内容正文:
3.4 沉淀溶解平衡【五大必考点+五大秒杀招+五大题型+分层训练】
课前预习+知识精讲
知识点01难溶电解质的沉淀溶解平衡
【知识积累】
(1) 20℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
(2) 在NaCl饱和溶液中,加入浓盐酸。
现象:产生白色沉淀。
解释:在饱和NaCl溶液中存在溶解平衡:NaCl(s)Na++Cl-,加入浓盐酸,增大了c(Cl-),平衡向左移动,从而析出NaCl。
1. 沉淀溶解平衡的建立
当难溶电解质加入水中时,开始阶段 v(溶解)>v(沉淀),且v(溶解)逐渐减小,v(沉淀)逐渐增大,当v(溶解)=v(沉淀)时,便建立了沉淀溶解平衡。
2. 沉淀溶解平衡的概念
在一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,形成电解质的饱和溶液,达到平衡状态,人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
3. 沉淀溶解平衡方程式
以AgCl沉淀溶解平衡为例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
4. 沉淀溶解平衡的特征
知识点02难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素
1. 内因(决定因素):难溶电解质本身的性质。
2. 外因:温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。
(1)温度:升温,大多数溶解平衡向溶解方向移动,但Ca(OH)2升温向生成沉淀方向移动;
(2)浓度:加水稀释,平衡溶解方向移动;
(3)相同离子:加入与难溶电解质含有相同离子的物质,平衡向生成沉淀的方向移动;
(4)反应离子:加入能消耗难溶电解质中所含离子的物质,平衡向溶解方向移动。
3. 实例分析
已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2++(aq)+2OH-(aq),勒夏特列原理也适用于沉淀溶解平衡,请分析当改变下列条件时,对该沉淀溶解平衡的影响,填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较):
条件改变
移动方向
c(Mg2+)
c(OH-)
加少量水
正向移动
不变
不变
升温
正向移动
增大
增大
加MgCl2(s)
逆向移动
增大
减小
加盐酸
正向移动
增大
减小
加NaOH(s)
逆向移动
减小
增大
知识点03溶度积常数
1.概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数,称为溶度积常数,简称溶度积,符号为Ksp。
2.表达式
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。
如:Mg(OH)2(s)Mg2++(aq)+2OH-(aq) Ksp=c(Mg2+)·c2(OH-)
3.影响因素
溶度积Ksp只与难溶电解质本身的性质和温度有关。
4.Ksp的意义
反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
5.应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
Q:离子积对于AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)任意时刻Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
①Q>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
②Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于衡状态。
③Q<Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。
知识点04沉淀的溶解、生成
【实验探究】Mg(OH)2沉淀溶解
操作
现象
①浑浊 ②澄清
理论分析
1. 溶度积规则
对于难溶电解质AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),其浓度商Qc(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),即溶液中有关离子浓度幂的乘积,式中的浓度都是任意浓度。通过比较Qc和Ksp的相对大小,可以判断沉淀的溶解与生成。
①Qc>Ksp时,溶液过饱和,有沉淀析出,直至Qc=Ksp,达到新的沉淀溶解平衡。
②Qc=Ksp时,溶液饱和,沉淀溶解与生成处于平衡状态。
③Qc<Ksp时,溶液未饱和,无沉淀析出,若体系中有足量的固体存在,则固体溶解,直至Qc=Ksp。
2. 沉淀的溶解
根据溶度积规则,如果能设法移去溶解平衡体系中相应的离子(即降低离子浓度),使QC<KSP 就能使沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动,从而使沉淀溶解。
(1)沉淀溶解的方法
酸溶解法
用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。
如CaCO3难溶于水,却易溶于盐酸,原因是:CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡为CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO(aq),当加入盐酸后发生反应:CO+2H+=H2O+CO2↑,c(CO)降低,溶液中CO与Ca2+的离子积Q(CaCO3)<Ksp(CaCO3),沉淀溶解平衡向溶解方向移动。
盐溶液溶解法
Mg(OH)2难溶于水,能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为Mg(OH)2+2NH=Mg2++2NH3·H2O。
(2)可用于解释生活中的一些用途与现象。
①医疗上用BaSO4 做“钡餐”而不用 BaCO3 。
②石笋、钟乳石、石柱的成因
a.在石灰岩的饱和溶液中存在 CaCO3 的沉淀溶解平衡:CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)。当 CO2 溶于此溶液时发生反应:CO2+CO32-+H2O===HCO32-,使 CO32-浓度减小,致使QC=[Ca2+]·[CO]<Ksp(CaCO3),使 CaCO3的沉淀溶解平衡右移,CaCO3逐渐转化为可溶性的 Ca(HCO3)2。
b.由于外界自然条件的影响,当CO2的溶解度降低时,会导致体系中CO32-增多,致使 QC=[Ca2+]·[CO]>Ksp(CaCO3) ,使沉淀溶解平衡左移,又生成CaCO3沉淀,形成钟乳石等。
③珊瑚的成因:珊瑚虫从周围的海水中获取 Ca2+、HCO3-,经反应形成石灰石外壳:Ca2++2HCO3-CaCO3+CO2+H2O。
3. 沉淀的生成
在难溶电解质溶液中,当条件改变使Qc>Ksp时,溶液过饱和,v(逆)>v(正),从而生成难溶电解质。在无机物的制备和提纯、废水处理等领域,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
知识点05沉淀的转化
1. 沉淀转化的实质:
沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程,其实质是沉淀溶解平衡的移动。
2. 沉淀转化的条件:
两种沉淀的溶解度不同,溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀,两者溶解度相差越大转化越容易。
3. 实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化
实验操作
实验现象
有白色沉淀析出
白色沉淀转化为黄色沉淀
黄色沉淀转化为黑色沉淀
化学方程式
NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3
AgCl+KI=AgI+KCl
2AgI+Na2S=Ag2S+2NaI
实验结论:AgCl沉淀转化为AgI沉淀,AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀,说明溶解度由小到大的顺序为Ag2S<AgI<AgCl。
理论分析:
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp=1.8×10-10
AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq) Ksp=8.5×10-17
由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl小得多。
当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时,Q(AgI)>Ksp(AgI)导致AgCl溶解,AgI生成,离子方程式可表示为:I-(aq)+AgCl(s)AgI(s)+Cl-(aq),K===≈2.1×106>1×105。
反应向正方向进行完全,即AgCl可转化为AgI沉淀。
4. 实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
实验操作
实验现象
产生白色沉淀
白色沉淀转化为红褐色沉淀
化学方程式
MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl
3Mg(OH)2+2FeCl3=2Fe(OH)3+3MgCl2
实验结论:Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,说明溶解度:Fe(OH)3<Mg(OH)2。
5.沉淀的转化的应用
应用
锅炉除水垢
(含有CaSO4)
CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq),反应为CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4,CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
自然界
中矿物的转化
原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS),反应为CuSO4+ZnS=CuS+ZnSO4,CuSO4+PbS=CuS+PbSO4
工业废水处理
FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)
解题大招
大招01易错点沉淀溶解平衡方程式中各物质要标明聚集状态。
大招02沉淀溶解平衡的影响因素易错点
大多数电解质溶解度随温度的升高而增大,但也有例外,如Ca(OH)2,温度越高,溶解度越小。
大招03溶度积常数
一般温度升高,Ksp增大,但Ca(OH)2相反。
大招04同类型的难溶电解质,在同温度下,Ksp越大,溶解度越大;不同类型的难溶电解质,应通过计算才能进行比较。
1Ksp只与难溶电解质本身的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关。
2对于同类型物质如AgCl、AgBr、AgI等,可直接用溶度积比较难溶电解质的溶解能力,Ksp越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。
3对于不同类型的物质,Ksp不能直接作为比较依据,而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度确定溶解能力的强弱。
大招05生成沉淀的主要方法
(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,可使Fe3+转变为 Fe(OH)3沉淀而除去。离子方程式为Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH。
(2)加沉淀剂法
如以 Na2S、H2S等做沉淀剂,使某些金属离子如 Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物 CuS、HgS 等。离子方程式为H2S+Cu2+===CuS↓+2H+;H2S+Hg2+===HgS↓+2H+。
题型分类
题型01沉淀溶解平衡的理解
【例1】下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是
A.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡
B.沉淀溶解平衡是可逆的
C.在平衡状态时
D.达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液
【答案】B
【解析】A.易溶电解质作溶质时,如果是饱和溶液,也存在沉淀溶解平衡,A错误;
B.沉淀溶解平衡也属于动态平衡,是可逆过程,B正确;
C.沉淀溶解平衡为动态平衡,则在平衡状态时,C错误;
D.达到沉淀溶解平衡的溶液,沉淀溶解和生成的速率相等,则一定是饱和溶液,D错误;
故选B。
【变式1-1】对“AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)”的理解正确的是
①说明AgCl没有完全电离,AgCl是弱电解质
②说明溶解的AgCl已完全电离,是强电解质
③说明Cl-与Ag+的反应不能完全进行到底
④说明Cl-与Ag+的反应可以完全进行到底
A.③④ B.②③ C.①③ D.②④
【答案】B
【解析】氯化银在水溶液中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq),其完整过程为AgCl(s)⇌AgCl(aq)=Ag+(aq)+Cl-(aq),说明AgCl完全电离,是强电解质,故①错误,②正确;由于存在沉淀溶解平衡,说明Ag+与Cl-的反应不能完全进行到底,故③正确,④错误;所以只有②③正确;B正确;
综上所述,本题选B。
【变式1-2】把NaCl晶体溶于水充分搅拌后,溶液中仍有晶体存在,下列说法正确的是
A.溶解过程停止 B.此时溶解速率等于结晶速率
C.此时溶质不再溶解 D.溶解过程停止
【答案】B
【解析】把NaCl晶体溶于水,存在钠离子氯离子离开晶体表面进入溶液的溶解过程、同时存在溶液中的钠离子和氯离子回到晶体表面的结晶过程,当溶解速率和结晶速率相等时,就处于平衡,这是动态平衡:溶解和结晶仍在进行、但是溶解已达到了最大程度,形成了饱和溶液,则B满足;
答案选B。
题型02 影响沉淀溶解平衡的因素
【例2】能使悬浊液中的固体明显减少的措施是
A.滴入NaOH溶液 B.滴入溶液 C.滴入溶液 D.加热
【答案】B
【解析】A.滴入NaOH溶液增大氢氧根离子浓度,抑制的溶解平衡,固体不减少,故A错误;
B.滴入溶液可消耗氢氧根离子,促进的溶解平衡,固体减少,故B正确;
C.滴入溶液可结合部分氢氧根离子,产生氢氧化铁沉淀,固体不减少,故C错误;
D.加热可促进的溶解平衡,但固体减少不明显,故D错误;
故选:B。
【变式2-1】已知溶液中存在平衡:,下列有关该平衡体系的说法正确的是
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,向悬浊液中加入CaO,溶液的c(Ca2+)变大
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.①④⑥ C.①②③④⑥ D.①③⑥
【答案】A
【解析】①Ca(OH)2(s)溶于水的过程中放出热量,升高温度,平衡逆向移动,①正确;
②向溶液中加入少量碳酸钠粉末,溶于水后能与Ca2+反应生成CaCO3沉淀,从而减小溶液中钙离子的浓度,②不正确;
③向溶液中加入适量的NaOH溶液,可以降低Ca(OH)2的溶解量,但不能除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子,③不正确;
④恒温下,向悬浊液中加入CaO,会生成Ca(OH)2沉淀,但Ca(OH)2的溶解度不变,溶液中c(Ca2+)不变,④不正确;
⑤给溶液加热,Ca(OH)2的溶解平衡逆向移动,溶液中c(OH-)减小,溶液的pH减小,⑤不正确;
⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,会生成CaCO3沉淀,则固体质量增加,⑥正确;
⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2的溶解平衡逆向移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦不正确;
综合以上分析,①⑥正确,故选A。
【变式2-2】当氢氧化钙固体在水中达到溶解平衡时,为使Ca(OH)2固体的量减少,可以加入少量的
A.NaOH固体 B.CaCl2固体 C.NH4NO3固体 D.Ca(OH)2固体
【答案】C
【解析】A.加入NaOH,OH-的浓度增大,溶解平衡向左移动,Ca (OH)2 固体的量增大,故A错误;
B.加入少量CaCl2固体,Ca2+的浓度增大,Ca (OH)2 固体的量增大,故B错误;
C.加入少量NH4NO3固体,铵根与OH-结合生成氨水,故氢氧根的浓度减小,故溶解平衡右移Ca(OH)2固体的量减少,故C正确;
D.加入少量Ca(OH)2固体,不能完全溶解,Ca(OH)2固体的量增大,故D错误;
故选:C。
题型03 溶度积的理解与应用
【例3】25℃时,的,该温度下,将足量的投入等体积的下列溶液中,溶液中的由大到小的排列顺序是
①溶液 ②溶液 ③溶液 ④饱和溶液
A.①>②>③>④ B.④>③>②>① C.③>④>①>② D.④>①=③>②
【答案】C
【解析】①足量的投入等体积溶液,增大,平衡逆向移动,减小;
②足量的投入等体积溶液,大于①溶液,所以小于①溶液;
③足量的投入等体积溶液,增大;
④足量的投入等体积饱和溶液,不变;
所以由大到小的顺序为:③>④>①>②;
故选C;
【变式3-1】25℃时有关物质的颜色和溶度积()如下表:
物质
颜色
白
淡黄
黄
黑
下列叙述错误的是
A.向AgCl悬浊液中加入溶液,有黑色沉淀产生
B.25℃时,AgCl、AgBr、AgI、的饱和水溶液中的浓度相同
C.该温度下,饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:
D.在溶液中,加入1滴(20滴约为1mL)溶液,不能产生白色沉淀
【答案】B
【解析】A.对于相同类型的难溶性盐,一般情况下溶度积大的沉淀较易转化成溶度积小的沉淀,由表格数据可知的溶解度小于,故向AgCl的白色悬浊液中加入溶液,有黑色沉淀产生,故A正确;
B.25℃时,AgCl、AgBr、AgI、饱和水溶液中Ag+的浓度分别为:mol/L、mol/L、mol/L、 mol/L,故各饱和水溶液中的浓度不相同,故B错误;
C.是难溶性沉淀,该温度下,饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:,故C正确;
D.1滴溶液体积为0.05mL,加入到5mL溶液中,混合溶液体积几乎不变,当硝酸银加入后,溶液中,Qc(AgCl)=c(Ag+)⋅c(Cl−)=1.8×10−6mol⋅L−1×1×10−5mol⋅L−1=1.8×10−11<1.8×10−10,所以不能产生白色沉淀,故D正确;
故选B。
【变式3-2】现将某浓度的溶液与mol⋅L的溶液等体积混合,若要产生沉淀,则所用溶液的浓度至少为(已知该温度下的)
A. mol⋅L B. mol⋅L
C. mol⋅L D. mol⋅L
【答案】A
【解析】该温度下的,因为是等体积混合则,此时的最小浓度为9.8×10-2mol·L-1;
故选A。
题型04 沉淀溶解平衡图像分析
【例4】t℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法正确的是
A.t℃时,Ag2CrO4的Ksp=1×10﹣9
B.d点有Ag2CrO4沉淀生成
C.加入AgNO3可使溶液由b点变成c点
D.常温下,向Ag2CrO4饱和溶液中加入Na2CrO4固体,有沉淀析出,但Ag2CrO4的Ksp不变
【答案】D
【解析】A.Ag2CrO4存在沉淀溶解平衡:Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+(aq),据图可知, =c2(Ag+)•c()=(10﹣3mol/L)2×10﹣6mol/L=1×10﹣12,A错误;
B.b为溶解平衡点,b在d的上方,则d点为Ag2CrO4的不饱和溶液,没有Ag2CrO4沉淀生成,B错误;
C.Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为:Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)+(aq),加入AgNO3可使溶液中的c(Ag+)增大,平衡逆向移动,最终c(Ag+)增大、c()减小,所以不能由b点变成c点,C错误;
D.Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为:Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)+(aq),加入Na2CrO4可使溶液中的c(CrO42-)增大,平衡逆向移动,有沉淀析出;只与温度有关,在操作时温度不变,所以不变,D正确;
故选D。
【变式4-1】一定温度下,将过量的固体溶于100mL水中,充分搅拌,慢慢加入NaOH固体,随着增大,溶液中的变化曲线如图所示(未按比例画出),P为Y~Z曲线上的任意一点。下列说法错误的是
A.该温度下,
B.
C.P点溶液中,一定存在
D.Z点溶液中,
【答案】C
【解析】A.X点是碳酸镁饱和溶液,由图可知,,该温度下,,A项正确;
B.,,B项正确;
C.接近Z点时,,C项错误;
D.由图可知,当时,开始有生成,的溶度积,Z点溶液中,,D项正确;
答案选C。
【变式4-2】25 ℃和100 ℃两种情况下,碳酸钙在水中的溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.100℃时,d点已经饱和,会有沉淀析出
B.25℃时,CaCO3的Ksp=2.8×10-9
C.25℃时加入Na2CO3,可以使溶液由c点变为d点
D.升高温度可以使溶液由a点变为曲线上的任一点
【答案】B
【解析】A.100℃时,d点位于100℃曲线下方,处于未饱和状态,则不会有沉淀析出,故A错误;
B.25℃时,b、c点均可表示CaCO3的Ksp,c点、,,故B正确;
C.25℃时加入Na2CO3,溶液中 增大、降低,则d点应位于25℃曲线以下,故C错误;
D.升高温度,溶解度增大,其Ksp增大,所以升高温度可以使溶液由a点不可能变为曲线上的任一点,故D错误;
答案选B。
题型05 综合运用
【例5】某温度时,Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示:
(1)a点表示Ag2SO4 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)b点对应的Ksp (填“<”“>”或“=”)c点对应的Ksp。
(3)现将足量的Ag2SO4分别放入:
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的溶解度由大到小的排列顺序为 (填字母)。
(4)下列有关Ag2SO4的说法中正确的是 。
A.含有大量SO 的溶液中肯定不存在Ag+
B.Ag2SO4的溶度积常数Ksp=1.6×10-5 (mol·L-1)3
C.0.02 mol·L-1的AgNO3溶液与0.2 mol·L-1的Na2SO4溶液等体积混合不会生成沉淀
(5)往Ag2SO4固体中加入足量的Na2CrO4溶液,可观察到砖红色沉淀(Ag2CrO4为砖红色),写出沉淀转化的离子方程式: 。
【答案】(1)不饱和
(2)=
(3)b>a>c
(4)BC
(5)Ag2SO4+CrOAg2CrO4+SO
【解析】(1)曲线为沉淀溶解平衡状态,线上点浓度关系满足溶度积常数,线下点离子浓度小,离子积小于溶度积,为不饱和溶液,故答案为:不饱和;
(2)b、c均为沉淀溶解平衡曲线上的点,离子浓度均满足溶度积常数,且两点温度相同,故两点溶度积常数相同,故答案为:=;
(3)Ag2SO4在b蒸馏水中正常溶解,a、c溶液中因存在硫酸根离子,因此会抑制Ag2SO4得溶解,且硫酸根离子浓度越大对Ag2SO4溶解的抑制作用越大, 硫酸根离子浓度a<c,因此Ag2SO4在c中溶解度更小,溶解度:b>a>c,故答案为:b>a>c;
(4)A.含有大量SO 的溶液中存在Ag+,只是银离子浓度比较小,故A错误;
B.b点时,,Ag2SO4的溶度积常数Ksp (mol·L-1)3,故B正确;
C.0.02 mol·L-1的AgNO3溶液与0.2 mol·L-1的Na2SO4溶液等体积混合,,不会生成沉淀,故C正确;
故答案为:BC;
(5)Ag2SO4固体中加入足量的Na2CrO4溶液,可观察到砖红色沉淀(Ag2CrO4为砖红色),可知硫酸银固体部分转化成Ag2CrO4,反应的方程式为:Ag2SO4+CrOAg2CrO4+SO,故答案为:Ag2SO4+CrOAg2CrO4+SO;
【变式5-1】固体的研究是化学中的重要课题,回答下列问题:
(1)实验室在配制硝酸铜的溶液时,加蒸馏水前常将硝酸铜固体先溶于适量硝酸中,其主要目的是 。
(2)将下列固体物质溶于水,再将其溶液加热、蒸发结晶,再充分灼烧,得到化学组成与原固体物质相同的是 (填选项字母)。
A.胆矾 B.氯化铝 C.硫酸铝 D.氯化铜 E.硫酸亚铁 F.碳酸钠
(3)已知常温下Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9。
①BaSO4和BaCO3均为沉淀,二者可以相互转化。医疗上做“钡餐”的是 ,向等浓度的Na2CO3、Na2SO4的混合溶液中逐滴加入BaCl2溶液,最先出现的沉淀是 。
②用下列流程得到BaCl2溶液:BaSO4BaCO3BaCl2,计算反应(i)的平衡常数K= 。
③向1LNa2CO3溶液中加入足量BaSO4固体,假定溶液体积不变、温度不变,当溶液中c(CO)=1×10-3mol•L-1时,溶解BaSO4的物质的量为 mol。
(4)常温下用废电池的锌皮制备ZnSO4•7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解使铁变为Fe3+。已知:
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp的近似值
1×10-17
1×10-17
1×10-39
①若上述过程不加H2O2将导致Zn2+和Fe2+不能分离,原因是 。
②加碱调节至pH为 (保留到小数点后1位)时,铁离子刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol•L-1时,即可认为该离子沉淀完全)。
【答案】(1)抑制硝酸铜(Cu2+)水解
(2)CF
(3) BaSO4 BaSO4 0.04(或4×10-2) 4×10-5
(4) Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(或二者Ksp的近似值均为10-17;或二者在一定pH下同时沉淀等) 2.7
【解析】(1)加蒸馏水前常将硝酸铜固体先溶于适量硝酸中,其主要目的是增大溶液中氢离子浓度,抑制硝酸铜(Cu2+)水解;
(2)胆矾为硫酸铜晶体,灼烧最终得到无水硫酸铜;氯化铝溶液中铝离子水解生成氢氧化铝和挥发性盐酸,灼烧最终得到氧化铝;硫酸铝中硫酸根对应酸为难挥发性酸,灼烧得到硫酸铝;氯化铜溶液中铜离子水解生成氢氧化铜和挥发性盐酸,灼烧最终得到氧化铜;硫酸亚铁灼烧亚铁离子会被空气在氧气氧化为三价铁;碳酸钠受热不分解,最终得到碳酸钠;
故选CF;
(3)①BaSO4和BaCO3均为沉淀,硫酸钡不溶于盐酸、碳酸钡溶于盐酸,医疗上做“钡餐”的是BaSO4;已知常温下Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9,可知硫酸钡更难溶,向等浓度的Na2CO3、Na2SO4的混合溶液中逐滴加入BaCl2溶液,最先出现的沉淀是BaSO4。
②反应(i) ,平衡常数K=。
③向1LNa2CO3溶液中加入足量BaSO4固体,假定溶液体积不变、温度不变,当溶液中c(CO)=1×10-3mol•L-1时,K=,,故溶解BaSO4的物质的量为4×10-5mol•L-1×1L=4×10-5mol;
(4)①Zn2+、Fe2+、Fe3+完全沉淀所需的氢氧根离子浓度分别为、、,若上述过程不加H2O2将导致Zn2+和Fe2+不能分离,原因是Zn2+、Fe2+完全沉淀所需的氢氧根离子浓度相同,两者会同时沉淀完全。
②由①计算可知,pOH=11.3,即pH=2.7时,铁离子刚好沉淀完全。
【变式5-2】电离平衡、化学平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡是重要的化学反应原理内容:
(1)常温下,将稀释,则稀释后的数目 (填“增多”或“减少”)
(2)常温下,稀释溶液时,的不变,水的离子积 (填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)时,将和两种气体混合于密闭容器中,发生如下反应:末达到平衡,生成.
该反应的平衡常数表达式为: ;已知,则 0(填“>”或“<”),在末时,D的平均反应速率为
(4)在实验室配制溶液时,常滴加几滴溶液,试用离子方程式及简要文字解释说明原因:
(5)某温度下,向含有固体的饱和溶液中加入少量稀盐酸,则 (填“增大”、“减小”或“不变”)
(6)冰融化为水的过程: 0(填“>”、或“<”)
【答案】(1)增多
(2)不变
(3) >
(4)滴加溶液使后使制浓度增大,抑制水解
(5)减小
(6)>
【解析】(1)氨水中存在电离平衡:,加水稀释,溶液体积增大,铵根离子数目增多;
(2)Kw只与温度有关,温度不变Kw不变;
(3)①根据方程式可知, ;
②根据题意,温度升高,K值在增大,说明反应为吸热反应,ΔH>0;
③化学反应速率==;
(4)在实验室配制Na2S溶液时,常滴加几滴NaOH溶液原因是:,滴加 NaOH溶液使后使OH−制浓度增大,抑制S2−水解;
(5)在AgCl饱和溶液中存在平衡,加入稀盐酸,平衡逆向移动,Ag+浓度减小;
(6)冰融化为水的过程中要吸热,ΔH>0。
分层训练
【基础过关】
1.化学与社会、生活密切相关。下列说法不正确的是
A.锅炉水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,后用酸除去
B.国家大剧院玻璃外墙采用了“纳米自洁玻璃”,即让玻璃穿上一层纳米级二氧化钛(TiO2)外套,TiO2可利用TiCl4的水解反应制得。
C.打开汽水瓶盖时有大量气泡冒出,可用勒夏特列原理解释
D.明矾净水与自来水的杀菌消毒原理相同
【答案】D
【详解】A.CaSO4微溶于水,难溶于酸,用Na2CO3溶液处理后可转化为CaCO3,CaCO3可溶于酸,能用酸除去,A正确;
B.“纳米自洁玻璃”在下雨的时候表面呈超亲水状态,能很轻易的把玻璃表面的灰尘等脏污浮起然后带走;TiCl4是易水解的盐,可以发生水解反应制取TiO2,B正确;
C.在汽水中存在CO2的溶解平衡,打开汽水瓶盖时压强减小,CO2的溶解度降低,从而产生大量气泡,C正确;
D.明矾净水的原理是水解产生氢氧化铝胶体,胶体能够吸附水中的悬浮颗粒物并使之沉降,但不具有杀菌消毒能力,D错误;
故选D。
2.对于下列过程中发生的化学反应,相应离子方程式正确的是
A.NaHCO3溶液中通入少量Cl2:HCO+Cl2=CO2+Cl-+HClO
B.用氢氟酸刻蚀玻璃:SiO24H4F-SiF42H2O
C.将FeO固体溶于稀硝酸:FeO+2H+=Fe2++H2O
D.工业废水中的Pb2用FeS去除:Pb2S2-PbS
【答案】A
【详解】A.NaHCO3溶液中通入少量Cl2,先和水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸和碳酸氢根离子反应,离子方程式为:HCO+Cl2=CO2+Cl-+HClO ,故A正确;
B.玻璃的主要成分是二氧化硅,氢氟酸能与二氧化硅反应,并且氢氟酸是弱酸,离子方程式中不能拆开,SiO24HFSiF42H2O,故B错误;
C.将FeO固体溶于稀硝酸,正确的离子方程式为:3FeO++10H+=3Fe3++NO+5H2O,故C错误;
D.FeS不溶于水,正确的离子方程式为Pb2+FeSFe2+PbS,故D错误;
答案选A。
3.25℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)Pb2+(aq) + 2I- (aq),加入KI溶液,下列说法正确的是
A.沉淀溶解平衡向左移动 B.溶度积常数Ksp增大
C.溶液中Pb2+浓度增大 D.溶液中Pb2+和I- 浓度都减小
【答案】A
【分析】加入KI溶液,I-浓度增大,沉淀溶解平衡逆向移动,溶液中Pb2+浓度减小;
【详解】A.据分析,沉淀溶解平衡向左移动,A正确;
B.溶度积常数Ksp只与温度有关,温度不变其值不变, B错误;
C.据分析,溶液中Pb2+浓度减小,C错误;
D.据分析,溶液中Pb2+浓度减小, I-浓度增大,D错误;
故合理选项是A。
4.龙虎山是中国典型的丹霞地貌风景,其红色砂砾由石灰岩()、氢氧化铁、硫酸钙等成分组成。下列说法正确的是
A.、和均为电解质
B.石灰岩受热分解的能量变化如图所示
C.氢氧化铁胶体可用作净水剂,是由于+3价的铁具有氧化性
D.硫酸钙的饱和溶液中存在
【答案】A
【详解】A.CaCO3、Fe(OH)3和CaSO4均为电解质,熔融状态下都能导电,A正确;
B.图示反应为放热反应,反应物总能量大于生成物总能量,但石灰岩受热分解为吸热反应,B错误;
C.氢氧化铁胶体可用作净水剂,是由于氢氧化铁胶体可以吸附水中的杂质,C错误;
D.硫酸钙的饱和溶液中存在:,钙离子带两个单位的正电荷,D错误;
故选A。
5.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。下列说法错误的是
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温度下有固体析出 D.图中c点对应的是T2时硫酸钡的不饱和溶液
【答案】B
【详解】A.因为硫酸钡在水中溶解时吸收热量,所以升高温度,BaSO4的溶解度增大,饱和溶液中钡离子和硫酸根离子浓度增大,所以T1<T2,A正确;
B.BaSO4在水中存在溶解平衡,加入BaCl2固体,可增大溶液中的c(Ba2+),溶解平衡逆向移动,c()减小,不能使溶液由a点变到c点,B错误;
C.在T1温度下,c点溶液中,BaSO4的Q>Ksp,有固体析出,C正确;
D.图中c点时,BaSO4溶液中Q<Ksp,则对应的溶液是T2时硫酸钡的不饱和溶液,D正确;
故选B。
6.下列有关电解质溶液的说法不正确的是
A.向0.1的氨水中加入少量水,溶液中增大
B.将溶液从20℃升温至30℃,溶液中增大
C.向氢氧化钠溶液中加入醋酸溶液至中性,溶液中
D.向的饱和溶液中加入固体,溶液中的
【答案】B
【详解】A.氨水中存在电离平衡,=,加入少量水之后,减小,Kb不变,则增大,A正确;
B.氯化铵溶液中存在水解平衡,=,升温促进水解,Kh增大,减小,B错误;
C.根据电荷守恒,溶液为中性,则,C正确;
D.碳酸钡的饱和溶液中存在平衡,加入硫酸钠,结合钡离子使得钡离子浓度减小,碳酸钡溶解平衡正向移动,碳酸根离子浓度增大,,D正确;
故选B。
7.CuS在太阳能电池等领域具有很好的应用前景,如图是利用石膏渣[主要成分为、、]制备CuS的工艺流程:
已知:“浸取”时生成和均难溶于水,且溶解度:。
下列说法错误的是
A.“浸取”时发生反应:
B.“滤渣”的主要成分是
C.“沉淀”时溶液不能过量,否则产物中会混有ZnS杂质
D.“滤液”经热处理后所得气体可返回“沉淀”步骤循环使用
【答案】D
【分析】石膏渣经过氨水浸取,氢氧化铜和氢氧化锌与NH3形成络合物,硫酸钙不与氨水反应,过滤后去除,滤液经过适量硫化钠,由于硫化锌的溶解度大于硫化铜,加入硫化钠时硫化铜优先沉淀;
【详解】A.氢氧化铜为难溶物、一水合氨是弱电解质,在离子方程式中不能拆,与氨水反应时形成四氨合铜离子,离子方程式为,A正确;
B.根据分析,氨水浸取石膏渣时,硫酸钙不与氨水反应,也不溶于氨水,滤渣主要成分为硫酸钙,B正确;
C.硫化钠加入第一次过滤后的滤液中,优先与四氨合铜离子反应形成硫化铜沉淀,但硫化钠过量会导致硫化锌一起沉淀,最终产品会掺入杂质,C正确;
D.“滤液”经热处理后所得气体为氨气,可用于浸取步骤,但不可用于沉淀步骤,D错误;
故选D。
8.由下列实验操作和现象所得出的结论错误的是
序号
实验操作
现象
结论
A
将溶液与溶液混合
产生白色胶状沉淀
结合质子的能力:
B
向两份相同的溶液中分别滴入5滴相同浓度的溶液和溶液
若前者产生气泡速率更快
比的催化效果好
C
向少量相同物质的量的沉淀中分别加入相同体积和浓度的氨水
白色沉淀溶解,黄色沉淀不溶解
D
向溶液中加入相同浓度溶液,充分反应后滴入KSCN溶液
溶液显红色
说明KI与反应有一定限度
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.将溶液与溶液混合,产生白色胶状沉淀,说明结合质子的能力,A正确;
B.是溶液分解产生O2的催化剂,是溶液产生O2的氧化剂,二者作用原理不同,B错误;
C.氨水能与生成[Ag(NH3)2]+而溶解(沉淀的溶解平衡正移),但不能使的溶解平衡明显正移而溶解,所以,C正确;
D.向溶液中加入1mL相同浓度溶液,KI过量,反应后仍检验出Fe3+,说明KI与反应有一定限度,D正确;
故选B。
9.已知,,某溶液中含有浓度均为0.01 mol/L,向该溶液中逐滴加入0.01 mol/L的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】浓度均为0.01 mol/L的形成沉淀时,所需分别为、、,所需越小,越先产生沉淀,所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为,故选C。
10.已知:常温下,Ksp(BaSO4)=a.取过量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
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,Ksp(BaSO4)增大
D.向R溶液中加水,c(Ba2+)、均增大
【答案】B
【详解】A.R溶液中c(Ba2+)=,且Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)=a,则c(Ba2+)=mol·L-1,A错误;
B.常温下,向R溶液中加入少量Na2SO4固体,相当于加入,此时Q=c(Ba2+)>Ksp(BaSO4),将产生白色沉淀,B正确;
C.常温下,向R溶液中加入少量BaCl2固体,因温度不变,溶度积常数不变,C错误;
D.向R溶液中加水,c(Ba2+)、均减小,D错误;
故选B。
11.(多选)某温度时,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.d点无沉淀生成
B.通过加水稀释可以使溶液由b点变到a点
C.加入适量(固体)可以使溶液由d点变到c点
D.a点对应的大于c点对应的
【答案】AC
【分析】某温度时,在水中的沉淀溶解平衡曲线,曲线上及上方区域为饱和硫酸钡溶液,曲线下方为不饱和硫酸钡溶液;
【详解】A.d点在曲线下方,属于不饱和溶液,因此d点无BaSO4沉淀生成, A正确;
B.加水稀释时钡离子和硫酸根离子的浓度均降低,所以不能使溶液由b点变到a点,B错误;
C.d点在曲线下方,属于不饱和溶液,加入适量BaCl2(固体) 增大钡离子浓度,可以使溶液由d点变到c点,C正确;
D.溶度积常数只与温度有关系,则a点对应的Ksp等于c点对应的Ksp,D错误;
故选AC。
12.(多选)是一种有毒的重金属离子,常使用处理以降低其毒性。已知:
现向的溶液中不断滴加入的溶液至溶液体积加倍,下列说法不正确的是
A.
B.将的溶液改为的溶液则现象为生成沉淀并且沉淀不消失
C.该实验的现象为先生成沉淀,随后沉淀消失
D.随着不断加入溶液,溶液的不断升高
【答案】AB
【详解】A.第二个方程式减去第一个方程式,则平衡常数相除,得到 ,故A错误;
B.将的溶液改为的溶液,硫离子过量,开始沉淀沉淀,后来沉淀消失,故B错误;
C.加入硫化钠溶液,生成HgS沉淀,硫化钠过量,HgS又溶解,因此该实验的现象为先生成沉淀,随后沉淀消失,故C正确;
D.硫化钠是强碱弱酸盐,水解显碱性,随着不断加入溶液,溶液的不断升高,故D正确。
综上所述,答案为AB。
13.(多选)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如图:
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是
A.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl═MgCl2+2NH3↑+H2O
B.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C.流程中可循环使用的物质只有NH3
D.分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
【答案】BC
【分析】菱镁矿高温煅烧后Mg元素主要以MgO的形式存在,加入氯化铵,二氧化硅不反应成为滤渣,镁、铁、铝成为盐溶液,加入氨水生成氢氧化镁沉淀,分离出氢氧化镁煅烧的搭配镁砂。
【详解】A.高温煅烧后Mg元素主要以MgO的形式存在, MgO可以与铵根离子水解产生的氢离子反应,促进铵根离子的水解,所以得到氯化镁、氨气和水,所以浸出镁的反应为MgO + 2NH4C=MgCl2 + 2NH3↑+H2O,A正确;
B.一水合氨受热易分解,沉镁时在较高温度下进行会造成一水合氨大量分解,挥发出氨气,降低利用率,故沉镁的操作不能在较高温度下进行,B错误;
C.在浸出的操作中,NH3可以回收制备氨水,用于沉镁,在滤液中含有过量NH4C1,可用于浸出时的反应液,流程中可循环使用的物质有NH3、NH4C1,C错误;
D. Mg2+与A13+、Fe3+的氢氧化物Ksp相差较大,据此分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同,所以当pH达到一定值时Fe3+、Al3+产生沉淀,而Mg2+不沉淀,从而将其分离,D正确;
故选BC。
14.镍的氧化物M是蓄电池材料。某小组用含镍废料(成分为NiO、Ni2O3、FeO、MgO和SiO2等)制备M的工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)固体2的主要成分是 (填化学式)。提高“酸浸”速率宜采用的措施有 (答两条)。
(2)“酸浸”中有O2生成,分析该反应中的氧化剂为 (填化学式)。
(3)已知25℃时:,。若浸出液中,当离子浓度≤1×10-5mol·L-1时认为已完全沉淀。用Na2CO3调节pH范围为 。
(4)“系列操作”包括蒸发浓缩、 、过滤、乙醇洗涤、干燥。用乙醇洗涤的目的是 。
(5)灼烧NiSO4·7H2O时,剩余固体的质量与温度的变化关系如图1所示。
写出B→C的化学方程式: 。
【答案】(1) Fe(OH)3 粉碎矿渣、适当增大硫酸浓度、适当升高温度、搅拌等(任答2条)
(2)Ni2O3
(3)3.2 ≤ pH<6.65
(4) 降温结晶(或冷却结晶) 降低产品溶解度,减小损失,便于快速干燥
(5)
【分析】含镍废料(成分为NiO、Ni2O3、FeO、MgO和SiO2等)酸浸时NiO、Ni2O3、FeO、MgO和稀硫酸反应转化为,SiO2不与酸反应,过滤除去,则固体1是SiO2;过滤后向酸浸后的溶液中加入H2O2将转化为,并用Na2CO3调节溶液pH,使转化为Fe(OH)3沉淀除去,即过滤出固体2为Fe(OH)3,过滤后加入NH4F使Mg2+沉淀除去,过滤出固体3为MgF2,最后得到硫酸镍溶液,通过蒸发浓缩、降温结晶,过滤、洗涤干燥,得到NiSO4•7H2O,并在惰性气体环境中灼烧NiSO4•7H2O得到M,据此分析解题;
【详解】(1)由分析可知,“沉铁”中将铁离子转化为Fe(OH)3,提高“酸浸”速率可采用粉碎矿渣、搅拌、适当增大硫酸浓度、适当升高温度等措施;
故答案为:①Fe(OH)3②粉碎矿渣、适当增大硫酸浓度、适当升高温度、搅拌等;
(2)“酸浸”中O2产生,该过程中O的化合价升高,则Ni2O3中Ni的化合价降低,即镍被还原为NiSO4,则氧化剂为Ni2O3;
故答案为:Ni2O3;
(3)根据溶度积数据计算,沉淀完全时,,,则可推得,,pH=3.2;同理可知,Ni(OH)2开始沉淀时,,pH=6.65,故应控制溶液的pH为:3.2≤pH<6.65;
故答案为:3.2≤pH<6.65
(4)①由分析可知,“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥;
②用乙醇洗涤的目的是降低产品溶解度,减小损失,便于快速干燥;
故答案为:①降温结晶;②降低产品溶解度,减小损失,便于快速干燥
(5),在失重过程中,固体中镍元素质量不变,B点对应固体的质量为15.5g,即为0.1mol,C点含Ni为5.9g,含氧为2.4g,则,则C点对应固体的化学式为Ni2O3,根据氧化还原反应配平可得,B到C的反应方程式为:;
故答案为:;
15.氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)常用作玻璃、陶瓷着色剂和饲料添加剂等。工业上用粗制氧化铜粉(含杂质FeO和SiO2)制备无水氯化铜,制取流程如下:
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
1.9
7.0
4.7
沉淀完全的pH
3.2
9.0
6.7
已知:氯化亚砜( )熔点-101℃,沸点76℃,易水解。回答下列问题:
(1)为避免引入杂质,试剂x可选用 (填字母)
a.KMnO4溶液 b.Cl2水 c.Br2水 d.H2O2溶液
(2)溶液C中加入试剂y可以调节溶液pH,控制pH的取值范围为______~_____ ,从而除去Fe3+而不引入杂质。试剂y可选用下列物质中的 (填字母)
a.Cu b.CuO c.Cu2(OH)2CO3 d.NaOH
(3)SOCl2与水反应的化学方程式为 。
(4)SOCl2与CuCl2·2H2O混合并加热,可得到无水CuCl2的原因是 。
【答案】(1)bd
(2) 3.2~4.7 bc
(3)SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑
(4)SOCl2与结晶水反应生成的HCl抑制了CuCl2的水解,可得到无水CuCl2
【分析】粗氧化铜粉中加入盐酸,CuO与HCl反应生成CuCl2,FeO与HCl反应生成FeCl2,SiO2不溶于盐酸形成滤渣A,溶液B中加入试剂x将亚铁离子氧化成铁离子,随后加入试剂y调节pH使铁离子转化为氢氧化铁沉淀,溶液D中为CuCl2溶液,氯化铜溶液在通入HCl(g)的条件下蒸发结晶生成氯化铜晶体,最后加入SOCl2加热生成无水氯化铜。
【详解】(1)试剂x用途为将亚铁离子氧化成铁离子,同时不能引入杂质,加入高锰酸钾溶液,引入了杂质离子,加入氯气,氯气能将亚铁离子氧化成铁离子,同时自身被还原为氯离子,没有引入杂质离子,Br2虽能氧化亚铁离子但是引入了杂质离子,H2O2能氧化Fe2+,自身被还原为H2O,没有引入杂质离子,故答案选bd。
(2)加入试剂y使铁离子沉淀完全,同时铜离子不能发生沉淀,则控制pH在3.2-4.7之间。
a.Cu不与氢离子反应,无法调节pH,a错误;
b.CuO能与氢离子反应,消耗掉部分氢离子,同时反应生成铜离子和水,能起到调节pH的作用并不引入杂质离子,b正确;
c.碱式碳酸铜能与氢离子反应,消耗掉部分氢离子,同时反应生成铜离子、二氧化碳和水,能起到调节pH的作用并不引入杂质离子,c正确;
d.NaOH虽能调节pH,但是引入了杂质离子,d错误;
故答案选bc。
(3)SOCl2易水解,与水反应生成SO2和HCl,化学方程式为SOCl2+H2O=SO2↑+2HCl↑。
(4)SOCl2能与氯化铜晶体中的结晶水反应生成HCl,抑制了CuCl2的水解,可得到无水CuCl2。
【能力提升】
1.在含HgI2(s)的溶液中,一定c(I-)范围内,存在平衡关系:HgI2(s)⇌HgI2(aq);HgI2(aq)⇌Hg2++2I-;HgI2(aq)⇌HgI++I-;HgI2(aq)+I-⇌HgI;HgI2(aq)+2I-⇌HgI,平衡常数依次为K0、K1、K2、K3、K4。已知lgc(Hg2+)、lgc(HgI+)、lgc(HgI)、lgc(HgI)随lgc(I—)的变化关系如图所示,下列说法错误的是
A.线表示lgc(HgI)的变化情况
B.随c(I-)增大,c[HgI2(aq)]保持不变
C.a=lg
D.溶液中I元素与Hg元素的物质的量之比始终为2:1
【答案】D
【分析】
由题干反应方程式可知,,则有,则有,同理可得:,,,且由可知为一定值,故可知图示中曲线1、2、3、4即L分别代表、、、,据此分析解题;
【详解】A.由分析可知,线L表示的变化情况,A正确;
B.已知的化学平衡常数,温度不变平衡常数不变,故随增大,始终保持不变,B正确;
C.由分析可知,曲线1方程为:,曲线2方程为:即有①,②,联合①②可知得:,C正确;
D.若溶液中只含,则溶液中I元素与Hg元素的物质的量之比为2:1,由于溶液中不变,而在变化,可能是加入了其它物质,影响了溶液中I元素或Hg元素的含量,则溶液中二者的物质的量之比可能发生变化,D错误;
故答案为:D。
2.工业锅炉需定期除水垢,其中的硫酸钙用纯碱溶液处理时,发生反应:。将1.00g硫酸钙加入100mL溶液中,在25℃和充分搅拌条件下,利用计测得体系随时间t变化如图。已知:,,,(不考虑水解)。下列说法不正确的是
A.时,以上溶液中存在:
B.保持溶液中,可使水垢中的转化为
C.时刻体系中已达平衡状态
D.时刻后向体系中加入少量固体,溶液的不变
【答案】D
【详解】A.时,碳酸根是弱酸根离子,少量水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子,故,A正确;
B.因为和,故的平衡常数,保持溶液中,平衡正移,可使水垢中的转化为,B正确;
C.时刻,体系pH不变,溶液中离子浓度不变,故已达到平衡状态,C正确;
D.时刻后,向体系中加入少量固体,溶液中硫酸根离子浓度增大,平衡逆向进行,溶液中碳酸根离子浓度增大,水解平衡正向移动,溶液中氢氧根离子浓度增大,溶液的pH增大,D错误;
故选D。
3.下列各项中“操作或现象”能达到预期“实验目的”的是
选项
操作或现象
实验目的
A
向AlCl3溶液中加入过量的NaOH溶液,过滤,洗涤,干燥,灼烧
制取Al2O3
B
用饱和Na2CO3溶液可以将BaSO4转化为BaCO3
证明Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3)
C
在氯化氢气氛中加热蒸发MgCl2溶液
制取无水MgCl2
D
将SO2通入品红溶液中,品红溶液褪色,加热褪色后的品红溶液,溶液恢复红色
验证H2SO3的不稳定性
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A.Al(OH)3不溶于弱碱,但能溶于强碱NaOH,应该用氯化铝和氨水制取Al(OH)3,然后灼烧Al(OH)3制取Al2O3,故A错误;
B.用饱和的Na2CO3溶液可以将BaSO4转化为BaCO3,是因为Qc>Ksp时,生成沉淀,与沉淀转化无关,且Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),故B错误;
C.氯化镁易水解生成氢氧化镁和HCl,升高温度促进水解,为防止氯化镁水解应该将氯化镁溶液在HCl气氛中加热蒸发,故C正确;
D.二氧化硫具有漂白性,但其漂白性不稳定,加热后易恢复原来颜色,与亚硫酸稳定性大小无关,故D错误;
故选C。
4.下列由实验数据或现象得出的结论正确的是
实验操作
实验数据或现象
结论
A
用pH计分别测定SO2和CO2饱和溶液的pH
前者pH小
H2SO3酸性强于H2CO3
B
向AgCl悬浊液中加入NaI溶液
产生黄色沉淀
Ksp(AgI)>Ksp(AgCl)
C
向滴有酚酞的氨水中加入少量CH3COONH4固体
溶液红色变浅
氨水中存在电离平衡
D
等体积、等pH的HA和HB两种酸溶液分别与足量的锌反应
相同时间内,HA酸产生的氢气多
HA是强酸
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A.SO2和CO2饱和溶液的浓度不同,不能比较其电离程度,不能说明H2SO3酸性强于H2CO3,应测定等浓度的SO2和CO2饱和溶液的pH,A错误;
B.发生沉淀的转化,向溶度积常数更小的方向转化,向AgCl饱和溶液中加入NaI溶液产生黄色沉淀,说明AgCl转化为AgI,则Ksp(AgI)<Ksp(AgCl),B错误;
C.氨水中存在电离平衡:,向溶液中加入CH3COONH4固体,浓度增大使其平衡逆向移动,溶液中OH-浓度减小,导致溶液红色变浅,说明氨水中存在电离平衡,若不存在电离平衡,加入CH3COONH4固体,溶液红色不会变浅,C正确;
D.弱酸溶液达到与强酸溶液相同pH时,弱酸的浓度会大于强酸的浓度;因此等体积、等pH的两种酸溶液,弱酸物质的量较大,与足量的锌反应,弱酸溶液放出的H2多,则HA是弱酸,D错误;
故选C。
5.下列实验中,不能达到实验目的的是
A.证明的溶解度大于
B.制备氢氧化铁胶体
C.征明醋酸的酸性强于碳酸
D.将溶液蒸干制取固体
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.硝酸银过量,分别与NaCl、KI反应生成沉淀,不发生沉淀的转化,则不能证明AgCl的溶解度大于AgI的,故A错误;
B.氯化铁溶液水解可制备胶体,则向沸水中滴加饱和氯化铁溶液出现红褐色液体时,可得到氢氧化铁胶体,故B正确;
C.发生强酸制取弱酸的反应,有气泡产生,可知醋酸的酸性强于碳酸,故C正确;
D.硫酸为难挥发性酸,则将溶液蒸干可制取固体溶质本身,故D正确;
答案选A。
6.已知25 ℃时,AgI饱和溶液中c(Ag+)为1.23×10-8mol·L-1,AgCl的饱和溶液中c(Ag+)为1.25×10-5mol·L-1.若在5 mL含有KCl和KI各为0.01 mol·L-1的溶液中,加入8 mL 0.01 mol·L-1AgNO3溶液,下列叙述正确的是
A.混合溶液中c(K+)>c(NO)>c(Ag+)>c(Cl-)>c(I-)
B.混合溶液中c(K+)>c(NO)>c(Cl-)>c(Ag+)>c(I-)
C.加入AgNO3溶液时首先生成AgCl沉淀
D.混合溶液中约为1.02×10-3
【答案】B
【分析】KI+ AgNO3= AgI↓+KNO3,,消耗n(AgNO3)= 5.0×10-5mol,KCl+AgNO3= AgCl↓+KNO3,上一步过量的AgNO3为,而KCl为,则KCl过量,生成AgCl为,剩下的KCl为mol,由此得出反应后溶液中, ,经计算可得到Ksp(AgCl)=(1.25×10-5)2, Ksp(AgI)=(1.23×10-8)2,,可计算出,,
【详解】A.经分析可知,A错误;
B.经分析可知,B正确;
C.KCl和KI混合溶液中加入AgNO3溶液,因为,所以先生成AgI,再生成AgCl,C错误;
D.混合溶液中,D错误;
故选B;
7.用数字传感器探究AgCl的沉淀溶解平衡。实验测得悬浊液中溶解的氯离子浓度变化如图所示,a点表示大量AgCl溶于水形成的悬浊液,下列说法正确的是
A.该温度下
B.b点可能加入少量蒸馏水
C.c点可能加入一定量的KI溶液
D.d点不可能存在
【答案】C
【详解】A.a点表示大量AgCl溶于水形成的悬浊液,存在沉淀溶解平衡,,c(Ag+)=c(Cl―),Ksp(AgCl)= c(Ag+ )·c(Cl-)=0.5×0.5=0.25,故A错误;
B.Ksp(AgCl)= c(Ag+ )·c(Cl-),若b点加入少量蒸馏水,c(Ag+)=c(Cl―),则可知c(Ag+)、c(Cl―)均不变,不符合图像变化,故B错误;
C.若c点滴加KI溶液,Cl―浓度升高然后达到一个比起始时略高的值,则说明此时溶液中Ag+浓度减小,而部分Ag+转化为AgI沉淀,故C正确;
D.若温度升高,Ksp(AgCl)会增大,此时c(Ag+)、c(Cl―)均增大且c(Ag+)=c(Cl―),故D错误;
故答案选C。
8.已知相同温度下,。某温度下,饱和溶液中、与的关系如图所示,下列说法正确的是
A.曲线②代表BaSO4的沉淀溶解曲线
B.加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点
C.该温度下
D.的平衡常数
【答案】D
【分析】相同温度下Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),当c(Ba2+)相同时,c()>c(),即饱和溶液中-lg[c()]>-lg[c()],则曲线①表示BaSO4沉淀溶解曲线,曲线②表示BaCO3的沉淀溶解曲线,Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)•c()=,Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)•c()=,结合溶解平衡影响因素分析解答。
【详解】A.由分析可知,曲线①代表BaSO4的沉淀溶解曲线,A错误;
B.加适量BaCl2固体时c(Ba2+)增大,Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)•c(),则c(
)减小,-lgc()增大,即加适量BaCl2固体不能使溶液由a点变到b点,B错误;
C.根据曲线②上(1.0,7.7)点数值计算Ksp(BaCO3)=c(Ba2+)•c()=10-1.0×10-7.7=10-8.7,其数量级为10-9,即该温度下,C错误;
D.的平衡常数=,D正确;
故答案为:D。
9.如图所示,有、两种温度下两条在水中的沉淀溶解平衡曲线,下列关于温度时在水中的沉淀溶解平衡曲线的说法不正确的是
A.加入可使溶液由a点变为b点
B.在曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,均有沉淀生成
C.、两条曲线表示的温度关系:
D.蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
【答案】C
【详解】A.向饱和溶液中加入Na2SO4,c()增大,Ksp= c()c(Ba2+)不变,c(Ba2+)减小,可使溶液由a点变为b点,A正确;
B.在T1曲线上方任意一点,Qc= c()c(Ba2+)>Ksp,所以均有BaSO4沉淀生成,B正确;
C.在水中的沉淀溶解平衡是吸热的,升高温度,的Ksp增大,c()、c(Ba2+)增大,则,C错误;
D.d点位于T1曲线下方,为不饱和溶液,蒸发溶剂,c()、c(Ba2+)均增大,当形成饱和溶液时,d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b),D正确;
故选C。
10.下列说法错误的是
已知:不考虑溶液混合时温度变化。
A.溶液与过量NaOH溶液反应最终可得到
B.向浓氨水中滴加饱和溶液可制得
C.常温下,AgCl和AgI的曲线如图所示,由图可知
D.常温下,往饱和的悬浊液中,滴加溶液,保持不变
【答案】A
【详解】A. 氢氧化镁难溶于水,碳酸镁微溶于水,则溶液与过量NaOH溶液反应最终可得到沉淀,故A不正确;
B.不溶于氨水,则向浓氨水中滴加饱和溶液可发生复分解反应,制得沉淀,故B正确;
C. 常温下,AgCl和AgI的曲线如图所示,由图可知Ksp(AgCl)=c(Ag+)•c(Cl-)=10-10×100=1×10-10,Ksp(AgI)=c(Ag+)•c(I-)=10-17×100=1×10-17,,故C正确;
D. 常温下,往饱和的悬浊液中,滴加溶液,硫酸根浓度增大、沉淀溶解平衡左移,但溶度积只与温度有关,温度不变则保持不变,故D正确;
选A。
11.(多选)T℃时,PdI2在溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法正确的是
A.T℃时,PdI2的Ksp = 7.0×10−9
B.T℃时,b点对应的是PdI2不饱和溶液
C.降低温度至,溶液由状态d移动至状态b
D.T℃时,向a点对应的溶液中加入少量固体,溶液由状态a沿曲线向状态c方向移动
【答案】BD
【详解】A.由图可知,T℃时,PdI2的Ksp=c(Pd2+)•c2(I-)=7×10-5×(1×10-4)2=7×10-13,故A错误;
B.a点在曲线上、为饱和溶液,b点在a点正下方、为不饱和溶液,故B正确;
C.b点溶液为不饱和溶液,沉淀溶解过程吸热,溶液由状态d降低温度至T℃时生成沉淀,仍为饱和溶液,不可能移动至状态b,故C错误;
D.a点对应的是PdI2饱和溶液,加入少量NaI固体时c(I-)增大,Ksp= c(Pd2+)•c2(I-),则c(Pd2+)减小,仍在曲线上,溶液由状态a沿曲线向状态c方向移动,故D正确;
答案选BD。
12.(多选)贵州重晶石矿(主要成分BaSO4)储量占全国以上。某研究小组对重晶石矿进行“富矿精开”研究,开发了制备高纯纳米钛酸钡(BaTiO3)工艺。部分流程如下:
下列说法正确的是
A.“气体”主要成分是H2S,“溶液1”的主要溶质是Na2S
B.“系列操作”可为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
C.“合成反应”中生成BaTiO3的反应是非氧化还原反应
D.“洗涤”时可用稀H2SO4去除残留的碱,以提高纯度
【答案】BC
【分析】重晶石矿经一系列转化得到BaS溶液,BaS溶液中加入稀盐酸酸化得到BaCl2和H2S,然后向溶液中加入过量NaOH经一系列操作得到Ba(OH)2•H2O还得到溶液1,溶液1中含有NaCl和过量的NaOH,Ba(OH)2•H2O进行溶解然后加入Ti(OC4H9)4得到BaTiO3粗产品,然后通过洗涤得到BaTiO3。
【详解】A.由分析可知,“气体”主要成分是H2S,“溶液1”的主要溶质BaCl2,A错误;
B.从溶液中获取晶体,采用蒸发浓缩至有晶膜出现时停止加热、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,所以“系列操作”可为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,B正确;
C.“合成反应”生成BaTiO3的反应中没有电子转移,所以不是氧化还原反应,C正确;
D.钛酸钡能和稀硫酸反应,所以不能用稀硫酸洗涤粗品,D错误;
故答案为:BC。
13.(多选)钪在国防、航天、光电等多领域有重要应用。由钛白水解母液(含Sc3+,H+、Fe2+、Mn2+、等)制备Sc2O3的工艺流程如下:
已知“萃取”时发生的反应为 ,其中 HR表示 P204。
下列说法错误的是
A.分批加入萃取剂进行多次萃取可提高 的萃取率
B.水相中 的物质的量浓度小于钛白水解母液中的
C.同一温度下,由“转沉”原理可推知溶度积常数:
D.“灼烧”反应生成1molSc2O3时,理论上有1.5molO2参加反应
【答案】BC
【分析】钛白水解工业废酸(含Sc3+、Fe2+、Mn2+、H+、等离子)加入有机萃取剂,Sc3+被萃取到有机相中;之后加入NaOH溶液进行反萃取,得到Sc(OH)3;再加入草酸转化为;最后在氧气灼烧得到Sc2O3,据此回答。
【详解】A.分批加入萃取剂进行多次萃取可使被充分萃取,提高萃取率,A正确;
B.磷酸为三元酸,形成二酯说明剩余1个羟基氢,故与发生离子交换,使水相中的物质的量浓度大于钛白水解母液的,B错误;
C.中阳离子与阴离子的数目之比小于中的,无法通过沉淀转化比较溶度积常数大小,C错误;
D.“灼烧”时化合价升高的元素为平均化合价为+3的碳元素,依据电子守恒知,“灼烧”反应生成时,理论上有参加反应,D正确;
故选BC。
14.LFP是一种常见的锂离子正极材料,其中含有LiFePO4、炭黑、铝箔和粘合剂聚偏二氟乙烯()等。利用废弃LFP正极材料回收金属、选择性提锂的工艺流程如下图所示。
已知:①Ksp[FePO4]=1.0×10-15;Ksp[Li3PO4]=2.0×10-11
回答下列问题:
(1)Li元素焰色试验的颜色是 (填标号);基态P原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为 。
A.紫红色 B.砖红色 C.黄绿色 D.黄色
(2)“焙烧”中有Li3Fe2(PO4)3和Fe2O3生成,则LiFePO4发生反应的化学方程式为 。
(3)从物质转化角度分析,“焙烧”不在玻璃设备中进行的可能原因是 。(用化学方程式解释)
(4)“滤渣1”中金属元素主要为 ;“滤渣2”的主要成分是 。
(5)“沉锂”时加入Na3PO4的量是理论用量的1.2倍,其目的是 。
(6)充电时,LiFePO4脱出部分Li+形成Li(1-x)FePO4,则对“废弃LFP电池”进行“放电处理”有利于锂在正极回收的原因是 。
【答案】(1) A 4:1或1:4
(2)12LiFePO4+3O24Li3Fe2(PO4)3+2Fe2O3
(3)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
(4) Fe Al(OH)3
(5)增大c(),Li3PO4沉淀溶解平衡逆向移动,使锂离子沉淀更完全
(6)原电池放电时,阳离子由负极移向正极
【分析】废弃LFP正极材料中含有LiFePO4、炭黑、铝箔和粘合剂聚偏二氟乙烯等,在O2中焙烧,LiFePO4转化成Li3Fe2(PO4)3和Fe2O3、铝箔转化成Al2O3、炭黑和聚偏二氟乙烯转化成气体,焙烧后固体用硫酸酸浸得到主要成分为FePO4的滤渣1和滤液,滤液中加入NaOH调pH得到成分为Al(OH)3的滤渣2,“调pH”后的滤液中加入Na3PO4“沉锂”得到Li3PO4。
【详解】(1)
Li元素的焰色试验的颜色是紫红色,故选A;基态P原子的价电子轨道排布图为 自旋状态为“”的电子有4个,自旋状态为“”的电子有1个,两种自旋状态的电子数之比为4:1或1:4。
(2)LiFePO4中Fe元素的化合价为+2价,“焙烧”时生成Li3Fe2(PO4)3、Fe2O3,反应中Fe元素的化合价由+2价升至+3价,O2中O元素的化合价由0价降至-2价,根据得失电子守恒、原子守恒,LiFePO4发生反应的化学方程式为12LiFePO4+3O24 Li3Fe2(PO4)3+2Fe2O3。
(3)根据分析,“焙烧”时炭黑和聚偏二氟乙烯转化成气体,其中粘合剂聚偏二氟乙烯焙烧时会产生HF,玻璃中含有SiO2,HF和SiO2会发生反应:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,会腐蚀玻璃设备,故“焙烧”不在玻璃设备中进行。
(4)根据题给已知①和流程分析,酸浸时得到的“滤渣1”的主要成分为FePO4,金属元素主要为Fe元素;“滤渣2”的主要成分是Al(OH)3。
(5)“沉锂”时加入Na3PO4的量是理论用量的1.2倍,其目的是:增大c(),Li3PO4沉淀溶解平衡逆向移动,使锂离子沉淀更完全。
(6)充电时,LiFePO4脱出部分Li+形成Li(1-x)FePO4,则对“废弃LFP电池”进行“放电处理”有利于锂在正极回收的原因是:原电池放电时,阳离子由负极移向正极。
15.某实验室通过碘酸钾和硫化氢反应制备碘化钾。实验装置如图所示(夹持及加热装置已省略)
(1)仪器a的名称是 ,实验中先关闭K,打开仪器 (选填“a”“b”或“ab”)制备碘酸钾,其反应的离子方程式为 。碘酸钾进一步与硫化氢的反应中,氧化剂与还原剂的比例是 。
(2)某同学认为可以将甲装置中的更换为固体,是否合理? 。理由是 。
(3)从平衡移动原理解释反应结束,乙装置中加入稀的主要作用是 。
(4)本实验尾气中的硫化氢可用溶液吸收。向溶液中通尾气直至饱和,溶液中刚好有沉淀生成,此时溶液的 (已知Ksp(ZnS)=2.0×10-22,H2S的Ka1(H2S)=1.3×10-7,Ka2(H2S)=7.1×10-15 ,结果保留2位小数)。
【答案】(1) 恒压滴液漏斗 b 3I2+6OH-=5I-++3H2O 1:3
(2) 不合理 Na2S固体易溶于水,启普发生器无法盛放粉末状Na2S固体
(3)稀能抑制H2S的电离,减少其溶解量,使其逸出在丙装置中被吸收
(4)0.67
【分析】题为利用碘酸钾和硫化氢制备碘化钾,由装置所盛试剂可知,装置甲为启普发生器,利用硫化亚铁和稀硫酸制备硫化氢气体,装置乙中盛放碘单质,用以制备碘酸钾,待碘酸钾制备完成,将硫化氢通入碘酸钾溶液制备碘化钾,同时有淡黄色硫单质生成,最后用氢氧化钠吸收尾气。
【详解】(1)仪器a为恒压滴液漏斗,利用碘酸钾与硫化氢气体制备碘化钾,由于碘酸钾为溶液,硫化氢为气体,因此需先关闭K制备碘酸钾,然后制备并将硫化氢通入碘酸钾溶液制备碘化钾,所以要打开仪器b,反应的离子方程式为3I2+6OH-=5I-++3H2O,由分析可知,碘酸钾进一步与硫化氢反应生成KI和S单质,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为:KIO3+3H2S=KI+3S+3H2O,该反应中KIO3为氧化剂,H2S是还原剂,氧化剂与还原剂的比例是1:3。
(2)Na2S固体易溶于水,启普发生器无法盛放粉末状Na2S固体,所以不合理。
(3)H2S在水溶液中存在电离平衡:、,反应结束后,稀能抑制H2S的电离,减少其溶解量,使其逸出在丙装置中被吸收。
(4)已知,,,故,,故,c(H+)=,则pH=-lg=0.67。
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3.4 沉淀溶解平衡【五大必考点+五大秒杀招+五大题型+分层训练】
课前预习+知识精讲
知识点01难溶电解质的沉淀溶解平衡
【知识积累】
(1) 20℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
(2) 在NaCl饱和溶液中,加入浓盐酸。
现象:产生白色沉淀。
解释:在饱和NaCl溶液中存在溶解平衡:NaCl(s)Na++Cl-,加入浓盐酸,增大了c(Cl-),平衡向左移动,从而析出NaCl。
1. 沉淀溶解平衡的建立
当难溶电解质加入水中时,开始阶段 v(溶解)>v(沉淀),且v(溶解)逐渐减小,v(沉淀)逐渐增大,当v(溶解)=v(沉淀)时,便建立了沉淀溶解平衡。
2. 沉淀溶解平衡的概念
在一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,形成电解质的饱和溶液,达到平衡状态,人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
3. 沉淀溶解平衡方程式
以AgCl沉淀溶解平衡为例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
4. 沉淀溶解平衡的特征
知识点02难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素
1. 内因(决定因素):难溶电解质本身的性质。
2. 外因:温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。
(1)温度:升温,大多数溶解平衡向溶解方向移动,但Ca(OH)2升温向生成沉淀方向移动;
(2)浓度:加水稀释,平衡溶解方向移动;
(3)相同离子:加入与难溶电解质含有相同离子的物质,平衡向生成沉淀的方向移动;
(4)反应离子:加入能消耗难溶电解质中所含离子的物质,平衡向溶解方向移动。
3. 实例分析
已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2++(aq)+2OH-(aq),勒夏特列原理也适用于沉淀溶解平衡,请分析当改变下列条件时,对该沉淀溶解平衡的影响,填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较):
条件改变
移动方向
c(Mg2+)
c(OH-)
加少量水
正向移动
不变
不变
升温
正向移动
增大
增大
加MgCl2(s)
逆向移动
增大
减小
加盐酸
正向移动
增大
减小
加NaOH(s)
逆向移动
减小
增大
知识点03溶度积常数
1.概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数,称为溶度积常数,简称溶度积,符号为Ksp。
2.表达式
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。
如:Mg(OH)2(s)Mg2++(aq)+2OH-(aq) Ksp=c(Mg2+)·c2(OH-)
3.影响因素
溶度积Ksp只与难溶电解质本身的性质和温度有关。
4.Ksp的意义
反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
5.应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
Q:离子积对于AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)任意时刻Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
①Q>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
②Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于衡状态。
③Q<Ksp,溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。
知识点04沉淀的溶解、生成
【实验探究】Mg(OH)2沉淀溶解
操作
现象
①浑浊 ②澄清
理论分析
1. 溶度积规则
对于难溶电解质AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),其浓度商Qc(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),即溶液中有关离子浓度幂的乘积,式中的浓度都是任意浓度。通过比较Qc和Ksp的相对大小,可以判断沉淀的溶解与生成。
①Qc>Ksp时,溶液过饱和,有沉淀析出,直至Qc=Ksp,达到新的沉淀溶解平衡。
②Qc=Ksp时,溶液饱和,沉淀溶解与生成处于平衡状态。
③Qc<Ksp时,溶液未饱和,无沉淀析出,若体系中有足量的固体存在,则固体溶解,直至Qc=Ksp。
2. 沉淀的溶解
根据溶度积规则,如果能设法移去溶解平衡体系中相应的离子(即降低离子浓度),使QC<KSP 就能使沉淀溶解平衡向沉淀溶解的方向移动,从而使沉淀溶解。
(1)沉淀溶解的方法
酸溶解法
用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。
如CaCO3难溶于水,却易溶于盐酸,原因是:CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡为CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO(aq),当加入盐酸后发生反应:CO+2H+=H2O+CO2↑,c(CO)降低,溶液中CO与Ca2+的离子积Q(CaCO3)<Ksp(CaCO3),沉淀溶解平衡向溶解方向移动。
盐溶液溶解法
Mg(OH)2难溶于水,能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为Mg(OH)2+2NH=Mg2++2NH3·H2O。
(2)可用于解释生活中的一些用途与现象。
①医疗上用BaSO4 做“钡餐”而不用 BaCO3 。
②石笋、钟乳石、石柱的成因
a.在石灰岩的饱和溶液中存在 CaCO3 的沉淀溶解平衡:CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq)。当 CO2 溶于此溶液时发生反应:CO2+CO32-+H2O===HCO32-,使 CO32-浓度减小,致使QC=[Ca2+]·[CO]<Ksp(CaCO3),使 CaCO3的沉淀溶解平衡右移,CaCO3逐渐转化为可溶性的 Ca(HCO3)2。
b.由于外界自然条件的影响,当CO2的溶解度降低时,会导致体系中CO32-增多,致使 QC=[Ca2+]·[CO]>Ksp(CaCO3) ,使沉淀溶解平衡左移,又生成CaCO3沉淀,形成钟乳石等。
③珊瑚的成因:珊瑚虫从周围的海水中获取 Ca2+、HCO3-,经反应形成石灰石外壳:Ca2++2HCO3-CaCO3+CO2+H2O。
3. 沉淀的生成
在难溶电解质溶液中,当条件改变使Qc>Ksp时,溶液过饱和,v(逆)>v(正),从而生成难溶电解质。在无机物的制备和提纯、废水处理等领域,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
知识点05沉淀的转化
1. 沉淀转化的实质:
沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程,其实质是沉淀溶解平衡的移动。
2. 沉淀转化的条件:
两种沉淀的溶解度不同,溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀,两者溶解度相差越大转化越容易。
3. 实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化
实验操作
实验现象
有白色沉淀析出
白色沉淀转化为黄色沉淀
黄色沉淀转化为黑色沉淀
化学方程式
NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3
AgCl+KI=AgI+KCl
2AgI+Na2S=Ag2S+2NaI
实验结论:AgCl沉淀转化为AgI沉淀,AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀,说明溶解度由小到大的顺序为Ag2S<AgI<AgCl。
理论分析:
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) Ksp=1.8×10-10
AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq) Ksp=8.5×10-17
由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl小得多。
当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时,Q(AgI)>Ksp(AgI)导致AgCl溶解,AgI生成,离子方程式可表示为:I-(aq)+AgCl(s)AgI(s)+Cl-(aq),K===≈2.1×106>1×105。
反应向正方向进行完全,即AgCl可转化为AgI沉淀。
4. 实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
实验操作
实验现象
产生白色沉淀
白色沉淀转化为红褐色沉淀
化学方程式
MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl
3Mg(OH)2+2FeCl3=2Fe(OH)3+3MgCl2
实验结论:Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,说明溶解度:Fe(OH)3<Mg(OH)2。
5.沉淀的转化的应用
应用
锅炉除水垢
(含有CaSO4)
CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq),反应为CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4,CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
自然界
中矿物的转化
原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS),反应为CuSO4+ZnS=CuS+ZnSO4,CuSO4+PbS=CuS+PbSO4
工业废水处理
FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)
解题大招
大招01易错点沉淀溶解平衡方程式中各物质要标明聚集状态。
大招02沉淀溶解平衡的影响因素易错点
大多数电解质溶解度随温度的升高而增大,但也有例外,如Ca(OH)2,温度越高,溶解度越小。
大招03溶度积常数
一般温度升高,Ksp增大,但Ca(OH)2相反。
大招04同类型的难溶电解质,在同温度下,Ksp越大,溶解度越大;不同类型的难溶电解质,应通过计算才能进行比较。
1Ksp只与难溶电解质本身的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关。
2对于同类型物质如AgCl、AgBr、AgI等,可直接用溶度积比较难溶电解质的溶解能力,Ksp越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。
3对于不同类型的物质,Ksp不能直接作为比较依据,而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度确定溶解能力的强弱。
大招05生成沉淀的主要方法
(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,可使Fe3+转变为 Fe(OH)3沉淀而除去。离子方程式为Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH。
(2)加沉淀剂法
如以 Na2S、H2S等做沉淀剂,使某些金属离子如 Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物 CuS、HgS 等。离子方程式为H2S+Cu2+===CuS↓+2H+;H2S+Hg2+===HgS↓+2H+。
题型分类
题型01沉淀溶解平衡的理解
【例1】下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是
A.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡
B.沉淀溶解平衡是可逆的
C.在平衡状态时
D.达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液
【答案】B
【解析】A.易溶电解质作溶质时,如果是饱和溶液,也存在沉淀溶解平衡,A错误;
B.沉淀溶解平衡也属于动态平衡,是可逆过程,B正确;
C.沉淀溶解平衡为动态平衡,则在平衡状态时,C错误;
D.达到沉淀溶解平衡的溶液,沉淀溶解和生成的速率相等,则一定是饱和溶液,D错误;
故选B。
【变式1-1】对“AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)”的理解正确的是
①说明AgCl没有完全电离,AgCl是弱电解质
②说明溶解的AgCl已完全电离,是强电解质
③说明Cl-与Ag+的反应不能完全进行到底
④说明Cl-与Ag+的反应可以完全进行到底
A.③④ B.②③ C.①③ D.②④
【变式1-2】把NaCl晶体溶于水充分搅拌后,溶液中仍有晶体存在,下列说法正确的是
A.溶解过程停止 B.此时溶解速率等于结晶速率
C.此时溶质不再溶解 D.溶解过程停止
题型02 影响沉淀溶解平衡的因素
【例2】能使悬浊液中的固体明显减少的措施是
A.滴入NaOH溶液 B.滴入溶液 C.滴入溶液 D.加热
【答案】B
【解析】A.滴入NaOH溶液增大氢氧根离子浓度,抑制的溶解平衡,固体不减少,故A错误;
B.滴入溶液可消耗氢氧根离子,促进的溶解平衡,固体减少,故B正确;
C.滴入溶液可结合部分氢氧根离子,产生氢氧化铁沉淀,固体不减少,故C错误;
D.加热可促进的溶解平衡,但固体减少不明显,故D错误;
故选:B。
【变式2-1】已知溶液中存在平衡:,下列有关该平衡体系的说法正确的是
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,向悬浊液中加入CaO,溶液的c(Ca2+)变大
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.①④⑥ C.①②③④⑥ D.①③⑥
【变式2-2】当氢氧化钙固体在水中达到溶解平衡时,为使Ca(OH)2固体的量减少,可以加入少量的
A.NaOH固体 B.CaCl2固体 C.NH4NO3固体 D.Ca(OH)2固体
题型03 溶度积的理解与应用
【例3】25℃时,的,该温度下,将足量的投入等体积的下列溶液中,溶液中的由大到小的排列顺序是
①溶液 ②溶液 ③溶液 ④饱和溶液
A.①>②>③>④ B.④>③>②>① C.③>④>①>② D.④>①=③>②
【答案】C
【解析】①足量的投入等体积溶液,增大,平衡逆向移动,减小;
②足量的投入等体积溶液,大于①溶液,所以小于①溶液;
③足量的投入等体积溶液,增大;
④足量的投入等体积饱和溶液,不变;
所以由大到小的顺序为:③>④>①>②;
故选C;
【变式3-1】25℃时有关物质的颜色和溶度积()如下表:
物质
颜色
白
淡黄
黄
黑
下列叙述错误的是
A.向AgCl悬浊液中加入溶液,有黑色沉淀产生
B.25℃时,AgCl、AgBr、AgI、的饱和水溶液中的浓度相同
C.该温度下,饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:
D.在溶液中,加入1滴(20滴约为1mL)溶液,不能产生白色沉淀
【变式3-2】现将某浓度的溶液与mol⋅L的溶液等体积混合,若要产生沉淀,则所用溶液的浓度至少为(已知该温度下的)
A. mol⋅L B. mol⋅L
C. mol⋅L D. mol⋅L
题型04 沉淀溶解平衡图像分析
【例4】t℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法正确的是
A.t℃时,Ag2CrO4的Ksp=1×10﹣9
B.d点有Ag2CrO4沉淀生成
C.加入AgNO3可使溶液由b点变成c点
D.常温下,向Ag2CrO4饱和溶液中加入Na2CrO4固体,有沉淀析出,但Ag2CrO4的Ksp不变
【答案】D
【解析】A.Ag2CrO4存在沉淀溶解平衡:Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+(aq),据图可知, =c2(Ag+)•c()=(10﹣3mol/L)2×10﹣6mol/L=1×10﹣12,A错误;
B.b为溶解平衡点,b在d的上方,则d点为Ag2CrO4的不饱和溶液,没有Ag2CrO4沉淀生成,B错误;
C.Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为:Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)+(aq),加入AgNO3可使溶液中的c(Ag+)增大,平衡逆向移动,最终c(Ag+)增大、c()减小,所以不能由b点变成c点,C错误;
D.Ag2CrO4的沉淀溶解平衡为:Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)+(aq),加入Na2CrO4可使溶液中的c(CrO42-)增大,平衡逆向移动,有沉淀析出;只与温度有关,在操作时温度不变,所以不变,D正确;
故选D。
【变式4-1】一定温度下,将过量的固体溶于100mL水中,充分搅拌,慢慢加入NaOH固体,随着增大,溶液中的变化曲线如图所示(未按比例画出),P为Y~Z曲线上的任意一点。下列说法错误的是
A.该温度下,
B.
C.P点溶液中,一定存在
D.Z点溶液中,
【变式4-2】25 ℃和100 ℃两种情况下,碳酸钙在水中的溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.100℃时,d点已经饱和,会有沉淀析出
B.25℃时,CaCO3的Ksp=2.8×10-9
C.25℃时加入Na2CO3,可以使溶液由c点变为d点
D.升高温度可以使溶液由a点变为曲线上的任一点
题型05 综合运用
【例5】某温度时,Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示:
(1)a点表示Ag2SO4 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)b点对应的Ksp (填“<”“>”或“=”)c点对应的Ksp。
(3)现将足量的Ag2SO4分别放入:
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的溶解度由大到小的排列顺序为 (填字母)。
(4)下列有关Ag2SO4的说法中正确的是 。
A.含有大量SO 的溶液中肯定不存在Ag+
B.Ag2SO4的溶度积常数Ksp=1.6×10-5 (mol·L-1)3
C.0.02 mol·L-1的AgNO3溶液与0.2 mol·L-1的Na2SO4溶液等体积混合不会生成沉淀
(5)往Ag2SO4固体中加入足量的Na2CrO4溶液,可观察到砖红色沉淀(Ag2CrO4为砖红色),写出沉淀转化的离子方程式: 。
【答案】(1)不饱和
(2)=
(3)b>a>c
(4)BC
(5)Ag2SO4+CrOAg2CrO4+SO
【解析】(1)曲线为沉淀溶解平衡状态,线上点浓度关系满足溶度积常数,线下点离子浓度小,离子积小于溶度积,为不饱和溶液,故答案为:不饱和;
(2)b、c均为沉淀溶解平衡曲线上的点,离子浓度均满足溶度积常数,且两点温度相同,故两点溶度积常数相同,故答案为:=;
(3)Ag2SO4在b蒸馏水中正常溶解,a、c溶液中因存在硫酸根离子,因此会抑制Ag2SO4得溶解,且硫酸根离子浓度越大对Ag2SO4溶解的抑制作用越大, 硫酸根离子浓度a<c,因此Ag2SO4在c中溶解度更小,溶解度:b>a>c,故答案为:b>a>c;
(4)A.含有大量SO 的溶液中存在Ag+,只是银离子浓度比较小,故A错误;
B.b点时,,Ag2SO4的溶度积常数Ksp (mol·L-1)3,故B正确;
C.0.02 mol·L-1的AgNO3溶液与0.2 mol·L-1的Na2SO4溶液等体积混合,,不会生成沉淀,故C正确;
故答案为:BC;
(5)Ag2SO4固体中加入足量的Na2CrO4溶液,可观察到砖红色沉淀(Ag2CrO4为砖红色),可知硫酸银固体部分转化成Ag2CrO4,反应的方程式为:Ag2SO4+CrOAg2CrO4+SO,故答案为:Ag2SO4+CrOAg2CrO4+SO;
【变式5-1】固体的研究是化学中的重要课题,回答下列问题:
(1)实验室在配制硝酸铜的溶液时,加蒸馏水前常将硝酸铜固体先溶于适量硝酸中,其主要目的是 。
(2)将下列固体物质溶于水,再将其溶液加热、蒸发结晶,再充分灼烧,得到化学组成与原固体物质相同的是 (填选项字母)。
A.胆矾 B.氯化铝 C.硫酸铝 D.氯化铜 E.硫酸亚铁 F.碳酸钠
(3)已知常温下Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9。
①BaSO4和BaCO3均为沉淀,二者可以相互转化。医疗上做“钡餐”的是 ,向等浓度的Na2CO3、Na2SO4的混合溶液中逐滴加入BaCl2溶液,最先出现的沉淀是 。
②用下列流程得到BaCl2溶液:BaSO4BaCO3BaCl2,计算反应(i)的平衡常数K= 。
③向1LNa2CO3溶液中加入足量BaSO4固体,假定溶液体积不变、温度不变,当溶液中c(CO)=1×10-3mol•L-1时,溶解BaSO4的物质的量为 mol。
(4)常温下用废电池的锌皮制备ZnSO4•7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解使铁变为Fe3+。已知:
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp的近似值
1×10-17
1×10-17
1×10-39
①若上述过程不加H2O2将导致Zn2+和Fe2+不能分离,原因是 。
②加碱调节至pH为 (保留到小数点后1位)时,铁离子刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol•L-1时,即可认为该离子沉淀完全)。
【变式5-2】电离平衡、化学平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡是重要的化学反应原理内容:
(1)常温下,将稀释,则稀释后的数目 (填“增多”或“减少”)
(2)常温下,稀释溶液时,的不变,水的离子积 (填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)时,将和两种气体混合于密闭容器中,发生如下反应:末达到平衡,生成.
该反应的平衡常数表达式为: ;已知,则 0(填“>”或“<”),在末时,D的平均反应速率为
(4)在实验室配制溶液时,常滴加几滴溶液,试用离子方程式及简要文字解释说明原因:
(5)某温度下,向含有固体的饱和溶液中加入少量稀盐酸,则 (填“增大”、“减小”或“不变”)
(6)冰融化为水的过程: 0(填“>”、或“<”)
分层训练
【基础过关】
1.化学与社会、生活密切相关。下列说法不正确的是
A.锅炉水垢中含有的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,后用酸除去
B.国家大剧院玻璃外墙采用了“纳米自洁玻璃”,即让玻璃穿上一层纳米级二氧化钛(TiO2)外套,TiO2可利用TiCl4的水解反应制得。
C.打开汽水瓶盖时有大量气泡冒出,可用勒夏特列原理解释
D.明矾净水与自来水的杀菌消毒原理相同
2.对于下列过程中发生的化学反应,相应离子方程式正确的是
A.NaHCO3溶液中通入少量Cl2:HCO+Cl2=CO2+Cl-+HClO
B.用氢氟酸刻蚀玻璃:SiO24H4F-SiF42H2O
C.将FeO固体溶于稀硝酸:FeO+2H+=Fe2++H2O
D.工业废水中的Pb2用FeS去除:Pb2S2-PbS
3.25℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)Pb2+(aq) + 2I- (aq),加入KI溶液,下列说法正确的是
A.沉淀溶解平衡向左移动 B.溶度积常数Ksp增大
C.溶液中Pb2+浓度增大 D.溶液中Pb2+和I- 浓度都减小
4.龙虎山是中国典型的丹霞地貌风景,其红色砂砾由石灰岩()、氢氧化铁、硫酸钙等成分组成。下列说法正确的是
A.、和均为电解质
B.石灰岩受热分解的能量变化如图所示
C.氢氧化铁胶体可用作净水剂,是由于+3价的铁具有氧化性
D.硫酸钙的饱和溶液中存在
5.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。下列说法错误的是
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温度下有固体析出 D.图中c点对应的是T2时硫酸钡的不饱和溶液
6.下列有关电解质溶液的说法不正确的是
A.向0.1的氨水中加入少量水,溶液中增大
B.将溶液从20℃升温至30℃,溶液中增大
C.向氢氧化钠溶液中加入醋酸溶液至中性,溶液中
D.向的饱和溶液中加入固体,溶液中的
7.CuS在太阳能电池等领域具有很好的应用前景,如图是利用石膏渣[主要成分为、、]制备CuS的工艺流程:
已知:“浸取”时生成和均难溶于水,且溶解度:。
下列说法错误的是
A.“浸取”时发生反应:
B.“滤渣”的主要成分是
C.“沉淀”时溶液不能过量,否则产物中会混有ZnS杂质
D.“滤液”经热处理后所得气体可返回“沉淀”步骤循环使用
8.由下列实验操作和现象所得出的结论错误的是
序号
实验操作
现象
结论
A
将溶液与溶液混合
产生白色胶状沉淀
结合质子的能力:
B
向两份相同的溶液中分别滴入5滴相同浓度的溶液和溶液
若前者产生气泡速率更快
比的催化效果好
C
向少量相同物质的量的沉淀中分别加入相同体积和浓度的氨水
白色沉淀溶解,黄色沉淀不溶解
D
向溶液中加入相同浓度溶液,充分反应后滴入KSCN溶液
溶液显红色
说明KI与反应有一定限度
A.A B.B C.C D.D
9.已知,,某溶液中含有浓度均为0.01 mol/L,向该溶液中逐滴加入0.01 mol/L的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为
A. B.
C. D.
10.已知:常温下,Ksp(BaSO4)=a.取过量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
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,Ksp(BaSO4)增大
D.向R溶液中加水,c(Ba2+)、均增大
11.(多选)某温度时,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.d点无沉淀生成
B.通过加水稀释可以使溶液由b点变到a点
C.加入适量(固体)可以使溶液由d点变到c点
D.a点对应的大于c点对应的
12.(多选)是一种有毒的重金属离子,常使用处理以降低其毒性。已知:
现向的溶液中不断滴加入的溶液至溶液体积加倍,下列说法不正确的是
A.
B.将的溶液改为的溶液则现象为生成沉淀并且沉淀不消失
C.该实验的现象为先生成沉淀,随后沉淀消失
D.随着不断加入溶液,溶液的不断升高
13.(多选)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如图:
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是
A.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl═MgCl2+2NH3↑+H2O
B.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C.流程中可循环使用的物质只有NH3
D.分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
14.镍的氧化物M是蓄电池材料。某小组用含镍废料(成分为NiO、Ni2O3、FeO、MgO和SiO2等)制备M的工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)固体2的主要成分是 (填化学式)。提高“酸浸”速率宜采用的措施有 (答两条)。
(2)“酸浸”中有O2生成,分析该反应中的氧化剂为 (填化学式)。
(3)已知25℃时:,。若浸出液中,当离子浓度≤1×10-5mol·L-1时认为已完全沉淀。用Na2CO3调节pH范围为 。
(4)“系列操作”包括蒸发浓缩、 、过滤、乙醇洗涤、干燥。用乙醇洗涤的目的是 。
(5)灼烧NiSO4·7H2O时,剩余固体的质量与温度的变化关系如图1所示。
写出B→C的化学方程式: 。
15.氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)常用作玻璃、陶瓷着色剂和饲料添加剂等。工业上用粗制氧化铜粉(含杂质FeO和SiO2)制备无水氯化铜,制取流程如下:
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
1.9
7.0
4.7
沉淀完全的pH
3.2
9.0
6.7
已知:氯化亚砜( )熔点-101℃,沸点76℃,易水解。回答下列问题:
(1)为避免引入杂质,试剂x可选用 (填字母)
a.KMnO4溶液 b.Cl2水 c.Br2水 d.H2O2溶液
(2)溶液C中加入试剂y可以调节溶液pH,控制pH的取值范围为______~_____ ,从而除去Fe3+而不引入杂质。试剂y可选用下列物质中的 (填字母)
a.Cu b.CuO c.Cu2(OH)2CO3 d.NaOH
(3)SOCl2与水反应的化学方程式为 。
(4)SOCl2与CuCl2·2H2O混合并加热,可得到无水CuCl2的原因是 。
【能力提升】
1.在含HgI2(s)的溶液中,一定c(I-)范围内,存在平衡关系:HgI2(s)⇌HgI2(aq);HgI2(aq)⇌Hg2++2I-;HgI2(aq)⇌HgI++I-;HgI2(aq)+I-⇌HgI;HgI2(aq)+2I-⇌HgI,平衡常数依次为K0、K1、K2、K3、K4。已知lgc(Hg2+)、lgc(HgI+)、lgc(HgI)、lgc(HgI)随lgc(I—)的变化关系如图所示,下列说法错误的是
A.线表示lgc(HgI)的变化情况
B.随c(I-)增大,c[HgI2(aq)]保持不变
C.a=lg
D.溶液中I元素与Hg元素的物质的量之比始终为2:1
2.工业锅炉需定期除水垢,其中的硫酸钙用纯碱溶液处理时,发生反应:。将1.00g硫酸钙加入100mL溶液中,在25℃和充分搅拌条件下,利用计测得体系随时间t变化如图。已知:,,,(不考虑水解)。下列说法不正确的是
A.时,以上溶液中存在:
B.保持溶液中,可使水垢中的转化为
C.时刻体系中已达平衡状态
D.时刻后向体系中加入少量固体,溶液的不变
3.下列各项中“操作或现象”能达到预期“实验目的”的是
选项
操作或现象
实验目的
A
向AlCl3溶液中加入过量的NaOH溶液,过滤,洗涤,干燥,灼烧
制取Al2O3
B
用饱和Na2CO3溶液可以将BaSO4转化为BaCO3
证明Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3)
C
在氯化氢气氛中加热蒸发MgCl2溶液
制取无水MgCl2
D
将SO2通入品红溶液中,品红溶液褪色,加热褪色后的品红溶液,溶液恢复红色
验证H2SO3的不稳定性
A.A B.B C.C D.D
4.下列由实验数据或现象得出的结论正确的是
实验操作
实验数据或现象
结论
A
用pH计分别测定SO2和CO2饱和溶液的pH
前者pH小
H2SO3酸性强于H2CO3
B
向AgCl悬浊液中加入NaI溶液
产生黄色沉淀
Ksp(AgI)>Ksp(AgCl)
C
向滴有酚酞的氨水中加入少量CH3COONH4固体
溶液红色变浅
氨水中存在电离平衡
D
等体积、等pH的HA和HB两种酸溶液分别与足量的锌反应
相同时间内,HA酸产生的氢气多
HA是强酸
A.A B.B C.C D.D
5.下列实验中,不能达到实验目的的是
A.证明的溶解度大于
B.制备氢氧化铁胶体
C.征明醋酸的酸性强于碳酸
D.将溶液蒸干制取固体
A.A B.B C.C D.D
6.已知25 ℃时,AgI饱和溶液中c(Ag+)为1.23×10-8mol·L-1,AgCl的饱和溶液中c(Ag+)为1.25×10-5mol·L-1.若在5 mL含有KCl和KI各为0.01 mol·L-1的溶液中,加入8 mL 0.01 mol·L-1AgNO3溶液,下列叙述正确的是
A.混合溶液中c(K+)>c(NO)>c(Ag+)>c(Cl-)>c(I-)
B.混合溶液中c(K+)>c(NO)>c(Cl-)>c(Ag+)>c(I-)
C.加入AgNO3溶液时首先生成AgCl沉淀
D.混合溶液中约为1.02×10-3
7.用数字传感器探究AgCl的沉淀溶解平衡。实验测得悬浊液中溶解的氯离子浓度变化如图所示,a点表示大量AgCl溶于水形成的悬浊液,下列说法正确的是
A.该温度下
B.b点可能加入少量蒸馏水
C.c点可能加入一定量的KI溶液
D.d点不可能存在
8.已知相同温度下,。某温度下,饱和溶液中、与的关系如图所示,下列说法正确的是
A.曲线②代表BaSO4的沉淀溶解曲线
B.加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点
C.该温度下
D.的平衡常数
9.如图所示,有、两种温度下两条在水中的沉淀溶解平衡曲线,下列关于温度时在水中的沉淀溶解平衡曲线的说法不正确的是
A.加入可使溶液由a点变为b点
B.在曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,均有沉淀生成
C.、两条曲线表示的温度关系:
D.蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
10.下列说法错误的是
已知:不考虑溶液混合时温度变化。
A.溶液与过量NaOH溶液反应最终可得到
B.向浓氨水中滴加饱和溶液可制得
C.常温下,AgCl和AgI的曲线如图所示,由图可知
D.常温下,往饱和的悬浊液中,滴加溶液,保持不变
11.(多选)T℃时,PdI2在溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法正确的是
A.T℃时,PdI2的Ksp = 7.0×10−9
B.T℃时,b点对应的是PdI2不饱和溶液
C.降低温度至,溶液由状态d移动至状态b
D.T℃时,向a点对应的溶液中加入少量固体,溶液由状态a沿曲线向状态c方向移动
12.(多选)贵州重晶石矿(主要成分BaSO4)储量占全国以上。某研究小组对重晶石矿进行“富矿精开”研究,开发了制备高纯纳米钛酸钡(BaTiO3)工艺。部分流程如下:
下列说法正确的是
A.“气体”主要成分是H2S,“溶液1”的主要溶质是Na2S
B.“系列操作”可为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
C.“合成反应”中生成BaTiO3的反应是非氧化还原反应
D.“洗涤”时可用稀H2SO4去除残留的碱,以提高纯度
13.(多选)钪在国防、航天、光电等多领域有重要应用。由钛白水解母液(含Sc3+,H+、Fe2+、Mn2+、等)制备Sc2O3的工艺流程如下:
已知“萃取”时发生的反应为 ,其中 HR表示 P204。
下列说法错误的是
A.分批加入萃取剂进行多次萃取可提高 的萃取率
B.水相中 的物质的量浓度小于钛白水解母液中的
C.同一温度下,由“转沉”原理可推知溶度积常数:
D.“灼烧”反应生成1molSc2O3时,理论上有1.5molO2参加反应
14.LFP是一种常见的锂离子正极材料,其中含有LiFePO4、炭黑、铝箔和粘合剂聚偏二氟乙烯()等。利用废弃LFP正极材料回收金属、选择性提锂的工艺流程如下图所示。
已知:①Ksp[FePO4]=1.0×10-15;Ksp[Li3PO4]=2.0×10-11
回答下列问题:
(1)Li元素焰色试验的颜色是 (填标号);基态P原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为 。
A.紫红色 B.砖红色 C.黄绿色 D.黄色
(2)“焙烧”中有Li3Fe2(PO4)3和Fe2O3生成,则LiFePO4发生反应的化学方程式为 。
(3)从物质转化角度分析,“焙烧”不在玻璃设备中进行的可能原因是 。(用化学方程式解释)
(4)“滤渣1”中金属元素主要为 ;“滤渣2”的主要成分是 。
(5)“沉锂”时加入Na3PO4的量是理论用量的1.2倍,其目的是 。
(6)充电时,LiFePO4脱出部分Li+形成Li(1-x)FePO4,则对“废弃LFP电池”进行“放电处理”有利于锂在正极回收的原因是 。
15.某实验室通过碘酸钾和硫化氢反应制备碘化钾。实验装置如图所示(夹持及加热装置已省略)
(1)仪器a的名称是 ,实验中先关闭K,打开仪器 (选填“a”“b”或“ab”)制备碘酸钾,其反应的离子方程式为 。碘酸钾进一步与硫化氢的反应中,氧化剂与还原剂的比例是 。
(2)某同学认为可以将甲装置中的更换为固体,是否合理? 。理由是 。
(3)从平衡移动原理解释反应结束,乙装置中加入稀的主要作用是 。
(4)本实验尾气中的硫化氢可用溶液吸收。向溶液中通尾气直至饱和,溶液中刚好有沉淀生成,此时溶液的 (已知Ksp(ZnS)=2.0×10-22,H2S的Ka1(H2S)=1.3×10-7,Ka2(H2S)=7.1×10-15 ,结果保留2位小数)。
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