内容正文:
第53讲
难溶电解质的沉淀溶解平衡
优化探究
大单元四 化学反应原理
第11章 物质在水溶液中的行为
考点1 沉淀溶解平衡及影响因素
考点2 溶度积常数及其应用
课时作业53 难溶电解质的沉淀溶解平衡
考点1 沉淀溶解平衡及影响因素
一、物质的溶解性与溶解度的关系
20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
掌握必备知识 筑牢应试根基
二、沉淀溶解平衡
1. 概念:在一定温度下,当难溶电解质溶于水形成 时,溶
质溶解的速率和生成沉淀的速率达到相等的状态。
2. 溶解平衡的建立
固体溶质 溶液中的溶质
3. 特点(同其他化学平衡):逆、等、定、动、变(适用平衡移动原理)。
饱和溶液
三、影响沉淀溶解平衡的因素
1. 内因:难溶电解质本身的性质,即难溶电解质的溶解能力。
2. 外因:以AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) Δ H >0为例。
外界条件 移动方向 平衡后 c (Ag+) 平衡后 c (Cl-) K sp
升高温度 正向 增大
加水稀释 正向 不变 不变
加入少量
AgNO3 增大 减小
通入HCl 逆向 增大
通入H2S 正向 减小 不变
增大
增大
不变
逆向
不变
减小
不变
增大
规律总结:(1)浓度:加水稀释,平衡向沉淀溶解的方向移动。
(2)温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向沉淀溶
解的方向移动。
(3)同离子效应:向平衡体系中加入难溶物溶解产生的离子,平衡向生成
沉淀的方向移动。
(4)其他:向平衡体系中加入与体系中某些离子反应生成更难溶、更难电
离或气体的离子时,平衡向沉淀溶解的方向移动。
[正误判断]
(1)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动。 ( × )
(2)当难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶
解方向移动。 ( × )
(3)洗涤沉淀时,不能根据与沉淀相关的离子是否存在来检验沉淀是否洗
涤干净。 ( √ )
(4)洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好。 ( × )
×
×
√
×
1. 已知溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq) Δ H <0,
下列有关该平衡体系的说法正确的是( A )
①升高温度,平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙
离子的浓度 ③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 ④恒温下,向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
⑤给溶液加热,溶液的pH升高 ⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固
体质量增加 ⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
A. ①⑥ B. ①⑥⑦ C. ②③④⑥ D. ①②⑥⑦
A
命题方式1 影响沉淀溶解平衡的因素
提升关键能力 应对命题方式
加入碳酸钠粉末会生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,②错;加入氢氧化钠
溶液会使平衡左移,有Ca(OH)2沉淀生成,但Ca(OH)2的溶度积较大,要
除去Ca2+,应把Ca2+转化为更难溶的CaCO3,③错;恒温下 K sp不变,
加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,④错;加热溶
液,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,⑤错;加入Na2CO3溶液,
沉淀溶解平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增
加,⑥正确;加入NaOH固体,沉淀溶解平衡向左移动,Ca(OH)2固体质
量增加,⑦错。
2. 大气中CO2含量的增多除了导致地球表面温度升高外,还会影响海洋
生态环境。某研究小组在实验室测得不同温度下( T 1, T 2)海水中C
浓度与模拟空气中CO2浓度的关系曲线。已知:海水中存在以下平衡:
CO2(aq)+C (aq)+H2O(aq) 2HC (aq),下列说法不正确的是
( C )
C
A. T 1> T 2
B. 海水温度一定时,大气中CO2浓度增加,
海水中溶解的CO2随之增大,C 浓度降低
C. 当大气中CO2浓度确定时,海水温度越高,C 浓度越低
D. 大气中CO2含量增加时,海水中的珊瑚礁将逐渐溶解
升高温度可以使HC 分解,海水中的C 浓度增加;当CO2浓度一定
时, T 1温度下的海水中C 浓度更高,因而 T 1> T 2,A正确、C错
误;观察图像可知,随CO2浓度增加,海水中的C 浓度下降,B正
确;珊瑚礁的主要成分是CaCO3,CaCO3的沉淀溶解平衡方程式为
CaCO3(s) C (aq)+C (aq),若海水中的C 浓度下降,会导
致平衡正向移动,珊瑚礁会逐渐溶解,D正确。
命题方式2 沉淀的生成、溶解与转化
3. 工业上可通过如图的流程回收铅蓄电池中的铅,下列有关说法不正确
的是( C )
A. PbSO4在水中存在溶解平衡:
PbSO4(s) Pb2+(aq)+S (aq)
B. 生成PbCO3的离子方程式为
PbSO4(s)+C (aq) PbCO3(s)+S (aq)
C. 滤液中不存在Pb2+
D. pH:滤液<饱和Na2CO3溶液
C
PbSO4难溶于水,在水中存在溶解平衡:
PbSO4(s) Pb2+(aq)+S (aq),A正确;铅膏(主要成分为PbSO4)中加入饱和Na2CO3溶液,过滤得到PbCO3,则生成PbCO3的离子方程式为PbSO4(s)+C (aq) PbCO3(s)+S (aq),B正确;PbSO4、PbCO3都难溶于水,在水中都存在溶解平衡,故滤液中存在Pb2+,C错误;滤液中溶质主要为Na2SO4,含有少量C ,其中 c (C )小于饱和Na2CO3溶液中的 c (C ),
则滤液中C 水解产生的 c (OH-)
小于饱和Na2CO3溶液中C 水解
产生的 c (OH-),则饱和Na2CO3溶液
的碱性较强,故pH:滤液<饱和Na2CO3溶液,D正确。
4. 为研究沉淀的生成及转化,某小组进行如下实验。关于该实验的分析
不正确的是( D )
A. ①中浊液存在平衡:
AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq)
B. ②中颜色变化说明上层清液中含有SCN-
C. ③中颜色变化说明有AgI生成
D. 该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
D
A项,根据题给信息,白色沉淀是AgSCN,存在溶解平衡:
AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq),正确;B项,取上层清液,加入Fe3+后溶液变红,说明生成Fe(SCN)3,即上层清液中含有SCN-,正确;C项,AgI是黄色沉淀,③中现象是产生黄色沉淀,说明有AgI生成,正确;D项,①中Ag+有剩余,加入KI溶液,
使 c (I-)· c (Ag+)> K sp(AgI)而有黄色沉淀
生成,并不是AgSCN转化为AgI,因此
不能说明AgI比AgSCN更难溶,错误。
5. 某兴趣小组进行下列实验:①将0.1 mol·L-1 MgCl2溶液和0.5 mol·L-1
NaOH溶液等体积混合得到浊液;②取少量①中的浊液,滴加
0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,出现红褐色沉淀;③将①中的浊液过滤,取少量白色沉淀,滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,白色沉淀变为红褐色沉淀;④另取少量白色沉淀,滴加饱和NH4Cl溶液,沉淀溶解。下列说法中不正确的是( C )
C
A. 将①中所得浊液过滤,所得滤液中含少量Mg2+
B. ①中的浊液中存在沉淀溶解平衡:
Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)
C. 实验②和③均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶
D. NH4Cl溶液中的N 可能是④中沉淀溶解的原因
0.1 mol·L-1 MgCl2溶液与0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到
Mg(OH)2浊液,NaOH溶液有剩余,则浊液中剩余的NaOH和FeCl3反应
生成Fe(OH)3,实验②不能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2 难溶,故C错误。
。
命题方式3 解释与沉淀有关的事实或现象
6. 试用平衡移动原理解释下列事实:
(1)BaCO3不溶于水,为什么不能做钡餐?
BaCO3(s) Ba2+(aq)+C (aq),HCl H++Cl-,
2H++C H2O+CO2↑,胃酸中盐酸电离出的H+与BaCO3沉淀
溶解产生的C 结合生成CO2和H2O,破坏了BaCO3的溶解平衡,
c (Ba2+)会不断增大,引起人体中毒
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),用水洗涤AgCl,平衡右移,AgCl的质
量减少,用盐酸洗涤AgCl,HCl电离出的Cl-会使平衡左移,所以用盐
酸洗涤AgCl减少的质量要比用水洗涤时减少的质量少
(2)分别用等体积的蒸馏水和0.01 mol·L-1的盐酸洗涤AgCl沉淀,用水洗
涤造成AgCl的损失量大于用稀盐酸洗涤的损失量。
。
(3)溶洞中会慢慢形成钟乳石和石笋,能形成钟乳石和石笋的原因是
。
(4)向BaCl2溶液中通入CO2气体,没有白色沉淀生成,原因是
。
CaCO3(s) Ca2+(aq)+C (aq),CO2+C +H2O 2HC ,随着
溶洞内温度和压强的变化, Ca(HCO3)2(aq) CaCO3(s)+H2O+CO2↑,
CaCO3不断沉积形成钟乳石和石笋
CO2+H2O H2CO3,碳酸是弱酸,第二步电离生成C ,因
C浓度太小, c (C )与 c (Ba2+)的乘积 Q 小于对应的 K sp,所以
没有沉淀生成
(5)可用纯碱溶液和盐酸除去水垢中的CaSO4,原因是
。
CaSO4(s)+C (aq) CaCO3(s)+S (aq),水洗后加入盐酸
浸泡即可除去水垢
7. 沉淀的生成、溶解与转化在生产生活中具有广泛的应用,写出下列应
用的离子方程式。
(1)沉淀的生成
①调节pH法:如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节pH至
7~8,离子方程式为 。
②沉淀剂法:如用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为
Fe3++3NH3·H2O Fe(OH)3↓+3N
。
Cu2++H2S CuS↓+2H+
(2)沉淀的溶解
①酸溶解法:难溶于水的CaCO3可溶于盐酸,离子方程式为
。
②盐溶液溶解法:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为
。
CaCO3+2H+ Ca2++CO2↑+H2O
Mg(OH)2+2N Mg2++2NH3·H2O
③氧化还原溶解法:如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3。
④配位溶解法:如AgCl溶于氨水,离子方程式为
。
AgCl+2NH3·H2O [Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
(3)沉淀的转化
①锅炉除垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为
。
②矿物转化:CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS,离子方程式为
。
CaSO4(s)+C (aq) CaCO3(s)+S (aq)
ZnS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+Zn2+(aq)
重要点拨:(1)AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)与AgCl Ag++Cl-所表
示的意义不同。前者表示难溶电解质AgCl在水溶液中的沉淀溶解平衡方
程式,后者表示强电解质AgCl在水溶液中的电离方程式。
(2)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在
溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。
考点2 溶度积常数及其应用
一、溶度积和浓度商
以A m B n (s) m A n +(aq)+ n B m -(aq)为例:
溶度积 浓度商
概念 沉淀溶解平衡的平衡常数 溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号 K sp Q
表达式 K sp(A m B n )= ,式中的浓度都是沉淀溶解平衡时的浓度 Q (A m B n )= ,式中的浓度都是任意时刻的浓度
cm (A n +)· cn (B m-)
cm (A n +)· cn (B m-)
掌握必备知识 筑牢应试根基
溶度积 浓度商
应
用 该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况:
① Q > K sp:溶液过饱和,有 析出;
② Q = K sp:溶液饱和,处于 状态;
③ Q < K sp:溶液 ,无沉淀析出
沉淀
平衡
未饱和
二、 K sp的影响因素
1. 内因:难溶物质本身的性质,是主要决定因素。
2. 外因:只受 影响,与其他外界条件无关。绝大多数难溶电解
质的溶解是 过程,升高温度,平衡向 方向移动,
K sp 。
[正误判断]
(1)溶度积常数 K sp只受温度影响,温度升高, K sp增大。 ( × )
(2)能否实现沉淀转化本质上是看目标沉淀物的 Q 和 K sp的相对大小。
( √ )
温度
吸热
溶解
增大
×
√
命题方式1 溶度积的概念及影响因素
1. 下列说法正确的是( D )
A. 难溶电解质的溶度积 K sp越小,则它的溶解度越小
B. K sp(Ag2CrO4)< K sp(AgCl),则Ag2CrO4的溶解度小于AgCl的溶解度
C. 溶度积常数 K sp与温度有关,温度越高,溶度积越大
D. 升高温度,某沉淀溶解平衡逆向移动,说明它的溶解度是减小的, K sp也变小
D
提升关键能力 应对命题方式
不同类型的电解质是无法由溶度积来比较溶解度大小的,同类型的难溶
电解质 K sp越小,溶解度越小,A错误;电解质类型不同,不能简单由
K sp的数值大小来比较溶解度,B错误;溶度积常数 K sp与温度有关,温度越高,溶度积常数可能增大也可能减小,C错误;升高温度,沉淀溶解平衡逆向移动,则说明它的溶解度是减小的, K sp也变小,D正确。
2. 化工生产中常用FeS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:
Cu2+(aq)+FeS(s) CuS(s)+Fe2+(aq)。下列说法错误的是( B )
A. FeS的 K sp比CuS的 K sp大
B. 该反应达到平衡时 c (Fe2+)= c (Cu2+)
C. 向平衡体系中加入少量CuSO4固体后, c (Fe2+)变大
D. 该反应的平衡常数 K =
B
组成相似的难溶性盐,溶度积大的沉淀可以转化为溶度积小的沉淀,所以FeS的 K sp比CuS的 K sp大,A正确;该反应达到平衡时离子的浓度保持不变,但不一定相等,B错误;反应物的浓度增大,平衡正向移动, c (Fe2+)变大,C正确;该反应的平衡常数
K = = = ,D正确。
3. 表中为有关化合物的p K sp,p K sp=-lg K sp。某同学设计实验如下:
①向AgNO3溶液中加入适量的NaX溶液,得到AgX沉淀;②向①中加
NaY溶液,则沉淀转化为AgY;③向②中加入Na2Z溶液,沉淀又转化为
Ag2Z。则表中 a 、 b 、 c 的大小关系为( B )
相关化合物 AgX AgY Ag2Z
p K sp a b c
B
A. a > b > c B. a < b < c
C. c < a < b D. a + b = c
溶度积小的沉淀向着溶度积更小的沉淀转化,故
K sp(AgX)> K sp(AgY)> K sp(Ag2Z),再结合p K sp=-lg K sp可知, K sp越小,其p K sp越大,故B正确。
命题方式2 有关溶度积的计算
4. 在25 ℃时,FeS的 K sp=6.3×10-18,CuS的 K sp=6.3×10-36,ZnS的 K sp=1.3×10-24。下列有关说法正确的是( AB )
A. 饱和CuS溶液中Cu2+的浓度为 mol·L-1
B. 25 ℃时,FeS的溶解度大于CuS的溶解度
C. 向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S,只有
FeS沉淀生成
D. 向饱和ZnS溶液中加入少量ZnCl2固体,ZnS的 K sp变大
B
饱和CuS溶液中Cu2+的浓度为 = mol·L-1,故A
错误;二者的阴、阳离子个数比均相同,由25 ℃时FeS的
K sp=6.3×10-18、CuS的 K sp=6.3×10-36可知,FeS的溶解度大于CuS的溶解度,故B正确;FeS的 K sp=6.3×10-18、ZnS的 K sp=1.3×10-24,向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S,溶解度小的电解质先生成沉淀,因此只有ZnS沉淀生成,故C错误;饱和ZnS溶液中存在ZnS的沉淀溶解平衡,加入少量ZnCl2固体,锌离子浓度增大,沉淀溶解平衡逆向移动,但温度不变,ZnS的 K sp不变,故D错误。
5. 按要求完成下列填空。
(1)已知某温度时 K sp(CaCO3)=1×10-10,则该温度下,CaCO3的溶解度
约为 。
由 K sp(CaCO3)=1×10-10可得,
c (Ca2+)= c (C )=1×10-5 mol·L-1。设溶液体积为1 L,溶解的CaCO3的质量为1×10-5 mol·L-1×1 L×100 g· mol-1=10-3 g,所以100 g水中溶解CaCO3的质量为10-4 g。
10-4 g
(2)在1.0 L Na2CO3溶液中溶解0.01 mol BaSO4,计算Na2CO3溶液的最初
浓度不得低于 mol·L-1(忽略溶液体积变化)[已知:
K sp(BaSO4)=1.1×10-10、 K sp(BaCO3)=5.1×10-9]。
沉淀转化的离子方程式为C (aq)+BaSO4(s) BaCO3(s)+S (aq),
K = = = = ≈0.022,
c (C )= = ≈0.45 mol·L-1,Na2CO3 溶液的最初浓度: c (Na2CO3)≥(0.01+0.45) mol·L-1=0.46 mol·L-1。
0.46
(3)工业尾气中的SO2可用石灰水吸收,生成亚硫酸钙浊液。常温下,测
得某纯CaSO3与水形成的浊液的pH为9,忽略S 的第二步水解,则
K sp(CaSO3)= (保留三位有效数字)[已知:
K a1(H2SO3)=1.54×10-2, K a2(H2SO3)=1.02×10-7]。
1.05×10-6
pH=9, c (OH-)=1×10-5 mol·L-1,
由S +H2O HS +OH-知,
c (HS )= c (OH-)=1×10-5 mol·L-1,
K h(S )= = = = ,即 c (S )=1.02×10-3 mol·L-1。由元素质量守恒可知,
c (Ca2+)= c (S )+ c (HS )
=1.02×10-3 mol·L-1+1×10-5 mol·L-1=1.03×10-3 mol·L-1,
则 K sp(CaSO3)= c (Ca2+)· c (S )≈1.05×10-6。
6. KClO4样品中常含少量KCl杂质,为测定产品纯度进行如下实验:准
确称取5.689 g样品溶于水中,配成250 mL溶液,从中取出25.00 mL于锥
形瓶中,加入适量葡萄糖,加热使Cl 全部生成Cl-,反应为
3KClO4+C6H12O6 6H2O+6CO2↑+3KCl,加入少量K2CrO4溶液作指示剂,用0.200 0 mol·L-1 AgNO3溶液滴定至终点,消耗AgNO3溶液
21.00 mL。滴定达到终点时,有砖红色Ag2CrO4沉淀生成。
(1)已知: K sp(AgCl)=1.8×10-10, K sp(Ag2CrO4)=1.1×10-12,若终点
时 c (Cr )=1.1×10-4 mol·L-1,则此时
c (Cl-)= mol·L-1。
1.8×10-6
若 c (Cr )=1.1×10-4mol·L-1,
K sp(Ag2CrO4)= c 2(Ag+)· c (Cr )=1.1×10-12,
则 c (Ag+)=10-4 mol·L-1,
又因 K sp(AgCl)= c (Ag+)· c (Cl-)=1.8×10-10,
所以 c (Cl-)=1.8×10-6 mol·L-1。
。
(2)计算KClO4样品的纯度(请写出计算过程,结果保留小数点后两位)。
n (AgNO3)=0.200 0 mol·L-1×0.021 L=0.004 2 mol,25.00 mL溶液中
n 总(KCl)= n (AgNO3)=0.004 2 mol, n (KClO4)+ n (KCl)=0.004 2 mol,
n (KClO4)×138.5 g·mol-1+ n (KCl)×74.5 g·mol-1=0.568 9 g,解得
n(KClO4)=0.004 0 mol, n 总(KClO4)=0.004 0 mol× =0.040 mol,
其纯度为 ×100%≈97.38%
课时作业53 难溶电解质的沉淀溶解平衡
一、选择题
1. 下列化学原理的应用,主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是( A )
①热的纯碱溶液洗涤油污的能力强 ②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作
食盐混用后,用0.5%的Na2SO4溶液解毒 ③溶洞、珊瑚的形成 ④碳
酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡能 ⑤泡沫灭火器灭火的原理
A. ②③④ B. ①②③
C. ③④⑤ D. ①②③④⑤
A
2
3
4
5
1
2. 已知25 ℃时一些难溶物质的溶度积常数如表所示:
化学式 Zn(OH)2 ZnS AgCl Ag2S MgCO3 Mg(OH)2
溶度积 5×10-17 2.5×
10-22 1.8×
10-10 6.3×
10-50 6.8×
10-6 5.6×
10-12
根据表中数据,判断下列化学方程式不正确的是( C )
C
A. 2AgCl+Na2S 2NaCl+Ag2S
B. MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2↑
C. ZnS+2H2O Zn(OH)2↓+H2S↑
D. Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2 Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+2H2O
2
3
4
5
1
根据溶度积常数可知,溶解度:ZnS<Zn(OH)2,根据离子反应的实质,
溶解度小的物质生成溶解度更小的物质,故C不正确。
2
3
4
5
1
3. 已知:常温下, K sp(BaSO4)= a 。取过量的BaSO4溶于蒸馏水,过滤
得到滤液R溶液。下列有关说法正确的是( B )
A. R溶液中 c (Ba2+)= a mol·L-1
B. 常温下,向R溶液中加入少量Na2SO4固体,产生白色沉淀
C. 常温下,向R溶液中加入少量BaCl2固体, K sp(BaSO4)增大
D. 向R溶液中加水, c (Ba2+)、 c (S )均增大
B
2
3
4
5
1
R溶液中 c (Ba2+)= mol·L-1,A项错误;加入Na2SO4固体,
BaSO4(s) Ba2+(aq)+S (aq)向左移动,有白色沉淀生成,B项正确;温度不变,溶度积不变,C项错误;向R溶液中加水, c (Ba2+)、
c (S )均减小,D项错误。
2
3
4
5
1
4. 已知室温时, K sp(CaCO3)=3.36×10-9, K sp(CaF2)=3.45×10-11。下列关于CaCO3和CaF2两份悬浊液的说法错误的是( AB )
A. CaCO3和CaF2两份悬浊液中前者的 c (Ca2+)较小
B. 分别滴加稀硫酸,CaCO3与CaF2的溶度积常数均增大
C. 分别加入0.1 mol·L-1的CaCl2溶液, c (C )和 c (F-)均减小
D. CaCO3和CaF2共存的饱和溶液中, 的值约为97.4
B
2
3
4
5
1
CaCO3悬浊液中 c (Ca2+)= mol·L-1≈5.8×10-5mol·L-1,
CaF2悬浊液中 K sp(CaF2)= c (Ca2+)· c 2(F-)=4 c 3(Ca2+),
故 c (Ca2+)= mol·L-1≈2.1×10-4mol·L-1,A项正确;溶度积只与温度有关,B项错误;加入CaCl2溶液,Ca2+浓度增大,CaCO3、CaF2的沉淀溶解平衡均逆向移动, c (C )、 c (F-)均减小,C项正确; K sp(CaF2)= c (Ca2+)· c 2(F-), K sp(CaCO3)= c (Ca2+)· c (C ),同一溶液中,Ca2+浓度相等,故 = ≈97.4,D项正确。
2
3
4
5
1
二、非选择题
5. (1)以炼锌烟尘(主要成分为ZnO,含少量CuO和FeO)为原料,可制取
氯化锌和金属锌。制取氯化锌的主要工艺如图:
如表为相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为
1.0 mol·L-1计算)。
金属离子 Fe3+ Zn2+ Fe2+
开始沉淀的pH 1.1 5.2 5.8
沉淀完全的pH 3.2 6.4 8.8
2
3
4
5
1
①加入H2O2溶液的作用是 。
根据流程图分析可知,加入H2O2溶液的目的是将Fe2+氧化为Fe3+。
将Fe2+氧化为Fe3+
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②调节pH时,加入的试剂X可以是 (填字母),pH应调整
到 。
A. ZnO B. Zn(OH)2
C. Zn2(OH)2CO3 D. ZnSO4
ABC
3.2≤pH<5.2
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调节pH时要消耗H+,且不能引入杂质,ZnO、Zn(OH)2、Zn2(OH)2CO3均与H+反应生成Zn2+,消耗H+的同时不引入杂质,ZnSO4不能与H+反应,所以不能用来调节pH,故选A、B、C;调节pH是为了使Fe3+转化为沉淀,而Zn2+不沉淀,
由表中数据可知,当pH≥3.2时,
Fe3+沉淀完全,而Zn2+开始沉淀的
pH为5.2,所以调整pH的范围为
3.2≤pH<5.2。
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(2)我国《生活饮用水卫生标准》中规定生活饮用水中镉的排放量不超过
0.005 mg·L-1。处理含镉废水可采用化学沉淀法。试回答下列问题:
①磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式为
K sp= 。
c 3(Cd2+)· c 2(P )
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磷酸镉沉淀溶解平衡的离子方程式为
Cd3(PO4)2(s) 3Cd2+(aq)+2P (aq),
则其沉淀溶解平衡常数的表达式为
K sp= c 3(Cd2+)· c 2(P )。
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②一定温度下,CdCO3的 K sp=4.0×10-12,Cd(OH)2的
K sp=3.2×10-14,那么在水中的溶解量 较大。
Cd(OH)2
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当CdCO3达到沉淀溶解平衡时,有CdCO3(s) Cd2+(aq)+C (aq),则
此时溶液中 c (Cd2+)=2×10-6mol·L-1,当Cd(OH)2达到沉淀溶解平衡
时,有Cd(OH)2(s) Cd2+(aq)+2OH-(aq),
则 c (Cd2+)=2×10-5 mol·L-1,
据此推出在水中的溶解量较大的是Cd(OH)2。
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③向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到7.9×10-8 mol·L-1时,废
水中Cd2+的浓度为 mol·L-1[已知:
K sp(CdS)=7.9×10-27, A r(Cd)=112],此时是否符合生活饮用水卫生标准: (填“是”或“否”)。
1.0×10-19
是
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向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到7.9×10-8 mol·L-1时,溶液
中 c (Cd2+)= =1.0×10-19mol·L-1,则废水中Cd2+的含量为
1.0×10-19×112×103 mg·L-1=1.12×10-14 mg·L-1<0.005 mg·L-1,因此符合生活饮用水卫生标准。
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$$