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课时提升训练(11) 沉淀溶解平衡及图像分析
1.(2024·浙江嘉兴八校联盟联考)牙齿表面由一层坚硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着,人进食后,细菌和酶作用于食物产生有机酸,这时牙齿就会受到腐蚀,向牙膏中添加NaHCO3、NaF均可增强护齿效果。已知:
物质
Ka或Ksp
CH3COOH
1.75×10-5
H3PO4
Ka1=6.9×10-3 Ka3=4.8×10-13
Ca5(PO4)3OH
8.0×10-30
Ca5(PO4)3F
4.0×10-60
CaCO3
3.4×10-9
下列说法正确的是( )
A.CH3COOH溶解Ca5(PO4)3OH的离子方程式为Ca5(PO4)3OH+10CH3COOH===5Ca2++10CH3COO-+3H3PO4+H2O
B.牙膏中经常添加碳酸钙,主要是为了增加Ca2+浓度,抑制牙齿腐蚀
C.当>5.0×10-31时,Ca5(PO4)3OH可与F-反应转化为Ca5(PO4)3F
D.向牙膏中添加NaHCO3、NaF均可增强护齿效果,两者原理相同
答案:C
2.(2024·浙江余姚中学模拟)氢氧化镁是常见难溶物,将过量氢氧化镁粉末置于水中达到溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)。已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(MgCO3)=3.5×10-8;通常,溶液中某离子的浓度小于1×10-5mol/L时,可以认为该离子已沉淀完全。下列说法不正确的是( )
A.滴入几滴稀硫酸,溶液的pH先下降后上升,最后保持一个稳定值
B.MgCO3的饱和溶液中c(Mg2+)=c(CO)
C.NaOH溶液可使MgCO3较彻底地转化为Mg(OH)2
D.氢氧化镁可处理印染厂的酸性废水,处理后c(Mg2+)=5.6×10-4mol/L,此时溶液呈碱性
答案:B
3.(2024·浙江七彩阳光联盟联考)常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol/L的KCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑C2O的水解)。下列叙述正确的是( )
A.Ksp(Ag2C2O4)的数量级为10-7
B.N点表示AgCl的过饱和溶液
C.向c(Cl-)=c(C2O)的混合溶液中滴入AgNO3溶液时,先生成Ag2C2O4沉淀
D.Ag2C2O4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+C2O(aq)的平衡常数为10-9.04
答案:B
4.常温下,向20 mL 0.1 mol/L NaHCO3溶液中再加入少量的NaHCO3固体,一段时间后,少量气体X从溶液底部固体中缓慢逸出,最终固体全部溶解,得到溶液Y,pH为8.7。已知25 ℃时:Ksp(CaCO3)=3.4×10-9、Ksp(MgCO3)=6.82×10-6、Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12、H2CO3 pKa1=6.3,pKa2=10.3;Mg(OH)2沉淀范围:pH=9.4~12.4。
下列说法正确的是( )
A.气体X是CO2,饱和NaHCO3溶液的pH>8.7
B.因为Ksp(MgCO3)>Ksp[Mg(OH)2],Mg(OH)2更难溶
C.向溶液Y中滴加MgCl2溶液,有Mg(OH)2生成
D.向0.1 mol/L NaHCO3溶液中加入MgCl2溶液,无明显现象,但改为同浓度的CaCl2溶液,可生成沉淀
答案:D
5.天然水体中的H2CO3与空气中的CO2保持平衡。某地溶洞水体中lg c(X)(X为H2CO3、HCO、CO或Ca2+)与pH的线性关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.直线①代表HCO,直线③代表Ca2+
B.图中lg c(CO)=2pH+lg Ka1(H2CO3)+lg Ka2(H2CO3)-5
C.CaCO3的溶度积Ksp(CaCO3)=10-8.6
D.若空气中的CO2浓度增加,则水体中的Ca2+浓度减小
D 解析:H2CO3(aq)H++HCO,HCO⇌H++CO,随着溶液pH增大,HCO转化为CO,则c(HCO)减小,c(CO)增大,同时c(Ca2+)减小,故曲线①代表HCO,曲线②代表CO,曲线③代表Ca2+,A正确;Ka1(H2CO3)=,lg c(H2CO3)=10-5推知①lg c(HCO)=pH+[lg Ka1(H2CO3)-5];Ka2=,Ka1Ka2=同理可推:②lg c(CO)=2pH+[lg Ka1+lg Ka2-5],B正确;由Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·c(CO),推知lg Ksp(CaCO3)=lg c(Ca2+)+lg c(CO),则③lg c(Ca2+)=lg Ksp-lg c(CO)=-2pH+[lg Ksp-lg Ka1-lg Ka2+5],由a点数值可知Ka1=10-6.3,由c点数值可知Ka2=10-10.3,再由b点数值代入③可知Ksp(CaCO3)=10-8.6,C正确;若空气中的CO2浓度增加,CaCO3(s)+CO2(g)+H2O⇌Ca2++2HCO,平衡正向移动,水体中的Ca2+浓度增大,D错误。
6.HX是一元弱酸,微溶盐MX2的饱和溶液中c(M2+)随c(H+)而变化,M2+不发生水解。25 ℃时,实验测得pM与δ(X-)的关系如图所示,其中A点对应的pH=5.0。[已知lg 2≈0.3,lg 5≈0.7,pM=-lg c(M2+),δ(X-)=]。下列说法正确的是( )
A.A点对应溶液中存在2c(M2+)=3c(HX)
B.B点对应溶液的pH约为5.6
C.25 ℃时,Ksp(MX2)的数量级为10-8
D.25 ℃时,HX的电离常数Ka为2.5×10-5
B 解析:依题意MX2(s)⇌M2++2X-,根据元素守恒,A点对应溶液中有c(X-)+c(HX)=2c(M2+),又=0.2,即c(X-)=c(HX),则2c(M2+)=c(HX),A错误;A点对应的pH=5.0,c(X-)=c(HX),则HX的电离常数Ka===2.5×10-6,D错误;B点对应溶液中=0.5,即c(X-)=c(HX),又由D项知,25 ℃时,HX的电离常数Ka为2.5×10-6,则B点对应溶液中c(H+)=Ka,pH=-lg c(H+)=-lg(2.5×10-6),则pH约为5.6,B正确;A点对应溶液中有c(M2+)=10-2.53 mol/L,c(X-)+c(HX)=2c(M2+)=2×10-2.53 mol/L,又=0.2,即c(X-)=c(HX),则c(X-)=0.4×10-2.53 mol/L,故25 ℃时,Ksp(MX2)=c(M2+)·c2(X-)=10-2.53×(0.4×10-2.53)2=1.6×10-8.59,数量级为10-9,C错误。
7.废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下:
(1)写出铜帽溶解时铜与加入的稀硫酸、30%H2O2反应的离子方程式:______________________________________,铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的H2O2除去,除去H2O2的简便操作是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下图列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀pH以离子浓度为1.0 mol/L计)。
请结合图中相关数据,完成由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤(以最佳方案填写,可选用的试剂:30%H2O2溶液、1.0 mol/L硝酸、1.0 mol/L NaOH溶液)。
①向滤液中加入适量30%H2O2溶液,使其充分反应;
②滴加1.0 mol/L NaOH,调节溶液pH范围为________________;
③过滤;
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
⑤过滤、洗涤、干燥;
⑥900 ℃煅烧。
答案:(1)Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O 加热(至沸腾)
(2)②3.2~5.9 ④向滤液中滴加1 mol/L NaOH,调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11),使Zn2+沉淀完全
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