第52讲 难溶电解质的沉淀溶解平衡-【优化探究】2026高考化学一轮复习高考总复习配套课件(苏教版)
2025-12-10
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教辅
内容正文:
优化探究
大单元四 化学反应原理
专题12 水溶液中的离子反应与平衡
第52讲 难溶电解质的沉淀溶解平衡
1
[导航·复习目标] 1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.理解溶度积(Ksp)的含义,能进行相关的计算。3.了解沉淀的生成、溶解与转化,并能应用化学平衡原理解释。
2
考点一 沉淀溶解平衡 溶度积
考点二 沉淀溶解平衡的应用
练真题 明考向
课时作业52 难溶电解质的沉淀溶解平衡
3
考点一 沉淀溶解平衡 溶度积
4
1.在20 ℃时,物质的溶解度与溶解性的关系
梳理 必备知识
2.沉淀溶解平衡
(1)概念:在一定温度下,溶解速率和沉淀速率相等的状态,体系中形
成___________的平衡状态。
饱和溶液
5
(2)影响沉淀溶解平衡的因素
①内因:难溶电解质本身的性质,这是决定因素。
②外因[以AgCl(s)⥫⥬Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例]:
外界条件 移动方向 平衡后c(Ag+) 平衡后c(Cl-) Ksp
升高温度 ________ ________ ________ ________
加水稀释 ________ ________ ________ ________
加入少量AgNO3 ________ ________ ________ ________
通入HCl ________ ________ ________ ________
通入H2S ________ ________ ________ ________
正向
增大
增大
增大
正向
不变
不变
不变
逆向
增大
减小
不变
逆向
减小
增大
不变
正向
减小
增大
不变
6
3.溶度积常数
(1)溶度积常数和浓度商比较
以AmBn(s)⥫⥬m(aq)+n(aq)为例:
溶度积(Ksp) 浓度商(Qc)
含义 沉淀溶解平衡的平衡常数 溶液中有关离子浓度幂的乘积
表达式 Ksp(AmBn)=_________________,
式中的浓度是平衡浓度 Qc(AmBn)=________________,式中的浓度是任意浓度
cm(An+)·cn(Bm-)
cm(An+)·cn(Bm-)
7
溶度积(Ksp) 浓度商(Qc)
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________析出;
②Qc=Ksp:溶液饱和,处于________状态;
③Qc<Ksp:溶液________,无沉淀析出
沉淀
平衡
未饱和
8
(2)Ksp的影响因素
①内因:溶度积与难溶电解质溶解能力的关系:阴、阳离子个数比相同的难溶电解质,溶度积________,其溶解能力________;不同类型的难溶电解质,应通过计算才能进行比较溶解能力。
②外因:仅与________有关,与浓度、压强、催化剂等无关。
越小
越小
温度
9
(1)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。( )
(2)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)为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤
BaSO4沉淀。( )
(4)Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度。( )
(5)不可能使要除去的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1.0×10-5 mol·L-1时,已经完全沉淀。( )
(6)在一定条件下,溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。
( )
(7)溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高,Ksp增大。( )
×
×
√
×
√
√
×
10
一、沉淀溶解平衡移动
1.已知溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s)⥫⥬Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH<0,下列有关该平衡体系的说法不正确的是________________(填序号)。
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
提升 关键能力
②③④⑤⑦
11
解析:加入碳酸钠粉末会生成CaCO3沉淀,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Ksp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,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。
12
二、Ksp的大小比较
2.分别进行下列操作,由现象得出的结论正确的是( )
选项 操作 现象 结论
A 将稀硫酸和Na2S反应生成的气体通入AgNO3与AgCl组成的悬浊液中 出现黑
色沉淀 Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)
B 向盛有2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液的试管中滴加1 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,再向其中滴加4~5滴
0.1 mol·L-1 KI溶液 先有白色沉淀生成,后又产生黄色沉淀 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
13
答案:D
选项 操作 现象 结论
C 向AgI悬浊液中滴入Na2S溶液 固体变黑 Ksp(Ag2S)>Ksp(AgI)
D 将H2S气体通入浓度均为
0.01 mol·L-1的ZnSO4和CuSO4溶液中 先出现CuS黑色沉淀 Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)
14
解析:生成的硫化氢会与硝酸银溶液反应生成硫化银沉淀,没有沉淀的转化,无法判断Ksp(AgCl)、Ksp(Ag2S)的大小,A错误;AgNO3溶液过量,KI直接与AgNO3反应,无法判断Ksp(AgCl)与Ksp(AgI)的大小关系,B错误;溶度积常数大的物质能转化为溶度积常数小的物质,向AgI悬浊液中滴入Na2S溶液,固体变黑,Ag2S与AgI虽属于不同类型的沉淀,但Ksp(Ag2S)与Ksp(AgI)相差较大,故可以直接比较大小,说明Ksp(Ag2S)<Ksp(AgI),C错误;难溶的物质先沉淀出来,说明Ksp(CuS)<Ksp(ZnS),D正确。
15
三、有关溶度积的计算
3.(能否沉淀)25 ℃时,在1.00 L 0.03 mol·L-1 AgNO3溶液中加入0.50 L 0.06 mol·L-1的CaCl2溶液,能否生成AgCl沉淀(已知:AgCl的Ksp=1.8×10-10)?
______________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________
c(Ag+)==0.02 mol·L-1,c(Cl-) ==0.04 mol·L-1,Qc=c(Ag+)·c(Cl-) =0.02×0.04=8.0×10-4>Ksp,所以有AgCl沉淀生成。
16
4.(沉淀时的pH)常温下,Ksp=c(Cu2+)·c2(OH-)=2×10-20,计算有关Cu2+沉淀的pH。
(1)某CuSO4溶液中c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,如果生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH,使之大于________。
5
解析:根据题给信息,当c(Cu2+)·c2(OH-)=2×10-20时开始出现沉淀,则c(OH-)= mol·L-1=10-9 mol·L-1,c(H+)=
10-5 mol·L-1,pH=5,所以要生成Cu(OH)2沉淀,应调整pH>5。
17
(2)要使0.2 mol·L-1 CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(使Cu2+浓度降至原来的千分之一),则应向溶液中加入NaOH溶液,使溶液的pH为________。
6
解析:要使Cu2+浓度降至=2×10-4 mol·L-1,c(OH-) = mol·L-1=10-8 mol·L-1,c(H+)=10-6 mol·L-1,此时溶液的pH=6。
18
5.(沉淀的顺序)已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和Cr,浓度均为0.01 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.01 mol·L-1的AgNO3溶液时,计算三种阴离子沉淀的先后顺序。
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
三种阴离子浓度均为0.01 mol·L-1时,分别产生AgCl、AgBr和Ag2CrO4沉淀,所需要Ag+浓度依次为c1(Ag+)==
mol·L-1=1.56×10-8 mol·L-1,c2(Ag+)=
19
______________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
= mol·L-1=7.7×10-11 mol·L-1,c3(Ag+)= = mol·L-1=3×10-5 mol·L-1,沉淀时Ag+浓度最小的优先沉淀,因而沉淀的顺序为Br-、Cl-、Cr。
20
6.(沉淀能否转化)Ksp(CaCO3)=2.8×10-9、Ksp(CaSO4)=9.1×10-6,溶解能力:CaSO4大于CaCO3。请用数据说明溶解能力小的CaCO3能否转化为溶解能力大的CaSO4?
____________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
在CaCO3的饱和溶液中c(Ca2+)== mol·L-1 ≈5.3×10-5 mol·L-1,若向CaCO3饱和溶液中加入Na2SO4溶液,产生CaSO4(s)时S的最小浓度为c(S)== mol·L-1 ≈0.17 mol·L-1,则当溶液中c(S)大于0.17 mol·L-1时,CaCO3(s)可以转化为CaSO4(s)。
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四、沉淀滴定
7.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全部转化为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溶液体积21.00 mL。滴定达到终点时,产生砖红色Ag2CrO4沉淀。
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(1)已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(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
解析:若终点时c(Cr)=1.1×10-4 mol·L-1,Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)
·c(Cr)=1.1×10-12,c(Ag+)=10-4 mol·L-1,Ksp(AgCl)=c(Ag+)
·c(Cl-)=1.8×10-10,c(Cl-)=1.8×10-6mol·L-1。
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(2)计算KClO4样品的纯度(请写出计算过程)。
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
n(AgNO3)=0.200 0 mol·L-1×0.021 L=0.004 2 mol,25.00 mL溶液中n(KCl)总=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 90 g,解得n(KClO4)=0.004 0 mol,n(KClO4)总=0.004 0 mol×=0.040 mol,其纯度为×100%≈97.38%。
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考点二 沉淀溶解平衡的应用
25
1.沉淀的生成
(1)生成溶解能力小的难溶电解质,越小越好。
(2)方法与实例
梳理 必备知识
方法 举例 解释
调节
pH法 除去CuCl2溶液中的FeCl3,可向溶液中加入__________________________ ________________________________ __________________________________________
CuO[或Cu(OH)2或CuCO3 或Cu2 (OH)2CO3 ]
CuO与H+反应,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀
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方法 举例 解释
调节
pH法 除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入________调节pH至4左右 __________________________________________
沉淀
剂法 以________等沉淀污水中的Hg2+、Cu2+等重金属离子 __________________________________________
氨水
Fe3+与NH3·H2O反应生成Fe(OH)3沉淀
Na2S
Na2S与Cu2+、Hg2+反应生成沉淀
27
2.沉淀的溶解
(1)原理:不断减少溶解平衡体系中的相应离子,使Qc≤Ksp,平衡向__________________移动。
(2)应用实例
①酸溶解法:用离子方程式表示难溶于水的CaCO3可溶于盐酸:CaCO3+2H+====Ca2++CO2↑+H2O。
沉淀溶解的方向
28
②盐溶液溶解法:用离子方程式表示Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液:_______________________________________。
③氧化还原溶解法:如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3:3Ag2S+8HNO3(稀)====6AgNO3+2NO↑+3S+4H2O。
④配位溶解法:如AgCl溶于氨水,离子方程式为
______________________________________________。
Mg(OH)2+2N====Mg2++2NH3·H2O
AgCl+2NH3·H2O====[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
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3.沉淀的转化
(1)原理:由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程,实质是沉淀溶解平衡的移动。
(2)应用实例
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)
30
一、沉淀转化的实验探究
1.(2025·北京海淀区模拟)取1 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液进行如下实
验(实验中所用试剂浓度均为0.1 mol·L-1),下列说法不正确的是( )
A.实验①白色沉淀是难溶的AgCl
B.若按②①顺序实验,能看到白色沉淀
C.若按①③顺序实验,能看到黑色沉淀
D.由实验②说明AgI比AgCl更难溶
提升 关键能力
B
31
解析:AgNO3溶液中的Ag+和过量的NaCl溶液中的Cl-生成AgCl白色沉淀,离子方程式为Ag++Cl-====AgCl↓,所以实验①白色沉淀为难溶的AgCl,故A项正确;一般来说,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,AgI的溶解度比AgCl小,所以AgI不易转化为AgCl,所以若按②①顺序实验,看不到白色沉淀,故B项错误;2AgCl(s)+
S2-(aq)⥫⥬Ag2S(s)+2Cl-(aq),Ag2S比AgCl更难溶,溶解度更小,所以若按①③顺序实验,能看到黑色沉淀,故C项正确;实验②白色沉淀AgCl转化为黄色沉淀AgI,说明AgI比AgCl更难溶,故D项正确。
32
2.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( )
A.①浊液中存在平衡:
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
33
解析:A项,根据信息,白色沉
淀是AgSCN,存在沉淀溶解平
衡:AgSCN(s)⥫⥬Ag+(aq)+
SCN-(aq),故说法正确;B项,
取上层清液,加入Fe3+出现血
红色,说明生成Fe(SCN)3,说明溶液中含有SCN-,故说法正确;C项,AgI是黄色沉淀,现象是产生黄色沉淀,说明有AgI产生,故说法正确;D项,可能是c(I-)·c(Ag+)>Ksp,出现沉淀,故说法错误。
34
二、沉淀溶解平衡的应用
3.可溶性钡盐有毒,医院中常用无毒硫酸钡作为内服“钡餐”造影剂。医院抢救钡离子中毒者时,除催吐外,还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知:某温度下,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9,Ksp(BaSO4)=1.1×
10-10。下列推断正确的是( )
A.不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为碳酸钡比硫酸钡更难溶
B.可以用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃
C.抢救钡离子中毒者时,若没有硫酸钠也可以用碳酸钠溶液代替
D.误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒
B
35
解析:碳酸钡能与胃酸反应生成可溶性钡盐,钡离子有毒,所以不能用碳酸钡作为内服造影剂,A错误;用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃,反应后c(Ba2+)= mol·L-1≈3.1×
10-10 mol·L-1< mol·L-1,浓度很小,可起到解毒的作用,B正确;碳酸钡与胃酸反应转化为可溶性钡盐,起不到解毒的作用,C错误;饱和BaSO4溶液中c(Ba2+)==
mol·L-1>1.0×10-5 mol·L-1,所以误饮c(Ba2+)= 1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,不会引起钡离子中毒,D错误。
36
4.在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。已知:Cu+Cu2+⥫⥬2Cu+ K=7.6×10-7;Ksp(CuCl)=2.0×10-6。
(1)通过计算说明上述除Cl-的反应能完全进行的原因:____________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________。
已知:①Cu+Cu2+⥫⥬2Cu+ K=7.6×10-7;②CuCl(s)⥫⥬Cl-(aq)+
Cu+(aq) Ksp=2.0×10-6;则①-2×②得:Cu+Cu2++2Cl-==== 2CuCl,此反应的平衡常数为==1.9×105,说明此反应进行程度很大,能够完全进行
37
(2)若用Zn替换Cu可加快除Cl-的速率,但需控制溶液的pH。若pH过低,
除Cl-效果下降的原因是_____________________________________。
若pH过低,锌会与溶液中的氢离子反应
38
练真题 明考向
39
1.正误判断。
(1)向2 mL浓度均为0.1 mol·L-1的CaCl2和BaCl2混合溶液中滴加少量
0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,振荡,产生白色沉淀,则溶度积常数:
CaCO3>BaCO3。(2024·江苏卷,3C)( )
(2)向等物质的量浓度的NaCl、Na2CrO4混合溶液中滴加AgNO3溶液,先生成AgCl白色沉淀,则Ksp(AgCl)<Ksp(Ag2CrO4)。(2024·山东卷,12C)
( )
×
×
40
2.(2021·江苏卷)室温下,用0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液浸泡CaSO4粉末,
一段时间后过滤,向滤渣中加稀醋酸,产生气泡。已知Ksp(CaSO4)=
5×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是( )
A.0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HC)+c(H2CO3)
B.反应CaSO4+C⥫⥬CaCO3+S正向进行,需满足×104
C.过滤后所得清液中一定存在:c(Ca2+)=且c(Ca2+)≤
D.滤渣中加入醋酸发生反应的离子方程式:CaCO3+2H+====Ca2++CO2↑+H2O
C
41
解析:A.0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HC)+2c(H2CO3),A错误;B.该反应的平衡常数K= ====×104,当浓度商<K时,反应正向进行,B错误;C.上层清液为碳酸钙的饱和溶液,所以清液中满足c(Ca2+)=,由于硫酸钙沉淀转化为碳酸钙沉淀,所以清液为硫酸钙的不饱和溶液,则c(Ca2+)≤,C正确;D.醋酸为弱酸,不能拆成离子形式,D错误。
42
3.(2024·新课标卷,节选)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下:
43
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)时的pH:
Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
“除钴液”中主要的盐有_________________(写化学式),残留的Co3+浓度为__________mol·L-1。
ZnSO4、K2SO4
10-16.7
44
解析:最终得到的“除钴液”中含有的金属离子主要是最初“酸浸”时
与加入ZnO调pH时引入的Zn2+、加入KMnO4“氧化沉钴”时引入的K+,
而阴离子是在酸浸时引入的S,因此其中主要的盐有ZnSO4和K2SO4。
当溶液pH=1.1时c(H+)=10-1.1mol·L-1,Co3+恰好完全沉淀,此时溶液
中c=1.0×10-5 mol·L-1,则c(OH-)==10-12.9 mol·L-1,
则Ksp=1.0×10-5×(10-12.9)3=10-43.7。“除钴液”的pH=5,即
c(H+)=10-5 mol·L-1,则c(OH-)==10-9 mol·L-1,此时溶液中
c== mol·L-1=10-16.7 mol·L-1。
45
4.(2023·北京卷,节选)以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知:酸性条件下,MnO2的氧化性强于Fe3+。
“浸锰”过程中,发生反应MnS+2H+====Mn2++H2S↑,则可推断:Ksp(MnS)________(填“>”或“<”)Ksp(Ag2S)。
>
46
解析:“浸锰”过程中,矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中,MnS发生反应:MnS+2H+====Mn2++H2S↑,硫化锰溶于强酸而硫化银不溶于强酸,则可推断:Ksp(MnS)>Ksp(Ag2S)。
47
课时作业52
难溶电解质的沉淀溶解平衡
48
一、选择题(每小题3分)
1.25 ℃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
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
13
14
15
A
49
解析: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;据分析,沉淀溶解平衡向左移动,A正确;溶度积常数Ksp只与温度有关,温度不变其值不变,B错误;据分析,溶液中Pb2+浓度减小,C错误;据分析,溶液中Pb2+浓度减小,I-浓度增大,D错误。
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
13
14
15
50
2.(2025·江苏南通高二期中)碱金属硫化物俗称“臭碱”,这是因为在
水溶液中由于S2-的强烈水解而呈强碱性,因此在碱金属硫化物溶液中
含有多种沉淀剂。在不考虑沉淀的转化时,若低温下向硫化钠溶液中滴加CuSO4溶液,不可能出现的沉淀为( )
A.CuS B.Cu(OH)2
C.Cu2S D.CuO
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
13
14
15
D
51
解析:CuS是黑色难溶物,CuSO4是强酸弱碱盐,Cu2+水解使溶液呈酸性,S2-的强烈水解而使溶液呈强碱性,且S2-还具有强还原性、Cu2+具有弱氧化性,则向硫化钠溶液中滴加CuSO4溶液时可能发生复分解反应生成CuS沉淀,也可能发生相互促进的水解反应生成Cu(OH)2沉淀和H2S气体,还可能发生氧化还原反应生成S或Cu2S等物质。A项,向Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生复分解反应生成CuS沉淀和Na2SO4,故A正确;B项,Cu2+水解使溶液呈酸性,S2-的强烈水解而使溶液呈强碱性,向Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生相互促进的水解反应生成Cu(OH)2沉淀、H2S气体和Na2SO4,故B正确;C项,S2-具有强还原性、Cu2+具有弱氧化性,向Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生氧化还原反应生成S、Cu2S和Na2SO4,故C正确;D项,向Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生相互促进的水解反应生成Cu(OH)2沉淀、H2S气体和Na2SO4,不可能生成CuO,故D错误。
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52
3.牙齿表面牙釉质的主要成分为羟基磷灰石[Ca5(OH)(PO4)3],在水中存
在溶解平衡:Ca5(OH)(PO4)3(s)⥫⥬5Ca2+(aq)+(aq)+OH-(aq)。
已知Ksp=1.2×10-56,H3PO4的电离常数Ka1=6.9×10-3,
Ka2=6.2×10-8,Ka3=4.8×10-13。下列有关说法正确的是( )
A.上层清液中存在c(Ca2+)=5c(OH-)
B.上层清液中存在3c(Ca2+)=5[c(P)+c+c+
c(H3PO4)]
C.上层清液中含磷微粒最主要以P形式存在
D.加HCl、HNO3或NaOH溶液均可促进羟基磷灰石的溶解
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B
53
解析:上层清液为羟基磷灰石的饱和溶液,根据溶解平衡方程式可知,
c=5c(OH-),但由于磷酸根离子会发生水解,水解会产生OH-,
因此上层清液中存在c(Ca2+)<5c(OH-),故A错误;上层清液为羟基磷
灰石的饱和溶液,根据物料守恒有:c(Ca2+):[c(P)+c(HP)+
c(H2P)+c(H3PO4)]=5∶3,则3c(Ca2+)=5[c(P)+c(HP)+
c+c(H3PO4)],故B正确;的水解常数为Kh== ≈0.021>Ka3,说明水解程度较大,则上层清液中含磷微粒最
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主要以形式存在,故C错误;加入HCl、HNO3溶液,则将消耗OH-,导致生成物OH-浓度减小,使羟基磷灰石沉淀溶解平衡右移,破坏牙釉质,即促进羟基磷灰石的溶解,但加入NaOH溶液,导致生成物OH-浓度增大,使羟基磷灰石沉淀溶解平衡左移,抑制羟基磷灰石溶解,故D错误。
55
4.(2025·河北唐山模拟)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]=1.8×10-11,Ksp(MgCO3)=3.5×10-8;通常,溶液中某离子的浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时,可以认为该离子已沉淀完全。下
列有关说法不正确的是( )
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(C)
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+)=1.8×
10-3 mol·L-1,此时溶液呈碱性
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B
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解析:A项,滴入几滴稀硫酸后,氢离子和氢氧根离子反应生成水,氢氧根离子浓度降低,pH降低,随后沉淀溶解平衡正向移动,氢氧根离子浓度增大,pH增大,A正确;B项,碳酸镁电离产生镁离子和碳酸根离子,但是碳酸根离子会水解,故镁离子浓度大于碳酸根离子,B错误;C项,通过题干信息可知,氢氧化镁的溶度积常数要小的多,故碳酸镁更加容易转化为氢氧化镁,则NaOH溶液可使MgCO3较彻底地转化为Mg(OH)2,C正确;D项,处理后c=1.8×10-3 mol·L-1,则此时c(OH-)== mol·L-1=1.0×10-4 mol·L-1,氢氧根离子浓度较大,溶液显碱性,D正确。
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57
5.取1.0 L浓缩卤水(Cl-、I-浓度均为1.0×10-3mol·L-1)进行实验:滴
加一定量AgNO3溶液,产生黄色沉淀;继续滴加,产生白色沉淀。已
知:Ksp(AgI)=8.5×10-17、Ksp(AgCl)=1.8×10-10。下列分析不正确的是
( )
A.黄色沉淀是AgI,白色沉淀是AgCl
B.产生白色沉淀时,溶液中存在AgI(s)⥫⥬ Ag+(aq)+I-(aq)
C.若起始时向卤水中滴加2滴(0.1 mL)1.0×10-3 mol·L-1 AgNO3,能产生沉淀
D.白色沉淀开始析出时,c(I-)>1.0×10-6mol·L-1
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D
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解析:A项,碘化银的溶度积小于氯化银,则先生成的黄色沉淀为碘化银,A项正确;B项,产生白色沉淀时,碘化银已经达到沉淀溶解平衡,B项正确;C项,若起始时向1.0 L卤水中滴加2滴(0.1 mL)1.0×
10-3 mol·L-1 AgNO3溶液,则混合后的硝酸银浓度约等于=1.0×10-7 mol·L-1,Qc=c(I-)·c(Ag+) ≈1.0×10-3×1.0×10-7=1.0×10-10,比碘化银的溶度积大,则有碘化银沉淀生成,C项正确;D项,根据氯化银的溶度积常数Ksp(AgCl)=
c(Cl-)×c(Ag+)=1.8×10-10,白色沉淀氯化银开始析出时,c(Ag+)>= mol·L-1=1.8×10-7 mol·L-1,所以c(I-)<= mol·L-1≈4.7×10-10 mol·L-1,D项错误。
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6.向工业废水中加入硫化物可以获得CuS、FeS纳米粒子[已知Ksp(FeS)
=6.3×10-18,Ksp(CuS)=1.3×10-36],下列说法正确的是( )
A.FeS固体不能用于去除工业废水中的Cu2+
B.向FeSO4和CuSO4混合溶液中加入Na2S溶液,当两种沉淀共存时,c∶c≈1018
C.向CuS饱和溶液中加入CuCl2固体,CuS的溶解平衡逆向移动,滤液中一定存在c=
D.已知H2S溶液中Ka1·Ka2=1×10-21,可判断CuS易溶于稀盐酸
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C
60
解析:A项,根据Ksp(FeS)>Ksp(CuS)可知,FeS固体能用于去除工业废水中的Cu2+,故A错误;B项,向FeSO4和CuSO4混合溶液中加入Na2S溶液,当两种沉淀共存时,==≈2.1×10-19,故B错误;C项,CuS存在溶解平衡CuS(s)⥫⥬ Cu2+(aq)+(aq),向CuS饱和溶液中加入CuCl2固体,铜离子浓度增大,因此CuS的溶解平衡逆向移动,根据溶度积常数得到滤液中一定存在c=,故C正确;D项,若要溶解CuS需发生反应CuS(s)+2H+(aq)====Cu2+(aq)+H2S(aq),则K====1.3×10-15,平衡常数很小,反应几乎不能发生,可判断CuS难溶于稀盐酸,故D错误。
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7.(2023·江苏卷)室温下,用含少量Mg2+的MnSO4溶液制备MnCO3的过
程如图所示。已知Ksp=5.2×10-11,Ka=6.3×10-4。下列说
法正确的是( )
A.0.1 mol·L-1NaF溶液中:c(F-)=c(Na+)+c(H+)
B.“除镁”得到的上层清液中:c(Mg2+)=
C.0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中:c()=c(H+)+c(H2CO3)-c(OH-)
D.“沉锰”后的滤液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c()+2c(C)
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C
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解析:A.0.1 mol·L-1 NaF溶液中存在电荷守恒:c(OH-)+c(F-)=
c(Na+)+c(H+),A错误;B.“除镁”得到的上层清液为MgF2的饱和溶液,有Ksp(MgF2)=c(Mg2+)·c2(F-),故c(Mg2+)=,B错误;C.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中存在质子守恒:c(C)+c(OH-)=
c(H+)+c(H2CO3),故c(C)=c(H+)+c(H2CO3)-c(OH-),C正确;D.“沉锰”后的滤液中还存在F-、S等离子,故电荷守恒中应增加其他离子使等式成立,D错误。
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8.25 ℃时,Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=1.3×10-36,Ksp(ZnS)=
1.3×10-24。下列有关说法中正确的是( )
A.25 ℃时,CuS的溶解度大于ZnS的溶解度
B.25 ℃时,饱和CuS溶液中Cu2+的浓度为1.3×10-36 mol·L-1
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.ZnS(s)+Cu2+(aq)⥫⥬CuS(s)+Zn2+(aq)的平衡常数为1.0×1012
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D
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解析:A项中,三种物质均为AB型化合物,CuS的溶度积最小,因而溶解度最小,错误;B项中,c(Cu2+)==×10-18 mol·L-1,错误;C项中,Ksp(FeS)>Ksp(ZnS),浓度相同时,应首先生成ZnS沉淀,错误;D项中,K====1.0×1012,正确。
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9.已知:25 ℃时,Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。将含Fe2O3、Ag、Ni的某型废催化剂溶于盐酸,过滤,滤渣为Ag,所得溶液中c(Ni2+)=c(Fe3+)=0.4 mol·L-1。向该溶液中滴加一定浓度的
NaOH溶液(假设溶液体积不变)。下列说法中正确的是( )
A.金属活动性:Ag>Ni
B.加入NaOH溶液时,先产生Ni(OH)2沉淀
C.当滴定到溶液pH=5时,溶液中lg 约为10
D.当滴定到溶液呈中性时,Ni2+已沉淀完全
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C
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解析:A项,Ag不能与盐酸反应,而Ni能与盐酸反应,因此金属活动性:Ni>Ag,故A错误;B项,c(Ni2+)=0.4 mol·L-1,Ni2+刚好开始沉淀时溶液中c(OH-)== mol·L-1=×
10-7 mol·L-1,c(Fe3+)=0.4 mol·L-1,Fe3+刚好开始沉淀时溶液中c(OH-)== mol·L-1=×10-12 mol·L-1
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<×10-7 mol·L-1,故先产生Fe(OH)3沉淀,故B错误;C项,溶液pH=5时c(H+)=10-5mol·L-1,溶液中c(OH-)==
mol·L-1=1×10-9 mol·L-1,c(Fe3+)== mol·L-1=4.0×10-11 mol·L-1,c(Ni2+)= = mol·L-1=2.0×103 mol·L-1>0.4 mol·L-1,则Ni2+未沉
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淀,c(Ni2+)=0.4 mol·L-1,则lg =lg =10,故C正确;D项,当溶液呈中性时,c(OH-)=1×10-7 mol·L-1,此时溶液中
c(Ni2+)== mol·L-1=0.2 mol·L-1,故Ni2+未沉淀完全,故D错误。
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10.印尼苏拉威西岛特产的椰子蟹具有异常坚硬的甲壳,这归功于摄入
的椰子中的月桂酸(C11H23COOH),在表面的角质层中形成难溶的月桂
酸磷酸钙,存在如下平衡:Ca3PO4(OOCC11H23)3(s)⥫⥬3Ca2+(aq)+
P(aq)+3C11H23COO-(aq) Ksp=7.3×10-35,已知CaCO3的Ksp=2.8
×10-9。下列说法不正确的是( )
A.椰子蟹摄入月桂酸含量较高的椰肉有助于形成更加坚硬的甲壳
B.弱碱性的海水可以保护椰子蟹外壳,使其不易被腐蚀
C.将少量月桂酸磷酸钙投入适量1 mol·L-1碳酸钠溶液中,可实现其与碳酸钙的转化
D.海水中CO2浓度升高,会腐蚀椰子蟹的外壳,使Ksp增大
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D
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解析:A项,由题干可知,月桂酸利于促进形成难溶的月桂酸磷酸钙,故椰子蟹摄入月桂酸含量较高的椰肉有助于形成更加坚硬的甲壳,A正确;B项,弱碱性的海水利于月桂酸形成月桂酸根离子,使得Ca3PO4(OOCC11H23)3(s)⥫⥬3Ca2+(aq)+P(aq)+3C11H23COO-(aq)平衡逆向移动,利于保护椰子蟹外壳,使其不易被腐蚀,B正确;C项,将少量月桂酸磷酸钙投入适量1 mol·L-1碳酸钠溶液中,较高浓度的碳酸根离子使得Ca3PO4(OOCC11H23)3(s)转化为CaCO3(s),实现其与碳酸钙的转化,C正确;D项,海水中CO2浓度升高,溶液酸性增强,使得月桂酸根离子转化为月桂酸,促使Ca3PO4(OOCC11H23)3(s)⥫⥬3Ca2+(aq)+P(aq)+3C11H23COO-(aq)平衡正向移动,导致腐蚀椰子蟹的外壳,但不会使Ksp增大,D错误。
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11.室温下,将0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1 NaCl溶液等体积
充分混合,一段时间后过滤,得滤液a和沉淀b。取等量的滤液a于两支
试管中,分别滴加相同体积、浓度均为0.1 mol·L-1的Na2S溶液和
Na2SO4溶液,前者出现浑浊,后者溶液仍澄清;再取少量的沉淀b,滴
加几滴氨水,沉淀逐渐溶解。下列说法正确的是( )
A.0.1 mol·L-1Na2S溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
B.过滤后所得清液中一定存在:c(Ag+)=且c(Ag+)>
C.沉淀b中滴加氨水发生反应的离子方程式:AgCl+2NH3·H2O====[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
D.从实验现象可以得出该温度下Ksp(Ag2S)>Ksp(Ag2SO4)
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C
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解析:A项,电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-),物料守恒:c(Na+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S),两式联立,质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),A错误;B项,滤液为氯化银的饱和溶液,所以清液中一定存在:c(Ag+)=,但加入硫酸钠溶液后溶液仍然澄清,说明硫酸银的溶解度比氯化银大,则反应后c(Ag+)<,B错误;C项,沉淀b为氯化银,氯化银中滴加氨水会生成二氨合银离子,其离子方程式为AgCl+2NH3·H2O====[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O,C正确;D项,从实验现象可以得出硫化银比硫酸银更难溶,Ksp(Ag2SO4)>Ksp(Ag2S),D错误。
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12.(2025·江苏连云港高三第一次调研考试)室温下,用含少量Co2+和Ni2+的FeSO4溶液制备FeC2O4·2H2O的过程如下。
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已知:Ksp(CoS)=1.8×10-22,Ksp(NiS)=3.0×10-21;Ka1=1.1×10-7,Ka2=1.3×10-13。
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下列说法正确的是( )
A.0.01 mol·L-1Na2S溶液中:c(HS-)>c(S2-)
B.“除钴镍”后得到的上层清液中c(Ni2+)为1.0×10-6mol·L-1,则
c(Co2+)为6×10-2mol·L-1
C.0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(H2C2O4)+c(C2)
D.“沉铁”后的滤液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c( C2)+
c(HC2)
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A
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解析:该工艺流程的原料为含少量Co2+和Ni2+的FeSO4溶液,产品为FeC2O4·2H2O,加入Na2S溶液,使Co2+和Ni2+转化为CoS、NiS沉淀过滤除去,滤液中加入NaHC2O4溶液,与Fe2+反应生成FeC2O4·2H2O。
A项,Na2S溶液中,S2-发生水解S2-+H2O⥫⥬HS-+OH-、HS-+H2O ⥫⥬H2S+OH-,水解程度Kh1(S2-)==≈7.7×10-2较大,Kh2(S2-)==≈9.1×10-8,以第一步水解为主,设发生水解的S2-为x mol·L-1,列三段式:
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S2-+H2O⥫⥬HS-+OH-
初始/(mol·L-1) 0.01 0 0
转化/(mol·L-1) x x x
平衡/(mol·L-1) 0.01-x x x
则Kh1(S2-)=≈7.7×10-2,解得x≈0.008 9,故c(HS-)>c(S2-),
A正确;
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B项,“除钴镍”后得到的上层清液中c(Ni2+)为1.0×10-6 mol·L-1,c(S2-)== mol·L-1=3.0×10-15 mol·L-1,则c(Co2+) == mol·L-1=6.0×10-8mol·L-1,B错误;
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C项,NaHC2O4溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c( C2)+c(HC2)及物料守恒c(Na+)=c( C2)+c(HC2)+c(H2C2O4),则质子守恒为c(OH-)+c(C2)=c(H+)+c(H2C2O4),C错误;D项,除去Co2+和Ni2+的FeSO4溶液,加入NaHC2O4溶液 “沉铁”后,滤液中含有Na2SO4、少量H2C2O4及可能过量的NaHC2O4,根据电荷守恒,因为阴离子种类不全,c(Na+)+c(H+)≠ c(OH-)+2c(C2)+c(HC2),D错误。
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13.某小组同学进行如下实验探究:
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下列分析正确的是( )
A.实验②、③生成的黄色沉淀中
均不含AgCl
B.实验②和③的反应可用相同的
离子方程式表示
C.实验①和②说明Ag+(aq)与Cl-(aq)的反应是有限度的
D.实验③证明浊液a中存在AgCl(s)⥫⥬Ag+(aq)+Cl-(aq)
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D
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解析:实验③中,由于存在平衡
AgCl(s)+I-(aq)⥫⥬AgI(s)+
Cl-(aq),AgCl不能完全转化为
AgI,A错误;实验③反应的离子
方程式为AgCl(s)+I-(aq)⥫⥬
AgI(s)+Cl-(aq),实验②反应的离子方程式为I-+Ag+====AgI↓,两者离子方程式不相同,B错误;实验①中硝酸银过量,生成氯化银后仍有剩余,故在实验②中滴加碘化钾溶液可以产生黄色沉淀,不能说明
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Ag+(aq)和Cl-(aq)的反应是有限
度的,C错误;实验③中,往
AgCl白色沉淀中滴加
1 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,由
于存在平衡AgCl(s)⥫⥬Ag+(aq)+
Cl-(aq),且AgI的溶解度小于AgCl,则I-结合AgCl电离出的Ag+生成AgI沉淀,从而将AgCl转化为AgI,由此可知,浊液a中也存在平衡AgCl(s)⥫⥬Ag+(aq)+Cl-(aq),D正确。
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二、非选择题
14.(12分)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
Ksp=_____________________。
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c3(Cd2+)·c2(P)
解析:磷酸镉沉淀溶解平衡方程式为Cd3(PO4)2(s)⥫⥬3Cd2+(aq)+2P(aq),则其沉淀溶解平衡常数表达式为Ksp=c3(Cd2+)·c2(P)。
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(2)一定温度下,CdCO3的Ksp=4.0×10-12,Cd(OH)2的Ksp=3.2×10-14,那么它们在水中的溶解量___________较大。
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Cd(OH)2
解析: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+)=2×10-6 mol·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:Ksp(CdS)=
7.9×10-27,Mr(Cd)=112],此时是否符合生活饮用水卫生标准?
________(填“是”或“否”)。
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1.0×10-19
是
解析: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+)==1.0×10-19 mol·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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15.(15分)回答下列问题:
(1)在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+。
①在提纯时为了除去Fe2+,常加入合适的氧化剂,使Fe2+转化为Fe3+,
下列物质可采用的是______(填字母,下同)。
A.KMnO4 B.H2O2
C.氯水 D.HNO3
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B
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②然后再加入适当物质调整溶液pH至4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,调整
溶液pH可选用下列中的________。
A.NaOH B.NH3·H2O
C.CuO D.Cu(OH)2
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CD
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(2)甲同学怀疑调整溶液pH至4是否能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的,
乙同学认为可以通过计算确定,他查阅有关资料得到如下数据,常温下
Fe(OH)3的溶度积Ksp=1.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,通
常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时就认定沉淀
完全,设溶液中CuSO4的浓度为3.0 mol·L-1,则Cu(OH)2开始沉淀时溶
液的pH为__________,Fe3+完全沉淀[即c(Fe3+)≤1.0×10-5 mol·L-1]
时溶液的pH为________,通过计算确定上述方案____________(填“可
行”或“不可行”)。
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可行
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解析: Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-),则c(OH-)= =1.0×10-10 mol·L-1,则c(H+)=1.0×10-4 mol·L-1,pH=4。
Fe3+完全沉淀时Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-),则c(OH-) ==1.0×10-11 mol·L-1。此时c(H+)=1×10-3 mol·L-1,pH=3,因此题述方案可行。
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