3.4 沉淀溶解平衡 同步练习题 2023-2024学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修1

3.4 沉淀溶解平衡同步练习题 一、选择题 1．常温下，取一定量的固体配成饱和溶液，t 时刻改变某一条件，离子浓度变化如图所示。下列说法正确的是 A．常温下，的为 B．温度不变，向饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液，平衡向左移动，的浓度减小 C．温度不变，t时刻改变的条件可能是向溶液中加入了固体，的增大 D．常温下，，向的悬浊液中加入溶液，反应的平衡常数很大，反应趋于完全 2．应用下列实验装置或方案能达到实验目的的是 A．用图1装置，可证明非金属性：C1>C>Si B．用图2装置，可证明：Ksp(AgI)<Ksp(AgC1) C．用图3装置，检验氯化铵受热分解产物 D．用图4装置，制备Fe(OH)2白色沉淀 3．一定温度下，某难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡下列说法中正确的是 A．蒸发部分溶剂，溶质浓度增大 B．沉淀的速率和溶解的速率都等于0 C．再向其中加入该电解质，溶液中各种离子的浓度不变 D．该难溶电解质溶解形成的阴离子的浓度等于阳离子的浓度 4．下列说法不正确的是 A．反应MgO(s)+C(s)=Mg(s)+CO(g)在室温下不能自发进行，则该反应的∆H>0 B．向有AgCl固体的饱和溶液中加少许水，c(Ag+)和Ksp(AgCl)都不变 C．0.1 mol·L-1CH3COOH溶液加水稀释后，溶液中的值减小 D．锅炉中沉积的CaSO4可用饱和Na2CO3溶液浸泡，再将不溶物用稀盐酸溶解除去 5．下列反应对应的方程式正确的是 A．用碳酸钠溶液处理锅炉水垢(CaSO4)： B．实验室制备氢氧化铁胶体： C．明矾溶液与过量氨水混合： D．湿润的淀粉碘化钾试纸遇氯气变蓝： 6．常温下，和饱和溶液的浓度随的变化如图所示，已知，．下列说法正确的是 A．曲线a对应的是饱和溶液 B．调节为4.5可除去中的 C．酸性溶液中元素的存在形式可能为或 D．滴加溶液，可实现X到Y的转化 7．常温下，在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列判断正确的是 A．溶液从a点变化到b点，保持不变 B．在饱和溶液中加入固体，可使溶液由b点变化到d点 C．常温下，e点的溶液蒸发溶剂后可变化到c点 D．常温下， 8．在FeS悬浊液中，存在平衡FeS(s) ⇌Fe2+(aq)+S2-(aq)。欲使FeS固体质量减少，Fe2+浓度不变，可向悬浊液中加入的试剂是 A．CuSO4溶液 B．盐酸 C．蒸馏水 D．Na2S 二、填空题 9．一种磁性材料的磨削废料的主要成分是铁镍合金(含镍质量分数约21%)，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备氢氧化镍，工艺流程如下： 已知常温下Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15，该流程在“沉镍”过程中，需调节溶液pH约为___________时，Ni2+才刚好沉淀完全。(离子沉淀完全的浓度≤1.0×10-5mol/L；lg2=0.30) 10．结合水溶液中离子平衡的相关知识回答下列问题： Ⅰ.温度为 t℃时，某 NaOH 稀溶液中 c(H＋)=10-amol·L-1，c(OH-)=10-bmol·L-1，已知：a＋b=12，请回答下列问题： (1)该温度下水的离子积常数 Kw=___________。 (2)该 NaOH 溶液中由水电离出的 c(OH-)为___________。 Ⅱ.(1)某温度时，Ag2SO4 在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，计算此温度下 Ag2SO4 的溶度积常数 Ksp(Ag2SO4) =___________。 (2)某工业废水中含有 Fe2+、Cu2+、Mg2+等金属离子，且三者浓度相同。此条件下，各金属离子开始沉淀时的 pH 如下： 离子 Fe2+ Cu2+ Mg2+ pH 7.6 5.2 10.4 若采用向该溶液中滴加NaOH溶液的方法除去其中的金属离子，则先沉淀的是___________。 11．石油天然气开采和炼制过程中会产生大量含硫废水(其中S元素的主要化合价是-2价)，对设备、环境等造成严重危害。已知：H2S有剧毒；常温下溶解度为1：2.6(体积)。 (1)图为常温下H2S、HS-、S2-在水溶液中的物质的量分数随pH变化的分布曲线，回答下列问题： ①当pH≈8时，含硫废水中最主要的含硫微粒为__________。 ②NaHS溶液呈__________(填“酸性”、“碱性”或“中性”)，NaHS水解的离子方程式为：____________。 ③由图判断，NaHS在常温下发生水解的平衡常数____________。 (2)沉淀法处理含硫废水： 向pH≈8的含硫废水中加入适量Cu2+的溶液，产生黑色沉淀且溶液的pH降低。用化学平衡移动的原理解释溶液pH降低的原因：______________。 (3)氧化还原法处理含硫废水： 向pH≈8的含硫废水中加入一定浓度的Na2SO3溶液，加适量酸，溶液产生淡黄色沉淀。 ①反应的离子方程式是__________________。 ②不同pH时，硫化物去除率随时间的变化曲线如图所示。试分析本工艺选择控制体系的pH≈6，而不是去除率更高的pH=3的主要原因：__________________。 12．电解质溶液中的离子间存在多种形式的平衡。 (1)电离平衡 弱酸、弱碱的电离程度可以分别用它们的电离度(α=)或电离常数(K)来表示。常温下，实验测定的醋酸电离达到平衡时各种微粒的浓度如下表： 醋酸溶液的初始浓度： 0.100 平衡浓度/ mol·L-1 c(CH3COOH) c(CH3COO-) 1.34×10-3 c(H+) 1.34×10-3 ①该条件下醋酸的电离度α=___%。 ②该条件下醋酸的电离常数Ka=___(用科学记数法表示，保留两位有效数字)。 (2)水解平衡 ①写出Na2CO3溶于水时发生水解反应的离子方程式：____。 ②比较常温下同浓度溶液的pH：Na2CO3___ NaHCO3(选填“＞”“＜”或“＝”)。 ③常温下，浓度均为0.1 mol/L的Na2CO3和NaHCO3混合溶液中，离子浓度从大到小到顺序为___。物料守恒关系为___。 (3)沉淀溶解平衡 ①写出Mg(OH)2沉淀溶解平衡常数的表达式：_____。 ②已知常温下Mg(OH)2、Al(OH)3的溶度积常数分别为5.6×10-12和1×10-33。常温下，某溶液中c(Mg2+)=5.6 mol·L-1，欲除去该溶液中的Al3+(使其浓度小于1×10-6 mol·L-1)，需调节溶液的pH范围为___＜pH＜___。 13．钴配合物溶于热水，在冷水中微溶，可通过如下反应制备：。 具体步骤如下： Ⅰ．称取，用水溶解。 Ⅱ．分批加入后，将溶液温度降至以下，加入活性炭、浓氨水，搅拌下逐滴加入的双氧水。 Ⅲ．加热至反应。冷却，过滤。 Ⅳ．将滤得的固体转入含有少量盐酸的沸水中，趁热过滤。 Ⅴ．滤液转入烧杯，加入浓盐酸，冷却、过滤、干燥，得到橙黄色晶体。 回答下列问题： (1)步骤Ⅰ中使用的部分仪器如下。 仪器a的名称是_______。加快NH4Cl溶解的操作有_______。 (2)步骤Ⅱ中，将温度降至10℃以下以避免_______、_______；可选用_______降低溶液温度。 (3)指出下列过滤操作中不规范之处：_______。 (4)步骤Ⅳ中，趁热过滤，除掉的不溶物主要为_______。 (5)步骤Ⅴ中加入浓盐酸的目的是_______。 【参考答案】 一、选择题 1．D 解析：A．根据图像知常温下平衡时溶液中c(Pb2+)、c(I-)分别是1×10-3mol/L、2×10-3mol/L，因此PbI2的Ksp=c(Pb2+)·c2(I-)=4×10-9，故A错误； B．PbI2饱和溶液中存在平衡：PbI2(s)Pb2+(aq)＋2I-(aq)，温度不变，向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液，Pb2+浓度增大，平衡虽然逆向移动，根据勒夏特列原理，最终平衡时Pb2+浓度仍然比原平衡时大，故B错误； C．溶度积常数只与温度有关，温度不变Ksp不变，故C错误； D．该反应的平衡常数K==5×l018，平衡常数很大，反应趋于完全，故D正确； 综上所述答案为D。 2．B 解析：A.元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，稀盐酸属于无氧酸，不能比较氯元素和碳元素的非金属性强弱，故A错误； B.向硝酸银溶液中加入过量的氯化钠溶液，银离子完全生成氯化银沉淀，再向溶液中加入碘化钠溶液，氯化银白色沉淀转化为黄色的碘化银沉淀，说明Ksp(AgI)<Ksp(AgC1)，故B正确； C.氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢气体，碱石灰将氯化氢气体完全吸收，湿润的蓝色石蕊试纸无法检验氯化氢的生成，五氧化二磷将氨气吸收，湿润的酚酞试纸无法检验氨气的生成，故C错误； D.制备氢氧化亚铁沉淀时，为防止空气中氧气将氢氧化亚铁氧化，应将盛有氢氧化钠溶液的长胶头滴管插入硫酸亚铁溶液的液面下，故D错误； 故选B。 3．C 解析：A．难溶电解质达到沉淀溶解平衡后形成饱和溶液，蒸发部分溶剂同时也会有部分溶质析出，溶液仍为饱和状态，溶质浓度不变，A项错误； B．达到沉淀溶解平衡时，沉淀速率和溶解速率相等，但不等于0，是动态平衡，B项错误； C．沉淀溶解平衡中加入固体，平衡不移动，溶液中各种离子浓度不变，C项正确； D．该电解质具体化学式未知，形成的阴阳离子浓度无法比较，D项错误； 故答案为C。 4．C 解析：A．△S>0，而该反应室温下不能自发进行， ，说明反应吸热，故A正确； B．向有AgCl固体的饱和溶液中加少许水，AgCl固体会溶解一部分，溶液仍为保持饱和，c(Ag+)和Ksp(AgCl)都不变，故B正确； C．0.1mol.L CH3COOH 溶液加水稀释后，醋酸电离平衡正向移动，所以溶液中值增大，故C错误； D．难溶物CaSO4可以生成更难溶的碳酸钙沉淀，再用盐酸溶解碳酸钙，故D正确。 综上所述答案为C。 5．A 解析：A．用碳酸钠溶液处理锅炉水垢(CaSO4)，硫酸钙和碳酸根反应转化为更难溶的碳酸钙 硫酸根：，故A正确； B．实验室制备氢氧化铁胶体，只能是向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，继续煮沸至红褐色：，故B错误； C．明矾溶液与过量氨水混合，反应生成氢氧化铝沉淀：，故C错误； D．湿润的淀粉碘化钾试纸遇氯气变蓝，反应生成了单质碘：，故D错误。 综上所述，答案为A。 6．C 解析：A．两溶液中c[Cu(OH)2]=c(Cu2+)、c[Fe(OH)3]=c(Fe3+)，当c(Cu2+)= c(Fe3+)=10-5mol/L时，Cu(OH)2溶液中c(OH-)=mol/L=10-7.5mol/L，此时溶液pH=6.5；Fe(OH)3溶液中c(OH-)=mol/L=10-11mol/L，此时溶液pH=3，所以曲线a对应的是Fe(OH)3饱和溶液，A错误； B．据图可知pH为4.5时Fe3+完全沉淀，而c(Cu2+)==0.1mol/L，B错误； C．根据A计算可知当c(Cu2+)≤10-5mol/L时，pH≥6.5，所以酸性溶液中Cu元素既可能是Cu2+也可能是Cu(OH)2，C正确； D．X和Y的pH相同，而滴加NaOH溶液会使溶液碱性增强，pH变大，溶解的c[Cu(OH)2]变小，X点会向右下方移动，D错误； 综上所述答案为C。 7．A 【分析】由图可知a~b~e在曲线上，代表钙离子和硫酸根离子在不同浓度下的饱和溶液，曲线下方离子浓度不足，为的不饱和溶液，反之曲线上方代表的悬浊液. 解析：A．沉淀的溶度积只随温度的变化而变化，所以溶液从a点变化到b点温度不变，保持不变，A正确； B．在饱和溶液中加入固体，硫酸根离子浓度增大，会有沉淀析出，钙离子浓度降低，可使溶液由b点变化到e点，B错误； C．常温下，e点的溶液蒸发溶剂，会有沉淀析出，使得钙离子和硫酸根离子浓度保持不变，C错误； D．由b点可知，，D错误； 故选：A。 8．C 解析：A．加入CuSO4溶液与S2-反应生成CuS，对于平衡FeS(s) ⇌Fe2+(aq)+S2-(aq)，生成物浓度减小，平衡正向移动，FeS固体质量减少，Fe2+浓度增大，A不选； B．加入盐酸H+与S2-反应生成H2S气体，导致S2-浓度减小，平衡正向移动，FeS固体质量减少，Fe2+浓度增大，B不选； C．加入蒸馏水稀释，平衡正向移动，FeS固体质量减少，由于还是饱和溶液，则Fe2+浓度不变，C选； D．加入Na2S增大S2-浓度，生成物浓度增大，平衡逆向移动，FeS固体质量增加，Fe2+浓度减小，D不选； 故选：C。 二、填空题 9．15 【分析】磁性材料的磨削废料(含镍质量分数约21%)主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物，加入 H2SO4和 HNO3酸溶，合金中的Ni难溶于稀H2SO4，“酸溶"时除了加入稀H2SO4，还要边搅拌边缓慢加入稀 HNO3，溶解Ni反应有N2生成，过滤除去废渣，滤液中加入H2O2氧化Fe2+离子为Fe3+，加入 Na2CO3调节溶液pH除去Fe3+，过滤得到滤渣和滤液，滤液中加入H2S沉淀Cu2+离子，过滤得到滤液中加入NaF用来除去Mg和Ca2+，过滤得到滤液中主要是Ni离子，加入 NaOH 溶液沉淀Ni2+离子生成Ni(OH)2固体。 解析：Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)·c2(OH-)=2.0×10-15，则c(OH-)=(×10-5)mol·L-1，c(H+)=(×10-9)mol·L-1，pH=-lg c(H+)≈9.15，故该流程在“沉镍”过程中，需调节溶液pH约为9.15时，Ni2+才刚好沉淀完全。 10． 10-12 10-a mol/L 1.6×10-5(molL-1)3 Cu2+ 解析：(1)溶液中水的离子积Kw=c(H+)×c(OH−)=10−a×10−b=10−(a+b)=10−12；故答案为：10−12； (2)该NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度为c(NaOH)=c(OH−)=10−bmol/L，依据溶液中的离子积Kw=c(H+)×c(OH−)=10−12，该NaOH溶液中由水电离出的c水(OH−)= c水(H+)==；故答案为：10−amol/L； (3)由图象可知，当c(SO)=4×10-2mol/L时，c(Ag+)=2×10-2mol/L，则Ksp=c2(Ag+)×c(SO)=4×10-4×4×10-2= 1.6×10-5 (molL-1)3，故答案为：1.6×10-5； (4) 金属离子开始沉淀时的 pH越小，溶度积常数越小的物质越先沉淀，所以Cu2+先沉淀，故答案为：Cu2+。 11．(1) HS- 碱性 (2)含硫废水中存在HS− ⇌H++S2−，加入适量Cu2+的溶液，S2−+Cu2+== CuS↓，c (S2−)减小，使HS−的电离平衡正向移动，c (H+)增大，溶液的pH降低 (3) 2HS−++4H+ == 3S↓+3H2O pH＜5时，溶液中-2价S元素主要以H2S的形式存在，常温下H2S的溶解度为1∶2.6，酸性强使H2S更易逸出，H2S有剧毒会污染环境 解析：（1）①随着溶液碱性逐渐增强，H2S的电离程度越来越大，由此从左至右对应曲线中，逐渐减小的为H2S，先增大后减小的为HS-，最右侧逐渐增大的为S2-，当pH≈8时，含硫废水中最主要的含硫微粒为HS-，故为：HS-； ②由图可知，当溶液中溶质为NaHS时，溶液pH约为10，溶液显碱性，故为：碱性； ③HS-为H2S对应的酸，由此HS-水解的离子方程式为； ④，，由图可知当pH=6.9时H2S与HS-在水溶液中的物质的量分数相同，，故为：； （2）当pH≈8时，含硫废水中最主要的含硫(-2价)微粒是HS−，则含硫废水中存在，加入适量Cu2+的溶液，发生反应S2−+Cu2+== CuS↓，生成CuS黑色沉淀，c(S2−)减小，使HS−的电离平衡正向移动，c(H+)增大，溶液的pH降低； （3）①HS−与在酸性环境下发生归中反应生成S单质，反应的离子方程式是2HS−++4H+ == 3S↓+3H2O； ②pH＜5时，溶液中-2价S元素主要以H2S的形式存在，常温下H2S的溶解度为1∶2.6，酸性强使H2S更易逸出，H2S有剧毒会污染环境。 12．34 1.8×10-5 +H2O⇌+OH- ＞ c(Na+)＞c()＞c()＞c(OH-)＞c(H+) 2c(Na+)=3[c(H2CO3)+c()+c()] Ksp=c(Mg2+)·c2(OH-) 5 8 解析：(1)①醋酸在溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO-+H+，电离产生的CH3COO-离子浓度等于电离的醋酸分子的浓度，故醋酸的电离平衡常数K=； ②电离平衡常数是弱电解质达到电离平衡时，电离产生的离子浓度的乘积与未电离产生的电解质分子浓度的比，则常数在该条件下的电离平衡常数K=； (2)①Na2CO3是强碱弱酸盐，溶于水电离产生的会发生水解反应，消耗水电离产生的H+，使水电离平衡正向移动，最终达到平衡时溶液中c(OH-)＞c(H+)，所以溶液显碱性，用离子方程式表示为：+H2O⇌+OH-； ②多元弱酸分步电离，电离程度逐渐减弱。弱酸的电离平衡常数越大，表示的相应的弱酸的酸性就越强，其形成的盐水解程度就越弱。由于酸性：H2CO3＞，所以盐的水解程度：＞。盐水解程度越大，溶液的碱性越强，其pH就越大，故常温下同浓度溶液的pH：Na2CO3＞NaHCO3； ③在常温下，浓度均为0.1 mol/L的Na2CO3和NaHCO3混合溶液中，根据物料守恒可知c(Na+)最大；、发生水解反应而消耗，由于水解程度：＞，水解产生，所以离子浓度：c()＞c()，、发生水解反应消耗水电离产生的H+，使水的电离平衡正向移动，最终导致溶液中c(OH-)＞c(H+)，但盐水解程度是微弱的，盐电离产生的离子浓度远大于盐水解产生的离子浓度，故该溶液中离子浓度由大到小到顺序为：c(Na+)＞c()＞c()＞c(OH-)＞c(H+)； 在该溶液中盐电离产生Na+、、，水解产生，水解产生H2CO3，含有C 元素的微粒有：、、H2CO3，则根据物料守恒可得关系式：2c(Na+)=3[c(H2CO3)+c()+c()]； (3)①Mg(OH)2是难溶性物质，在溶液中存在沉淀溶解平衡，根据溶度积常数的含义可知其溶度积常数的表达式为Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)； ②由于Al(OH)3的溶度积常数K[Al(OH)3]= c(Al3+)·c3(OH-)，c(Al3+)＜1×10-6 mol/L，则使Al3+沉淀完全需溶液c(OH-)=，此时溶液中c(H+)=，此时溶液pH=5； Mg(OH)2的溶度积常数分别为5.6×10-12，溶液中c(Mg2+)=5.6 mol·L-1，若使溶液中Mg2+形成沉淀，则此时溶液中c(OH-)=，则c(H+)=，所以溶液pH=8，故欲除去溶液中的杂质Al3+，而Mg2+不能形成沉淀，溶液的pH应该5＜pH＜8。 13．(1) 锥形瓶 升温，搅拌等 (2) 浓氨水分解和挥发 双氧水分解 冰水浴 (3)玻璃棒没有紧靠三层滤纸处，漏斗末端较长处（尖嘴部分）没有紧靠在“盛滤液”的烧杯内壁 (4)活性炭 (5)利用同离子效应，促进钴配合物[Co(NH3)6]Cl3尽可能完全析出，提高产率 【分析】称取2.0g氯化铵，用5mL水溶解后，分批加入3.0g CoCl2·6H2O后，降温，在加入1g活性炭，7mL浓氨水，搅拌下逐滴加入10mL 6%的双氧水，加热反应20min，反应完成后，冷却，过滤，钴配合物在冷水中会析出固体，过滤所得固体为钴配合物[Co(NH3)6]Cl3和活性炭的混合物，将所得固体转入有少量盐酸的沸水中，趁热过滤，除去活性炭，将滤液转入烧杯中，加入浓盐酸，可促进钴配合物[Co(NH3)6]Cl3析出，提高产率，据此解答。 解析：（1）由图中仪器的结构特征可知，a为锥形瓶；加快氯化铵溶解可采用升温，搅拌等，故答案为：锥形瓶；升温，搅拌等； （2）步骤Ⅱ中使用了浓氨水和双氧水，他们高温下易挥发，易分解，所以控制在10℃以下，避免浓氨水分解和挥发，双氧水分解，要控制温度在10℃以下，通常采用冰水浴降温，故答案为：浓氨水分解和挥发；双氧水分解；冰水浴； （3）下图为过滤装置，图中玻璃棒没有紧靠三层滤纸处，可能戳破滤纸，造成过滤效果不佳。还有漏斗末端较长处（尖嘴部分）没有紧靠在“盛滤液”的烧杯内壁，可能导致液滴飞溅，故答案为：玻璃棒没有紧靠三层滤纸处，漏斗末端较长处（尖嘴部分）没有紧靠在“盛滤液”的烧杯内壁； （4）步骤Ⅳ中，将所得固体转入有少量盐酸的沸水中，根据题目信息，钴配合物[Co(NH3)6]Cl3溶于热水，活性炭不溶于热水，所以趁热过滤可除去活性炭，故答案为：活性炭； （5）步骤Ⅴ中，将滤液转入烧杯，由于钴配合物为[Co(NH3)6]Cl3中含有氯离子，加入4mL浓盐酸，可利用同离子效应，促进钴配合物[Co(NH3)6]Cl3尽可能完全析出，提高产率，钴答案为：利用同离子效应，促进钴配合物[Co(NH3)6]Cl3尽可能完全析出，提高产率。 学科网（北京）股份有限公司 $$