（Cl－）＝0.100 mol·L－1时，形成AgCl沉淀所需Ag＋的最小浓度为Ksp（AgCl）/c（Cl－）＝1.8×10－9mol·L－1；当）＝0.100 mol·L－1时，形成Ag2CrO4沉淀所需Ag＋的最小浓度为[Ksp（Ag2CrO4）/c（Cr）≈3.3×10－6 mol·L－1＞1.8×10－9 mol·L－1，所以先形成AgCl沉淀。 4.一定温度下，难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，其平衡常数Ksp＝）·cn（Bm－）称为难溶电解质的溶度积。已知下表数据： 物质 Fe（OH）2 Cu（OH）2 Fe（OH）3 Ksp（25 ℃） 8.0×10－16 2.2×10－20 4.0×10－38 完全沉淀时 的pH范围 ≥9.6 ≥6.4 ≥3 下列关于含有等物质的量的CuSO4、FeSO4、的混合溶液的说法正确的是（　　） A.向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到的是蓝色沉淀 B.该混合溶液中c（S）∶[c（Cu2＋）＋c（Fe2＋）＋c（Fe3＋）]＞5∶4 C.向该混合溶液中加入适量氯水，调节pH到4～5后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液 D.向该混合溶液中加入适量氨水，调节pH到9.6后过滤，将所得沉淀灼烧，可得到等物质的量的CuO、FeO、Fe2O3三种固体的混合物 答案　B　 解析　在滴加NaOH溶液的过程中，先生成Fe（OH）3沉淀，故最先看到的是红褐色沉淀，A项错误；假设Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋均不水解，则c（S）∶[c（Cu2＋）＋c（Fe2＋）＋c（Fe3＋）]＝5∶4，而这三种阳离子都可以水解，所以c（S）∶[c（Cu2＋）＋c（Fe2＋）＋c（Fe3＋）]＞5∶4，B项正确；氯水可将Fe2＋氧化为Fe3＋，pH＝4～5时，Fe3＋被完全沉淀，因为加入了氯水，所以还引入了Cl－，C项错误；灼烧后得不到FeO，因为在灼烧过程中，铁元素会完全转化为Fe2O3，D项错误。 5.向锅炉中注入Na2CO3浸泡液，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去，下列叙述正确的是（　　） A.温度升高，Na2CO3溶液中Kw增大，c（OH－）减小 B. CaSO4能转化为CaCO3，说明Ksp（CaCO3）＞Ksp（CaSO4） C. CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶，是因为硫酸的酸性强于盐酸 D.沉淀转化的离子方程式为C（aq）＋CaSO4（s）CaCO3（s）＋S（aq） 答案　D　 解析　温度升高，水的电离平衡H2OH＋＋OH－和C的水解平衡C＋H2OHC＋OH－，均正向移动，则Kw和c（OH－）均增大，A项错误；沉淀之间的转化符合溶解度小的电解质向溶解度更小的电解质转化，CaSO4能转化为CaCO3，说明Ksp（CaCO3）＜Ksp（CaSO4），B项错误；CaCO3与盐酸反应生成可溶性的氯化钙、水和二氧化碳，即CaCO3＋2HClCaCl2＋CO2↑＋H2O，CaSO4与盐酸不满足复分解反应进行的条件，与H2SO4、HCl的酸性强弱无关，C项错误；向锅炉中注入Na2CO3浸泡液，水垢中的CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为C（aq）＋CaSO4（s）CaCO3（s）＋S（aq），D项正确。 6.已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp（25 ℃）如表： 难溶电 解质 AgCl AgBr AgI Ag2SO4 Ag2CrO4 Ksp 1.8× 10－10 5.4× 10－13 8.5× 10－17 1.4× 10－5 1.12× 10－12 下列叙述不正确的是（　　） A.由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小 B.将等体积的4×10－3 mol·L－1的AgNO3溶液和4×10－3mol·L－1的K2CrO4溶液混合，有Ag2CrO4沉淀产生 C.向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到黄色AgBr悬浊液 D.向100 mL 0.1 mol·L－1的Na2SO4溶液中加入1 mL 0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，有白色沉淀生成 答案　D　 解析　D项，混合溶液中c（Ag＋）＝0.1 mol·L－1×≈0.001 mol·L－1，c2（Ag＋）·c（S）＝0.0012×0.1＝1×10－7＜1.4×10－5，故不会产生沉淀，错误。 7.金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质来控制溶液的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）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　　　　。 A.＜1 B.在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）要使氢氧化铜沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水生成[Cu（NH3）4]2＋，写出反应的离子方程式：　　　　。 解析　（1）由图可知，在pH＝3时溶液中不会出现Cu（OH）2沉淀，则铜元素主要以Cu2＋形式存在。（2）要除去Fe3＋的同时必须保证Cu2＋不能沉淀，因此pH应保持在4左右。（3）从图示关系可以看出，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，不能通过调节pH而达到分离的目的。（4）Cu（OH）2悬浊液中存在溶解平衡Cu（OH）2（s）Cu2＋（aq）＋2OH－（aq），加入氨水后Cu2＋与NH3结合生成难电离的[Cu（NH3）4]2＋，Cu2＋浓度降低，平衡正向移动，Cu（OH）2固体不断溶解。 答案：（1）Cu2＋　（2）B　（3）不能　Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小　（4）Cu（OH）2＋4NH3·H2O＋2OH－＋4H2O 8.Ⅰ.重金属离子对河流及海洋造成严重污染。某化工厂废水（pH＝2.0，ρ≈1 g·mL－1）中含有Ag＋、Pb2＋等重金属离子，其浓度各约为0.01 mol·L－1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子，查找有关数据如下： 难溶电解质 AgI AgOH Ag2S PbI2 Pb（OH）2 PbS Ksp 8.3× 10－17 5.6× 10－8 6.3× 10－50 7.1× 10－9 1.2× 10－15 3.4× 10－28 （1）你认为往废水中投入　　　　（填字母序号），沉淀效果最好。 A. NaOH B. Na2S C. KI D. Ca（OH）2 （2）常温下，若用生石灰处理上述废水，使溶液的pH＝8.0，此时废水中c（Pb2＋）＝　　　　 mol/L。 Ⅱ.为了研究难溶盐的沉淀溶解平衡和沉淀转化，某同学设计如下实验。回答下列问题： 步骤1：向2 mL 0.005 mol/L AgNO3溶液中加入2 mL 0.005 mol/L KSCN溶液，静置 出现白色沉淀 步骤2：取1 mL上层清液于试管中，滴加1滴2 mol/L Fe（NO3）3溶液 溶液变为红色 步骤3：向步骤2的溶液中，继续加入5滴3 mol/L AgNO3溶液 现象a，且溶液红色变浅 步骤4：向步骤1余下的浊液中加入5滴3 mol/L KI溶液 出现黄色沉淀 已知：25 ℃，Ksp（AgI，黄色）＝8.3×10－17，Ksp（AgSCN，白色）＝1.0×10－12。 （3）步骤3中现象a是　　　　。 （4）向50 mL 0.005 mol/L的AgNO3溶液中加入150 mL 0.005 mol/L的KSCN溶液，若混合后溶液体积为200 mL，则溶液中Ag＋的浓度约为　　　　mol/L。 解析　Ⅰ.（1）溶度积越小的越易转化为沉淀，由表格中的数据可知，硫化物的溶度积小，则应选择硫化钠。（2）Pb（OH）2的溶度积为1.2×10－15，pH＝8.0，c（OH－）＝10－6mol·L－1，则c（Pb2＋）＝＝＝1.2×10－3mol·L－1。Ⅱ.（3）加入硝酸银，银离子会和硫氰酸根离子反应得到AgSCN白色沉淀。（4）向50 mL 0.005 mol·L－1的AgNO3溶液中加入150 mL 0.005 mol·L－1的KSCN溶液，KSCN过量，溶液中剩余的c（SCN－）＝＝0.002 5 mol·L－1，则c（Ag＋）＝＝＝4.0×10－10 mol·L－1。 答案：（1）B　（2）1.2×10－3　（3）出现白色沉淀 （4）4.0×10－10 9.向工业废水中加入硫化物可以获得CuS、FeS纳米粒子[已知Ksp（FeS）＝6.3×10－18，Ksp（CuS）＝1.3×10－36]，下列说法正确的是（　　） A. FeS固体不能用于去除工业废水中的Cu2＋ B.向FeSO4和CuSO4混合溶液中加入Na2S溶液，当两种沉淀共存时，c（Cu2＋）∶c（Fe2＋）≈1018 C.向CuS饱和溶液中加入CuCl2固体，CuS的溶解平衡逆向移动，滤液中一定存在c（Cu2＋）＝ D.已知H2S溶液中Ka1·Ka2＝1×10－21，可判断CuS易溶于稀盐酸 答案　C　 解析　根据Ksp（CuS）＜Ksp（FeS）可知，FeS固体能用于去除工业废水中的Cu2＋，A项错误；向FeSO4和CuSO4混合溶液中加入Na2S溶液，当两种沉淀共存时，＝＝≈2.1×10－19，B项错误；CuS存在溶解平衡CuS（s）Cu2＋（aq）＋S2－（aq），向CuS饱和溶液中加入CuCl2固体，铜离子浓度增大，因此CuS的溶解平衡逆向移动，根据溶度积常数得到滤液中一定存在c（Cu2＋）＝，C项正确；若要溶解CuS＋2H＋Cu2＋＋H2S，则K＝＝＝＝1.3×10－15，平衡常数很小，反应几乎不能发生，可判断CuS难溶于稀盐酸，D项错误。 10.某化学兴趣小组进行溶解平衡相关实验，操作流程如下。下列说法正确的是（　　） 已知：常温下，Ksp（AgCl）＝1.8×10－10，Ksp（AgBr）＝5.4×10－13，Ksp（AgI）＝8.5×10－17。 A.悬浊液a中c（Br－）与悬浊液d中c（Br－）相等 B.步骤③可以证明Ksp（AgBr）＞Ksp（AgI） C.向悬浊液d中加入少量NaI溶液，沉淀颜色不变时，＝ D.向悬浊液e中滴加几滴0.1 mol·L－1 NaCl溶液，观察到黄色沉淀转化为白色沉淀 答案　C　 解析　由流程可知，得到悬浊液a中AgNO3过量，过滤得到滤液c中加入碘化银，碘离子和过量银离子会生成碘化银沉淀，溴化银沉淀b加入水得到饱和的溴化银悬浊液d。悬浊液a中AgNO3过量，存在同离子效应，溶解平衡AgBr（s）Ag＋（aq）＋Br－（aq）左移，c（Br－）降低，小于悬浊液d中c（Br－），A项错误；悬浊液a中AgNO3过量，步骤③产生的黄色沉淀是滤液c中Ag＋与I－反应生成，故不能说明Ksp（AgBr）＞Ksp（AgI），B项错误；向悬浊液d中加入少量NaI溶液，发生沉淀转化反应：AgBr（s）＋I－（aq）AgI（s）＋Br－（aq），该反应平衡常数K＝＝＝，则＝，C项正确；向滤液c中滴加几滴0.1 mol·L－1 NaI溶液，产生黄色沉淀AgI，此时悬浊液e中AgNO3仍过量，向悬浊液e中滴加几滴0.1 mol·L－1 NaCl溶液，会生成少量AgCl白色沉淀，AgI黄色沉淀不会转化，D项错误。 11.分析化学中以K2CrO4为指示剂，用AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl－，测定c（Cl－）。 已知：i. K2CrO4溶液中存在平衡：2Cr＋2H＋Cr2＋H2O ii.25 ℃时，Ksp（Ag2CrO4）＝2.0×10－12（砖红色），Ksp（AgCl）＝1.8×10－10（白色）下列分析不正确的是（　　） A.实验中先产生白色沉淀，滴定终点时产生砖红色沉淀 B.产生白色沉淀时，存在AgCl（s）Ag＋（aq）＋Cl－（aq） C.当产生砖红色沉淀时，如果c（Cr）＝5.0×10－3 mol·L－1，Cl－已沉淀完全 D.滴定时应控制溶液pH在合适范围内，若pH过低，会导致测定结果偏低 答案　D　 解析　K2CrO4为指示剂，则硝酸银应该先和氯离子反应，然后再和铬酸根离子反应，故实验中先产生白色沉淀，滴定终点时产生砖红色沉淀，A项正确；白色沉淀是氯化银，存在沉淀溶解平衡，AgCl（s）Ag＋（aq）＋Cl－（aq），B项正确；当c（Cr）＝5.0×10－3 mol·L－1时，此时c（Ag＋）＝＝＝2.0×10－5 mol·L－1，则c（Cl－）＝＝＝9×10－6 mol·L－1，则氯离子沉淀完全，C项正确；根据2Cr＋2H＋Cr2＋H2O，则滴定时若pH过低则铬酸根离子浓度低，需要更多的银离子，消耗更多的硝酸银，会导致测定结果偏高，D项错误。 12.已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如图所示，横坐标为溶液的pH，纵坐标为Zn2＋或Zn的物质的量浓度（假设Zn2＋浓度为10－5mol·L－1时，Zn2＋已沉淀完全）。下列说法不正确的是（　　） A.往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，反应的离子方程式可表示为Zn2＋＋4OH－Zn＋2H2O B.由图中数据计算可得Zn（OH）2的溶度积Ksp＝10－17 C.某废液中含Zn2＋，沉淀Zn2＋可以控制溶液pH的范围是8～12 D.向1 L 1 mol·L－1ZnCl2溶液中加入NaOH固体至pH＝6，需NaOH 0.2 mol 答案　D　 解析　当溶液pH＞12时，Zn2＋就转化成Zn，A项正确；依据pH＝7时，c（Zn2＋）＝10－3 mol·L－1计算，此时有沉淀溶解平衡存在，Ksp＝10－3×（10－7）2＝10－17，B项正确；当c（Zn2＋）＝10－5 mol·L－1时认为废液中Zn2＋已完全沉淀，所以控制pH在8～12范围内可将Zn2＋沉淀完全，C项正确；当pH＝6即c（OH－）＝10－8 mol·L－1时，由Ksp可知此时c（Zn2＋）＝0.1 mol·L－1，即有0.9 mol Zn2＋转化为Zn（OH）2，需NaOH为1.8 mol，D项错误。 13.某科研小组提出利用工业废酸（10％ H2SO4）来堆浸某废弃的氧化铜锌矿，提取锌、铜元素，实现废物综合利用，方案如图所示。已知：各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如表所示。请回答下列问题： 离子 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH Fe2＋ 6.34 9.7 Fe3＋ 1.48 3.2 Zn2＋ 6.2 8.0 （1）加入A物质的目的是　　　　，物质A可使用下列物质中的　　　　。 A. KMnO4 B. O2 C. H2O2 D. Cl2 （2）氧化铜锌矿中含有少量的CuS和ZnS，在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：Ksp（CuS）　　　　Ksp（ZnS）（选填“＞”“＜”或“＝”）。 （3）反应生成海绵铜的离子方程式：　　　　 　　　　。 （4）除铁过程中加入氨水的目的是调节溶液的pH，pH应控制在　　　　范围之间。 （5）写出NH4HCO3溶液与Zn2＋反应生成CO3的离子方程式：　　　　 　　　　。 （6）物质B可用作生产化肥，其化学式是　　　　。 解析　（1）根据表中数据可知Fe3＋容易与Zn2＋分离，所以要将Fe2＋氧化成Fe3＋，以便除去；除铁过程中加入A和氨水，使Fe2＋变成氢氧化铁沉淀，故A应为氧化剂，考虑不引入新的杂质，故选BC项。（2）相同条件下，溶解度大的物质先溶解，因在H2SO4的作用下ZnS可以溶解而CuS不溶，则相同温度下：Ksp（CuS）＜Ksp（ZnS）。（3）堆浸后溶液中有铜离子和氢离子，加入铁粉生成海绵铜的离子方程式：Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu。（4）从图表数据可知，除铁pH范围为3.2～6.2。（5）NH4HCO3溶液与Zn2＋反应生成CO3、水和二氧化碳，离子方程式：2Zn2＋＋4HCZn2（OH）2CO3↓＋H2O＋3CO2↑。（6）因所用废酸为硫酸，B又可作氮肥，所以B为（NH4）2SO4。 答案：（1）将Fe2＋氧化成Fe3＋，方便后续沉淀时除去　BC （2）＜　（3）Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu （4）3.2≤pH＜6.2或3.2～6.2 （5）2Zn2＋＋4HCZn2（OH）2CO3↓＋H2O＋3CO2↑　（6）（NH4）2SO4 学科网（北京）股份有限公司 $$