内容正文:
化学 选择性必修1 作业与测评
第四单元 沉淀溶解平衡
第1课时 沉淀溶解平衡原理
(建议用时:15分钟)
1.沉淀溶解平衡
(1)概念
在一定温度下,当________速率和________速率相等时,体系中形成难溶电解质的________溶液,难溶电解质的溶解达到平衡状态。
(2)表达式:如AgCl(s)______________。
答案 (1)溶解 沉淀 饱和 (2)Ag++Cl-
2.溶度积
(1)含义
难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡的平衡常数称为溶度积常数,简称溶度积,符号为________。
(2)表达式:对MmAn(s)mMn++nAm-来说,Ksp=______________________。
(3)影响因素
Ksp与难溶电解质的性质和温度有关,与浓度和沉淀量无关。
(4)意义
溶度积(Ksp)反映了物质在水中的________能力。对同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI)而言,Ksp越小,其在水中的________能力越________。
(5)以沉淀溶解平衡BaSO4(s)Ba2++SO为例,要判断溶液中能否生成沉淀,可依据化学平衡常数与浓度商的关系:
c(Ba2+)·c(SO)____Ksp 沉淀溶解平衡
c(Ba2+)·c(SO)____Ksp 生成沉淀
c(Ba2+)·c(SO)____Ksp 沉淀溶解
答案 (1)Ksp (2)cm(Mn+)·cn(Am-)
(4)溶解 溶解 小 (5)= > <
1.溶度积常数表达式符合Ksp=c2(Ax+)·c(By-)的是( )
A.AgCl(s)Ag++Cl-
B.Na2S===2Na++S2-
C.Ag2S(s)2Ag++S2-
D.PbI2(s)Pb2++2I-
答案 C
2.类似于水的离子积,难溶盐AmBn也有离子积Ksp,且Ksp=cm(An+)·cn(Bm-),已知常温下BaSO4的溶解度为2.33×10-4g,则其Ksp为( )
A.2.33×10-4 B.1×10-5
C.1×10-10 D.1×10-12
答案 C
解析 BaSO4的溶解度为2.33×10-4g,则100 g水中溶解的BaSO4的物质的量为1×10-6mol,c(Ba2+)=c(SO)=1×10-5 mol·L-1,Ksp=c(Ba2+)·c(SO)=1×10-10,所以答案为C。
3.下列有关叙述正确的是( )
A.一定温度下的BaSO4水溶液中,Ba2+和SO浓度的乘积是一个常数
B.一定温度下,向含有BaSO4固体的溶液中加入适量的水使溶解又达到平衡时,BaSO4的溶度积不变,其溶解度也不变
C.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程
D.向饱和的BaSO4水溶液中加入硫酸,BaSO4的Ksp变大
答案 B
解析 一定温度下,只有在BaSO4的饱和溶液中,Ba2+和SO浓度的乘积才是一个常数,A错误;溶度积和溶解度都与温度有关,向含有BaSO4固体的溶液中加入水,可使沉淀溶解平衡发生移动,但溶度积和溶解度均不变,B正确;无论难溶电解质还是易溶电解质,都存在沉淀溶解平衡状态,例如在NaCl的过饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态,C错误;向饱和BaSO4溶液中加入硫酸,会使沉淀溶解平衡发生移动,但不会影响BaSO4的Ksp,D错误。
4.在一定温度下,当Mg(OH)2固体在水溶液中达到沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-,要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2+)不变,可采取的措施是( )
A.加MgSO4固体 B.通HCl
C.加NaOH固体 D.加水
答案 D
解析 Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-,加MgSO4固体使该沉淀溶解平衡左移,Mg(OH)2固体增多,c(Mg2+)变大;通HCl使该沉淀溶解平衡右移,Mg(OH)2固体减少,c(Mg2+)变大;加NaOH固体使该沉淀溶解平衡左移,Mg(OH)2固体增多,c(Mg2+)变小。
(建议用时:40分钟)
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.在AgCl的沉淀溶解平衡体系中,加入蒸馏水,Ksp(AgCl)增大
B.在CaCO3的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,平衡不移动
C.可直接根据Ksp的数值大小比较难溶物在水中的溶解度大小
D.25 ℃时,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),向AgCl悬浊液中加入KI固体,有黄色沉淀生成
答案 D
解析 Ksp只与温度有关,A错误;加入稀盐酸,H+能与CO反应,使碳酸钙的沉淀溶解平衡正向移动,最终使CaCO3溶解,B错误;比较不同类型的难溶物的溶解度大小,不能直接根据Ksp的数值大小进行比较,C错误。
[归纳总结] 影响溶度积的因素
(1)内因:难溶物质本身的性质,这是决定因素。
(2)外因
①浓度:恒温条件下,加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
②温度:绝大多数难溶物的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解方向移动,Ksp增大。
③其他:恒温条件下,向平衡体系中加入某种物质,若该物质可与体系中某些离子反应生成更难溶物质、更难电离物质或气体时,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
2.常温下,Ksp(PbI2)=8.5×10-9。取适量PbI2粉末溶于水,充分搅拌后得到浊液,过滤。在滤液中加入少量KI后测得c(I-)=1.0×10-2 mol·L-1。下列说法正确的是( )
A.Ksp(PbI2)减小
B.溶液中c(I-)减小
C.产生黄色沉淀
D.溶液中c(Pb2+)=8.5×10-7 mol·L-1
答案 C
解析 Ksp(PbI2)只与温度有关,在滤液中加入少量KI,由于温度不变,则Ksp(PbI2)不变,A错误;由于Ksp(PbI2)=c(Pb2+)·c2(I-)=4c3(Pb2+)=8.5×10-9,原滤液中c(Pb2+)≈1.3×10-3 mol·L-1,c(I-)≈2.6×10-3 mol·L-1,加入少量KI,测得c(I-)=1.0×10-2 mol·L-1,则溶液中c(I-)增大,B错误;滤液是PbI2的饱和溶液,加入少量KI,此时Qc=c(Pb2+)·c2(I-)=1.3×10-3×(1.0×10-2)2=1.3×10-7>Ksp(PbI2),故产生黄色PbI2沉淀,C正确;溶液中c(I-)=1.0×10-2 mol·L-1,则有c(Pb2+)== mol·L-1=8.5×10-5 mol·L-1,D错误。
[归纳总结] 溶度积和浓度商
以AmBn(s)mAn++nBm-为例:
溶度积
浓度商
概念
沉淀溶解的平衡常数
溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号
Ksp
Qc
表达式
Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度都是平衡浓度
Qc(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度是任意浓度
应用
判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解。
①Qc>Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出;
②Qc=Ksp:溶液饱和,处于平衡状态;
③Qc<Ksp:溶液未饱和,无沉淀析出
3.已知25 ℃时,电离常数Ka(HF)=3.6×10-4,溶度积常数Ksp(CaF2)=1.46×10-10。现向1 L 0.2 mol·L-1HF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-1HF溶液的pH=1
B.Ksp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化
C.该体系中Ksp(CaF2)=
D.该体系中有CaF2沉淀产生
答案 D
解析 氢氟酸为弱酸,在水溶液中不能完全电离,则25 ℃时,0.1 mol·L-1 HF溶液的pH>1,A错误;Ksp只与温度有关,与浓度无关,B错误;温度不变时,电离常数和溶度积常数均不变,Ka(HF)=3.6×10-4,Ksp(CaF2)=1.46×10-10,Ka(HF)·Ksp(CaF2)≠1,C错误;两溶液混合后,c(Ca2+)=0.1 mol·L-1,c(F-)==6×10-3 mol·L-1,则Qc=c2(F-)·c(Ca2+)=(6×10-3)2×0.1=3.6×10-6>Ksp(CaF2),说明有沉淀生成,D正确。
4.已知常温下Ksp(AgCl)=1.6×10-10,Ksp(AgI)=8.3×10-17,下列有关说法正确的是( )
A.常温下,AgCl在纯水中的Ksp比在AgNO3溶液中的Ksp大
B.向AgI与AgCl的悬浊液中加入几滴浓NaCl溶液,不变
C.在AgCl的饱和溶液中通入HCl,有AgCl析出,且溶液中c(Ag+)=c(Cl-)
D.向AgCl与AgI等体积混合的饱和溶液中加入足量浓AgNO3溶液,产生的AgCl沉淀的物质的量少于AgI
答案 B
解析 Ksp只随温度的改变而改变,所以二者Ksp相等,A错误;向AgI与AgCl的悬浊液中滴入几滴浓NaCl溶液,仍是二者的饱和溶液,==,温度不变,Ksp(AgCl)、Ksp(AgI)不变,故不变,B正确;在AgCl的饱和溶液中通入HCl,c(Cl-)增大,AgCl(s)Ag++Cl-的沉淀溶解平衡向左移动,有AgCl析出,溶液中c(Cl-)增大,c(Ag+)减小,c(Ag+)、c(Cl-)不再相等,C错误;AgCl与AgI等体积混合的饱和溶液中,==,由Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)可知,c(Cl-)>c(I-),则加入足量浓AgNO3溶液,AgCl沉淀的物质的量更多,D错误。
5.(2023·江西高二联考)中国人从月球“挖”来“嫦娥石”,它的主要成分是磷酸盐。Ca5(OH)(PO4)3(磷灰石)是磷酸盐之一,在水中存在平衡:Ca5(OH)(PO4)3(s)5Ca2++OH-+3PO ΔH>0。常温下,磷灰石的溶度积Ksp=a。取磷灰石溶于水中(保持大量固体)得到混合物W(不考虑水解)。下列有关W叙述错误的是( )
A.通入少量HCl,c(Ca2+)增大
B.加入少量蒸馏水,c(PO)减小
C.W中c(Ca2+)=5× mol·L-1
D.对W加热,磷灰石的溶解度和Ksp都会增大
答案 B
解析 通入HCl,中和OH-,平衡向右移动,c(Ca2+)增大,A正确;W中存在大量固体,加入少量水,仍然是饱和溶液,各离子浓度保持不变,B错误;Ksp=c5(Ca2+)·c(OH-)·c3(PO)=a,结合方程式可知,c(Ca2+)=5× mol·L-1,C正确;根据溶解时ΔH>0可知,升温,平衡向右移动,磷灰石溶解度增大,溶度积增大,D正确。
6.不同温度(T1和T2)时,硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是( )
A.T1>T2
B.加入BaCl2固体,可使溶液由a点变到c点
C.c点时,在T1、T2两个温度下均有固体析出
D.a点和b点的Ksp相等
答案 D
解析 因为硫酸钡在水中溶解时吸收热量,则温度升高,硫酸钡的Ksp增大,T2时硫酸钡的Ksp大于T1时硫酸钡的Ksp,故T2>T1,A错误;硫酸钡在水中存在沉淀溶解平衡,a点在平衡曲线上,加入BaCl2固体,c(Ba2+)增大,平衡左移,c(SO)应减小,所以不能使溶液由a点变到c点,B错误;在T1时c点溶液的Qc>Ksp,有沉淀析出,在T2时c点溶液的Qc<Ksp,没有沉淀析出,C错误;Ksp只与温度有关,同一温度下,在曲线上任意一点的Ksp都相等,D正确。
7.已知某溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s)Ca2++2OH- ΔH<0,下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
A.向该溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子的浓度
B.除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液
C.恒温下,向该溶液中加入CaO,溶液的pH升高
D.向该溶液中加入少量Na2CO3溶液,溶液中溶质质量增加
答案 D
解析 向该溶液中加入少量碳酸钠粉末,Ca2+与CO反应生成CaCO3沉淀,导致溶液中c(Ca2+)减小,A错误;向混有少量钙离子的氯化钠溶液中加入适量的NaOH溶液,会生成Ca(OH)2,氢氧化钙微溶,不能除去Ca2+,反而会引入新的杂质,B错误;恒温下,若向Ca(OH)2饱和溶液中加入CaO,发生反应:CaO+H2O===Ca(OH)2,溶液仍为该温度下Ca(OH)2的饱和溶液,因此氢氧根离子浓度不变,溶液pH不变,C错误;向该溶液中加入少量Na2CO3溶液,发生反应:Ca2++CO===CaCO3↓,溶液中每沉淀1个Ca2+,引入2个Na+,质量增加,D正确。
8.向某废水中加入硫化物可依次获得CuS、ZnS纳米粒子,平衡时溶液中相关离子的浓度关系如图所示。已知:常温下,Ka1(H2S)=1.3×10-7,Ka2(H2S)=7.1×10-15,100.3≈2,题中涉及的浓度的单位为mol·L-1。下列说法错误的是( )
A.Ksp(CuS)的数量级为10-37
B.a点对应的CuS溶液为不饱和溶液
C.向p点对应溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由p向q方向移动
D.反应H2S+Zn2+ZnS+2H+的平衡常数很大,反应趋于完全
答案 D
解析 A项,由题图知,当c(Cu2+)=10-18 mol·L-1时,c(S2-)≈10-18.2 mol·L-1,则Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=10-36.2,其数量级为10-37,正确;B项,a点对应的CuS溶液中Qc=c(Cu2+)·c(S2-)≈10-18.5×10-18.5=10-37<Ksp(CuS),则a点对应的CuS溶液为不饱和溶液,正确;C项,p点对应溶液为ZnS的饱和溶液,向p点对应溶液中加入少量Na2S固体,溶液中c(S2-)增大,平衡ZnS(s)Zn2++S2-逆向移动,则c(Zn2+)减小,溶液组成由p向q方向移动,正确;D项,由题图知,当c(S2-)=10-10 mol·L-1时,c(Zn2+)≈10-12.3 mol·L-1,则Ksp(ZnS)=c(Zn2+)·c(S2-)≈10-22.3;反应H2S+Zn2+ZnS+2H+的平衡常数K==×==≈18.46,平衡常数不是很大,反应不趋于完全,错误。
9.一定温度下,难溶电解质的饱和溶液中存在着沉淀溶解平衡,其平衡常数如下:
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
8.0×10-16
2.2×10-20
4.0×10-38
对于1 L含Fe2(SO4)3、FeSO4和CuSO4各0.5 mol的混合溶液,根据表中数据判断,说法错误的是( )
A.向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀
B.向溶液中加入双氧水,并用CuO粉末调节pH,过滤后可获得较纯净的CuSO4溶液
C.该溶液中c(SO)∶[c(Fe3+)+c(Fe2+)+c(Cu2+)]=5∶4
D.将少量FeCl3粉末加入Cu(OH)2悬浊液中,c(Cu2+)增大
答案 C
解析 向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,由题给Ksp数据计算可知,生成Fe(OH)3沉淀时所需c(OH-)最小,所以最先看到红褐色沉淀,故A正确;向溶液中加入双氧水,可将Fe2+氧化为Fe3+,用CuO粉末调节pH,可使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤后可获得较纯净的CuSO4溶液,故B正确;该溶液中Fe3+、Fe2+、Cu2+因发生水解而消耗一部分,所以c(SO)∶[c(Fe3+)+c(Fe2+)+c(Cu2+)]>5∶4,故C错误;将少量FeCl3粉末加入Cu(OH)2悬浊液中,使平衡Cu(OH)2(s)Cu2++2OH-右移,c(Cu2+)增大,故D正确。
10.某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液的pH,溶液中金属阳离子浓度的变化如图所示。下列判断错误的是( )
A.Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(OH)2]
B.加入适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积相等
D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点对应的溶液中达到饱和
答案 B
解析 Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-),Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-),由题图可知,Fe3+、Cu2+的浓度相等时,Fe3+对应溶液的pH较小,c(H+)较大,则c(OH-)较小,进而可推知Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(OH)2],A正确;Fe(OH)3在溶液中存在沉淀溶解平衡Fe(OH)3(s)Fe3++3OH-,加入适量NH4Cl固体,NH与OH-结合生成NH3·H2O,c(OH-)减小,使沉淀溶解平衡正向移动,c(Fe3+)增大,而溶液由a点变到b点时c(Fe3+)减小,B错误;c(H+)和c(OH-)的乘积为Kw,Kw仅与温度有关,C正确;b、c两点均在沉淀溶解平衡曲线上,因此b、c两点对应的溶液均达到饱和,D正确。
11.某温度下,分别向10.00 mL 0.1 mol/L KCl和K2CrO4溶液中滴加0.1 mol/L AgNO3溶液,滴加过程中-lg c(M)(M为Cl-或CrO)与AgNO3溶液体积(V)的变化关系如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法不正确的是( )
A.曲线L1表示-lg c(Cl-)与V(AgNO3)的变化关系
B.M点溶液中:c(NO)>c(K+)>c(Ag+)>c(H+)>c(OH-)
C.该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=4.0×10-12
D.相同实验条件下,若改为0.05 mol/L的KCl和K2CrO4溶液,则曲线L2中N点移到Q点
答案 D
解析 KCl和硝酸银反应的化学方程式为KCl+AgNO3===AgCl↓+KNO3,铬酸钾和硝酸银反应的化学方程式为K2CrO4+2AgNO3===Ag2CrO4↓+2KNO3,根据反应方程式可知,在相同浓度的KCl和K2CrO4溶液中加入相同浓度的硝酸银溶液,氯离子浓度减小的更快,所以L1代表的是-lg c(Cl-)与V(AgNO3)的变化关系,故A正确;M点加入的硝酸银溶液体积是15 mL,根据反应方程式KCl+AgNO3===AgCl↓+KNO3可知,生成0.001 mol硝酸钾和0.001 mol氯化银,剩余0.0005 mol硝酸银,则c(NO)>c(K+)>c(Ag+),银离子水解使溶液显酸性,则c(H+)>c(OH-),所以M点溶液中,离子浓度为c(NO)>c(K+)>c(Ag+)>c(H+)>c(OH-),故B正确;N点纵坐标数值是4,则Ag2CrO4在沉淀溶解平衡中c(CrO)=10-4 mol/L,c(Ag+)=2×10-4 mol/L,Ksp(Ag2CrO4)=c(CrO)·c2(Ag+)=10-4×(2×10-4)2=4.0×10-12,故C正确;由A项分析可知曲线L2表示Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线,温度不变,Ksp不变,减小K2CrO4的浓度,再次平衡后,-lg c(CrO)不变,但消耗的AgNO3溶液体积减小,所以平衡点向左移动,故D错误。
二、非选择题
12.已知常温下,AgBr的Ksp=4.9×10-13、AgI的Ksp=8.3×10-17。
(1)现向含有AgI的饱和溶液中:
①加入固体AgNO3,则c(I-)________(填“变大”“变小”或“不变”,下同);
②若改加更多的AgI,则c(Ag+)________;
③若改加AgBr固体,则c(I-)________;而c(Ag+)________。
(2)有关难溶盐的溶度积及溶解度,有以下叙述,其中正确的是________。
A.两种难溶盐电解质,其中Ksp小的溶解度一定小
B.常温下,向含有AgCl固体的溶液中加入适量的水使AgCl溶解又达到平衡时,AgCl的溶度积不变,其溶解度也不变
C.将难溶电解质放入纯水中,溶解达平衡时,电解质离子的浓度的乘积就是该物质的溶度积
D.溶液中存在两种可以与同一沉淀剂生成沉淀的离子,则Ksp小的一定先生成沉淀
E.难溶盐电解质的Ksp和温度有关
F.同离子效应(加入与原电解质具有相同离子的物质),使难溶盐电解质的溶解度变小,也使Ksp变小
(3)现向含有NaBr、KI均为0.002 mol/L的溶液中加入等体积的浓度为4×10-3 mol/L的AgNO3溶液,则产生的沉淀是__________(填化学式);若向其中再加入适量的NaI固体,则最终可发生沉淀转化的总反应式表示为________________________________。
答案 (1)①变小 ②不变 ③变小 变大 (2)BE
(3)AgI、AgBr AgBr(s)+I-AgI(s)+Br-
解析 (1)①加入AgNO3固体,使c(Ag+)增大,AgI沉淀溶解平衡向左移动,c(I-)减小。②改加更多的AgI固体,仍是该温度下的饱和溶液,各离子浓度不变。③因AgBr的溶解度大于AgI的溶解度,所以改加AgBr固体时,使c(Ag+)变大,而使AgI的沉淀溶解平衡向生成AgI的方向移动,c(I-)变小。
(2)A项中不同类型的难溶电解质,不能据Ksp判断溶解度的大小,A错误;B项中因温度不变,故再次达到平衡时,Ksp与S均不变,B正确;Ksp是各离子浓度的幂之积,C错误;生成沉淀的先后还与离子的浓度及难溶电解质类型有关,D错误;同离子效应不会改变Ksp,F错误。
(3)等体积混合后c(Br-)=c(I-)=0.001 mol/L,c(Ag+)=2×10-3mol/L。I-转化为AgI沉淀所需c(Ag+)= mol/L=8.3×10-14 mol/L。Br-转化为AgBr沉淀所需c(Ag+)=mol/L=4.9×10-10mol/L,故Ag+过量,AgI、AgBr均沉淀出来,而再向其中加入适量NaI固体时,会有AgBr转化为AgI。
13.某温度时,Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
请回答下列问题:
(1)A点表示的是Ag2SO4________溶液(填“饱和”或“不饱和”)。
(2)B点对应的Ksp________C点对应的Ksp(填“>”“<”或“=”)。
(3)现将足量的Ag2SO4分别放入下列三种溶液中
a.40 mL 0.01 mol·L-1 K2SO4溶液
b.10 mL蒸馏水
c.10 mL 0.02 mol·L-1 H2SO4溶液
则Ag2SO4的溶解程度由大到小的排列顺序为________(填字母)。
答案 (1)不饱和 (2)= (3)b>a>c
解析 (2)Ksp只与温度有关。
(3)c(SO)越大,难溶电解质的沉淀溶解平衡逆向移动程度越大,Ag2SO4的溶解程度越小。
11
学科网(北京)股份有限公司
$$