3.4 沉淀溶解平衡 第2课时(培优讲义)化学人教版选择性必修1
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内容正文:
第三章
水溶液中的离子反应与平衡
第四节 沉淀溶解平衡
第2课时 沉淀溶解平衡的应用
考点 1 沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的原理:根据沉淀溶解平衡原理,如果加入与溶液中相同的离子,使平衡向_______方向移动,就可以_______沉淀。
(2)沉淀的方法
①调节pH法:
如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入_______调节pH,使Q[Fe(OH)3]______Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3+转变为_______而除去。
②加沉淀剂法:
如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子,如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀,即离子积Q_____Ksp时,生成沉淀,也是分离、除去杂质常用的方法。
③同离子效应法:
增大沉淀溶解平衡体系中某种离子的浓度,使平衡向_________的方向移动,如向AgCl的饱和溶液中加入饱和食盐水可继续生成AgCl沉淀。
④氧化还原法:
改变离子的存在形式,促使其转化为溶解度更小的难溶电解质,便于分离出来,例如通过氧化还原反应将Fe2+氧化为Fe3+,从而生成更难溶的Fe(OH)3沉淀。
2.沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的原理:根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断地移去平衡体系中的相应离子,Q<Ksp使平衡向___________方向移动,就可以使沉淀溶解。
(2)沉淀溶解的方法
①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_______方向移动。
②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___________________________________。
③氧化还原法:有些金属硫化物(如CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸,只能溶于氧化性酸,则可通过减小c(S2-)来达到使沉淀溶解的目的,例如:
3CuS+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+3S+2NO↑+4H2O。
3.沉淀的转化
(1)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______________的移动。
(2)沉淀转化的条件:
两种沉淀的溶解度不同。一般溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,两者的溶解度差别越大,转化越_______。
注意:可以反向转化。
(3)沉淀转化的应用
①锅炉除水垢(含有CaSO4)
CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq),反应的化学方程式为_____________________,____________________________。
②自然界中矿物的转化
原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS),反应的化学方程式为____________________________,____________________________。
③工业废水处理
工业废水处理过程中,重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
用FeS除去Hg2+的离子方程式:____________________________。
④水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,形成的原因(用化学方程式表示):
___________________________________,___________________________________
___________________________________。
说明Mg(OH)2比MgCO3_______。
【易错提醒】
(1)一般来说,当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时,越难溶(Ksp越小)的越先沉淀。
(2)当离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,认为已完全沉淀。
(3)溶解度较小的沉淀,并不一定必须转化为溶解度更小的沉淀。在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀。例如,在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,只要Q(BaCO3)>Ksp(BaCO3)就可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
(4)对于化学式结构相似,且含相同离子(阳离子或阴离子)的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI),在含有Cl-、Br-、I-的溶液中滴入AgNO3溶液,误认为一定先析出AgI沉淀,最后析出AgCl沉淀。这种理解忽视了溶液中Cl-、Br-、I-的浓度大小。
【进阶典例】(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)化学与生活、生产密切相关,下列说法错误的是
A.在污水中加入硫酸铝、聚合氯化铝等可使污水中的细小悬浮物聚集成沉淀
B.含氟牙膏能预防龋齿是因为发生了沉淀的转化反应
C.泡沫灭火器可用于一般的灭火,也适用于电器灭火
D.工业上可用氯化铵溶液除去金属表面的氧化物
解题点睛
(1)沉淀生成时沉淀剂的选择原则
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小,即沉淀溶解度越小越好)。
如除去废水中的Cu2+,可以使Cu2+转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS,依据三者溶解度的大小可知,选择沉淀剂(FeS)可以使废水中的Cu2+转化成溶解度更小的CuS。
②不能影响其他离子的存在,由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
(2)沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应,生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水),使平衡向沉淀溶解的方向移动,使沉淀溶解的常用方法主要有。
(3)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时,生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀;如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大,就能分步沉淀,从而达到分离离子的目的。
(4)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀,如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
【拔高典例】时,,。若溶液中某离子浓度小于,可视为该离子已沉淀完全,则在该温度下,下列说法不正确的是
A.,所以比溶解度更小
B.若误饮 的溶液,会引起 中毒
C.向同浓度的 和 的混合液中滴加溶液,先析出
D.在将 固体溶于水所得的饱和溶液中,
【对点练1】(25-26高二上·湖北省直辖县级单位·期末)用标准溶液滴定溶液。下表是部分银盐的颜色和溶度积常数。
AgCl
AgBr
颜色
白色
白色
砖红色
淡黄色
黑色
下列说法错误的是
A.比AgCl溶解度大
B.应选用作指示剂
C.滴定中指示剂的有效浓度应维持在
D.若用溶液滴定KBr溶液,应选用作指示剂
【对点练2】(25-26高二上·内蒙古·期末)已知25℃时,,。
(1)向溶液中加入NaOH固体,要生成沉淀,溶液中最小为______mol/L。
(2)向浓度均为的和混合液中逐滴加入NaOH溶液,先生成______沉淀,当两种沉淀共存时,______(保留两位小数)。
(3)的水解平衡常数约为______(保留1位小数)。
(4)25℃,已知溶液的pH=8,则HA的=______(近似值)。
(5)25℃,在HA与NaA的混合液中,当时,,则25℃时,HA的=______,的=______。
(6)某溶液中含有杂质,可向溶液中加入足量的______________,充分反应后过滤,即可除去。
(7)锅炉水垢既会降低燃料的利用率,又会影响锅炉的使用寿命。为了除去水垢中的,可先用溶液处理,写出该反应的离子方程式____________________________。
考点 2 沉淀溶解平衡图像分析
1.曲线型图像
第一步:明确图像中纵、横坐标的含义:纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步:理解图像中线上点、线外点的含义
(1)以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了______________状态,此时Q______Ksp。在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。
(2)曲线上方区域的点均为_______溶液,此时Q_____Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为_______溶液,此时Q_____Ksp 。
2.对数型图像
解题时要理解pH、pOH、pC的含义,以及图像横坐标、纵坐标代表的含义,通过曲线的变化趋势,找到图像与已学化学知识间的联系。
(1)pH(或pOH)—pC图
横坐标:将溶液中c(H+)取负对数,即pH=-lg c(H+),反映到图像中是c(H+)越大,则pH_______,pOH则相反。
纵坐标:将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c(A),反映到图像中是c(A-)越大,则pC_______。
例如:常温下,几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的pH关系如图所示。
①直线上的任意一点都_______溶解平衡;
②由图像可得Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+浓度为1.0×10-6mol·L-1时的pH分别为_____、_____、_____、_____。
(2)pC—pC图
纵横坐标均为一定温度下,溶解平衡粒子浓度的负对数。
例如:已知p(Ba2+)=-lg c(Ba2+),p(酸根离子)=-lgc(酸根离子),酸根离子为SO或CO。某温度下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解关系如图所示。
①直线上的任意一点都_______溶解平衡;
②p(Ba2+)=a时,即c(Ba2+)=10-a mol·L-1时,p(SO)_____p(CO),从而可知Ksp(BaSO4)_____Ksp(BaCO3);
③M点在BaCO3平衡曲线上方,p(Ba2+)、p(CO)均大于平衡值,此时溶液中c(Ba2+)、c(CO)均_______平衡线上的值,故_______生成BaCO3沉淀;
④M点在BaSO4平衡曲线下方,p(SO)、p(Ba2+)小于平衡值,此时溶液中c(Ba2+)、c(SO)均_______平衡线上的值,故______生成BaSO4沉淀。
此类图像沉淀溶解平衡直线,直线上任意一点都表示_______溶液,直线上方或下方的任一点则表示_______溶液或_______溶液。
3.沉淀溶解平衡滴定曲线
沉淀溶解平衡滴定曲线,一般横坐标为滴加溶液的体积;纵坐标为随溶液体积增加,相应离子浓度的变化。突跃点表示______________,曲线上的点都处于______________状态。利用突跃点对应的数据可计算对应沉淀的Ksp。
已知:pAg=-lgc(Ag+),Ksp(AgCl)=1.8×10-10,如图是向10 mL AgNO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位:mL)变化的图像。[提示:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)]
①由于:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),b线为AgNO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位:mL)变化的图像。a线则为相同实验条件下,把0.1 mol·L-1的NaCl换成0.1 mol·L-1 NaI的滴定图像。
②同理滴加NaI滴定终点的pAg值大于6。
【进阶典例】(25-26高二上·陕西汉中·期末)25℃时,、的沉淀溶解平衡曲线如图,其中、(代表或)。已知:。下列说法正确的是
A.代表的沉淀溶解平衡曲线
B.的数量级为
C.,且
D.向和均为的溶液中滴加溶液,先沉淀
【拔高典例】常温下,以对pX(X代表Cl-、Br-、)作图的沉淀溶解平衡曲线如图所示。某实验小组以K2CrO4为指示剂,用AgNO3标准溶液分别滴定含Cl-水样、含Br-水样。已知:,Ag2CrO4为砖红色沉淀。
下列说法正确的是
A.Ksp(Ag2CrO4)=10-5.8
B.L2代表AgCl沉淀溶解平衡曲线
C.与滴定Cl-相比,滴定Br-时,理论上待测液中指示剂浓度需更低
D.向饱和Ag2CrO4和饱和AgCl的混合溶液中加入AgNO3固体,不变
【对点练1】(25-26高二上·江西上饶·阶段检测)某温度下,分别向和溶液中滴加溶液,滴加过程中(M为或)与溶液体积(V)的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线表示与的变化关系
B.M点溶液中:
C.该温度下:
D.相同实验条件下,若改为的KCl和溶液,则曲线中N点移到Q点
【对点练2】(26-27高二上·重庆渝中·阶段检测)室温下,如图是向15 mL AgNO3溶液中逐渐加入0.1 mol·L-1的KCl溶液时,溶液的pAg随着加入KCl溶液的体积(mL)变化的图像(实线)。已知:,,。根据图像所得下列结论错误的是
A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1
B.图中x点表示溶液中Ag+恰好完全沉淀
C.滴定到x点过程中,水的电离程度一直减小
D.把0.1 mol·L-1的KCl换成0.1 mol·L-1 KI则图像在终点后变为虚线部分
1.(26-27高二上·海南海口·阶段检测)下列化学应用与沉淀溶解平衡无关的是
A.使用含氟牙膏可以有效预防龋齿
B.蒸干溶液可得到
C.用石膏降低盐碱地(含)土壤碱性
D.可用FeS除去废水中、
2.(26-27高二上·陕西西安·阶段检测)下列有关方程式书写正确的是
A.的电离平衡:
B.溶于中:
C.用FeS除去废水中的重金属
D.泡沫灭火器原理:
3.已知时,物质的溶度积常数为;;。下列说法错误的是
A.足量溶解在的溶液中,能达到的最大浓度为
B.除去工业废水中的,可选用FeS作沉淀剂
C.在相同温度下,CuS的溶解度小于FeS的溶解度
D.在ZnS的饱和溶液中,加入少量固体,平衡向生成沉淀的方向移动
4.(25-26高二下·广西桂林·开学考试)常温下,CuS和Ag2S的沉淀溶解曲线如图所示,Mn+代表Cu2+或Ag+,物质的溶解度以物质的量浓度表示。下列说法错误的是
A.用Na2S处理某含Cu2+、Ag+的废水,当c(S2-)=0.1mol·L−1时,溶液中
B.b点的坐标为(23,13)
C.a点有CuS沉淀生成,无Ag2S沉淀生成
D.常温下,CuS和Ag2S的溶解度:c(CuS)>c(Ag2S)
5.(25-26高二下·四川泸州·期中)和都是水垢的成分,其溶解度小于,一定温度下和的沉淀溶解平衡图像如图所示,下列有关说法错误的是
A.图中直线和斜率相等
B.为的沉淀溶解平衡曲线
C.向M点悬浊液中加入溶液,则溶液可能由M点变为N点
D.水垢中的可以用实现较为彻底的转化
6.(25-26高二上·云南昆明·期末)常温下,难溶盐和NA在0.01 mol/L (,)饱和溶液中达沉淀溶解平衡时,与pH的关系如图所示(c为金属离子和的浓度)。下列说法正确的是
A. B.点溶液中的浓度为
C. D.直线②表示的是与pH的关系
7.常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol·L-1的KCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡如图所示(不考虑的水解,图中表示或)。下列说法正确的是
A.n点表示AgCl的不饱和溶液
B.Ksp(Ag2C2O4)的数量级等于10-12
C.向的混合液中滴入AgNO3溶液时,先产生Ag2C2O4沉淀
D.的平衡常数K=109.04
8.工业上用化学法除锅炉的水垢时,先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸除去[已知:Ksp(CaCO3)=1×10-10,Ksp(CaSO4)=9×10-6],下列说法错误的是( )
A.升高温度,Na2CO3溶液的Kw和c(OH-)均会增大
B.沉淀转化的离子方程式为CO(aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+SO(aq)
C.该条件下,CaCO3溶解度约为1×10-3 g
D.CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中,=9×104
9.(25-26高二上·河北·期末)硫酸钡和碳酸钡是两种常见的钡盐,在进行胃部透视时,为取得良好的检查效果,需要在检查前服用“钡餐”,“钡餐”的主要成分是硫酸钡。时,饱和硫酸钡溶液中硫酸钡含量为碳酸钡的。回答下列问题:
(1)时,_______(填“>”“<”或“=”)。
(2)时,用过量饱和溶液处理重晶石(主要成分为),可将重晶石部分溶解,所得混合悬浊液中 _______。
(3)下图是两种钡盐饱和溶液阴阳离子浓度关系,代表碳酸钡饱和溶液中阴阳离子关系的是_______(填“①”或“②”)线,c点的坐标为_______,e点时的碳酸钡溶液是_______(填“过饱和溶液”或“不饱和溶液”),要实现②线上的a点到b点,可向原饱和难溶盐溶液中加入含_______(填“阳离子”或“阴离子”)的溶液。
10.(25-26高二上·山西临汾·阶段检测)盐类水解反应和沉淀溶解平衡在人类的生产、生活中都有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)盐碱地(含较多的NaCl、Na2CO3)不利于农作物生长,通过施加适量石膏可以降低土壤的碱性。盐碱地呈碱性的主要原因为______________(用离子方程式表示,下同);用石膏降低其碱性的反应原理为______________。
(2)医疗上常用BaSO4作X射线透视肠胃的内服药剂,俗称“钡餐”。BaCO3和BaSO4都是难溶电解质,二者的溶度积相差不大,__________(填“能”或“不能”)用BaCO3代替BaSO4作“钡餐”,原因是__________。
(3)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0.005mg/L。处理含镉废水时采用化学沉淀法,磷酸镉[]沉淀溶解平衡常数的表达式为Ksp=__________。
(4)一定温度下,的,的,那么它们在水中的溶解量__________较大。
(5)向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到时,废水中Cd2+的浓度为__________mol/L。[已知:,],此时是否符合生活饮用水卫生标准?__________(填“是”或“否”)。
1.(26-27高二上·北京西城·阶段检测)室温下,用含少量的溶液制备的过程如图所示,下列说法不正确的是
A.“除镁”得到的上层清液中:
B.“沉锰”过程中发生的离子方程式:
C.“沉锰”后的滤液中:
D.溶液中:
2.(26-27高二上·江苏南京·阶段检测)从模拟酸性工业废液中(含Cd2+、Fe2+、)回收镉、铁的过程如下:
已知:,。下列说法正确的是
A.模拟废液中:
B.“沉镉”得到的上层清液中:
C.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中:c(NH3·H2O)+c()+c(OH-) =c(H+)+c(H2CO3)
D.“沉铁”时发生反应:
3.(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)下,在的溶液中加入一定量,达平衡时,溶液中和(或)与的关系如图所示(溶液体积变化忽略不计):
已知:Ⅰ.时,体系中有存在;
Ⅱ.溶液中存在反应①;反应②。
下列说法错误的是
A.反应①的平衡常数
B.溶液中始终有
C.若向的平衡体系中加入少量,和的平衡浓度均增大
D.若改变的初始浓度,相同下达平衡时的值发生变化
4.利用平衡移动原理,分析一定温度下在不同pH的溶液中可能的产物。图1中曲线表示溶液中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系,图2中曲线表示与pH的关系。若起始时,下列说法错误的是
A.碳酸的数量级是
B.反应的平衡常数
C.、时,有和两种沉淀生成
D.、时,会发生反应:
5.(25-26高二上·广东广州·期末)CuCl微溶于水,但在浓度较高的溶液中因形成和而溶解。将适量CuCl完全溶于盐酸,得到含和的溶液,下列叙述正确的是
A.加水稀释,浓度一定下降
B.向溶液中加入少量NaCl固体,浓度一定上升
C.体系中,
D.体系中,
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第三章
水溶液中的离子反应与平衡
第四节 沉淀溶解平衡
第2课时 沉淀溶解平衡的应用
考点 1 沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的原理:根据沉淀溶解平衡原理,如果加入与溶液中相同的离子,使平衡向沉淀方向移动,就可以生成沉淀。
(2)沉淀的方法
①调节pH法:
如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入氨水调节pH,使Q[Fe(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。
②加沉淀剂法:
如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子,如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀,即离子积Q>Ksp时,生成沉淀,也是分离、除去杂质常用的方法。
③同离子效应法:
增大沉淀溶解平衡体系中某种离子的浓度,使平衡向生成沉淀的方向移动,如向AgCl的饱和溶液中加入饱和食盐水可继续生成AgCl沉淀。
④氧化还原法:
改变离子的存在形式,促使其转化为溶解度更小的难溶电解质,便于分离出来,例如通过氧化还原反应将Fe2+氧化为Fe3+,从而生成更难溶的Fe(OH)3沉淀。
2.沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的原理:根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断地移去平衡体系中的相应离子,Q<Ksp使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。
(2)沉淀溶解的方法
①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的方向移动。
②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。
③氧化还原法:有些金属硫化物(如CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸,只能溶于氧化性酸,则可通过减小c(S2-)来达到使沉淀溶解的目的,例如:
3CuS+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+3S+2NO↑+4H2O。
3.沉淀的转化
(1)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。一般溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,两者的溶解度差别越大,转化越容易。
注意:可以反向转化。
(3)沉淀转化的应用
①锅炉除水垢(含有CaSO4)
CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq),反应的化学方程式为CaSO4+Na2CO3===CaCO3+Na2SO4,CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑。
②自然界中矿物的转化
原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS),反应的化学方程式为CuSO4+ZnS===CuS+ZnSO4,CuSO4+PbSCuS+PbSO4。
③工业废水处理
工业废水处理过程中,重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
用FeS除去Hg2+的离子方程式:FeS(s)+Hg2+(aq)HgS(s)+Fe2+(aq)。
④水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,形成的原因(用化学方程式表示):
Mg(HCO3)2MgCO3↓+H2O+CO2↑,Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑,
MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。
说明Mg(OH)2比MgCO3难溶。
【易错提醒】
(1)一般来说,当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时,越难溶(Ksp越小)的越先沉淀。
(2)当离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时,认为已完全沉淀。
(3)溶解度较小的沉淀,并不一定必须转化为溶解度更小的沉淀。在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀。例如,在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,只要Q(BaCO3)>Ksp(BaCO3)就可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
(4)对于化学式结构相似,且含相同离子(阳离子或阴离子)的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI),在含有Cl-、Br-、I-的溶液中滴入AgNO3溶液,误认为一定先析出AgI沉淀,最后析出AgCl沉淀。这种理解忽视了溶液中Cl-、Br-、I-的浓度大小。
【进阶典例】(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)化学与生活、生产密切相关,下列说法错误的是
A.在污水中加入硫酸铝、聚合氯化铝等可使污水中的细小悬浮物聚集成沉淀
B.含氟牙膏能预防龋齿是因为发生了沉淀的转化反应
C.泡沫灭火器可用于一般的灭火,也适用于电器灭火
D.工业上可用氯化铵溶液除去金属表面的氧化物
【答案】C
【解析】A.硫酸铝、聚合氯化铝中的水解生成胶体,胶体具有吸附性,可吸附污水中细小悬浮物使之聚集成沉淀,A正确;
B.牙齿表面的羟基磷灰石可与含氟牙膏中的反应生成更难溶的氟磷灰石,属于沉淀转化,能增强牙齿抗腐蚀能力预防龋齿,B正确;
C.泡沫灭火器喷出的泡沫中含有大量可导电的电解质水溶液,若用于电器灭火易引发触电事故,因此不适用于电器灭火,C错误;
D.氯化铵溶液中水解使溶液呈酸性,可与金属表面的氧化物反应将其除去,D正确;
故选C。
解题点睛
(1)沉淀生成时沉淀剂的选择原则
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小,即沉淀溶解度越小越好)。
如除去废水中的Cu2+,可以使Cu2+转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS,依据三者溶解度的大小可知,选择沉淀剂(FeS)可以使废水中的Cu2+转化成溶解度更小的CuS。
②不能影响其他离子的存在,由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
(2)沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应,生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水),使平衡向沉淀溶解的方向移动,使沉淀溶解的常用方法主要有。
(3)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时,生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀;如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大,就能分步沉淀,从而达到分离离子的目的。
(4)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀,如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
【拔高典例】时,,。若溶液中某离子浓度小于,可视为该离子已沉淀完全,则在该温度下,下列说法不正确的是
A.,所以比溶解度更小
B.若误饮 的溶液,会引起 中毒
C.向同浓度的 和 的混合液中滴加溶液,先析出
D.在将 固体溶于水所得的饱和溶液中,
【答案】B
【解析】A.BaCO3与BaSO4组成形式相似,且Ksp(BaCO3)> Ksp(BaSO4),故BaSO4比BaCO3溶解度更小,A正确;
B.若误饮c(Ba2+)=1×10-5mol/L的溶液,钡离子浓度很小,故不会引起钡离子中毒,B错误;
C.向同浓度的和 混合溶液中滴加BaCl2溶液,由于BaCO3与BaSO4组成形式相似,且Ksp(BaCO3)> Ksp(BaSO4),故BaSO4开始沉淀时所需Ba2+浓度更小,BaSO4先析出,C正确;
D.在将BaSO4固体溶于水所得的饱和溶液中,Q=Ksp,则,D正确;
综上所述答案为B。
【对点练1】(25-26高二上·湖北省直辖县级单位·期末)用标准溶液滴定溶液。下表是部分银盐的颜色和溶度积常数。
AgCl
AgBr
颜色
白色
白色
砖红色
淡黄色
黑色
下列说法错误的是
A.比AgCl溶解度大
B.应选用作指示剂
C.滴定中指示剂的有效浓度应维持在
D.若用溶液滴定KBr溶液,应选用作指示剂
【答案】D
【解析】A.对于,溶解度;对于,溶解度,故溶解度更大,A正确;
B.溶解度小于,滴定过程中先沉淀,完全反应后,过量的与生成砖红色沉淀指示终点,可选用作指示剂,B正确;
C.滴定终点时,溶液中浓度满足,此时刚好生成沉淀所需浓度,C正确;
D.的远小于,若选用作指示剂,滴定过程中会比先沉淀,无法指示滴定终点,D错误;
故答案选D。
【对点练2】(25-26高二上·内蒙古·期末)已知25℃时,,。
(1)向溶液中加入NaOH固体,要生成沉淀,溶液中最小为______mol/L。
(2)向浓度均为的和混合液中逐滴加入NaOH溶液,先生成______沉淀,当两种沉淀共存时,______(保留两位小数)。
(3)的水解平衡常数约为______(保留1位小数)。
(4)25℃,已知溶液的pH=8,则HA的=______(近似值)。
(5)25℃,在HA与NaA的混合液中,当时,,则25℃时,HA的=______,的=______。
(6)某溶液中含有杂质,可向溶液中加入足量的______________,充分反应后过滤,即可除去。
(7)锅炉水垢既会降低燃料的利用率,又会影响锅炉的使用寿命。为了除去水垢中的,可先用溶液处理,写出该反应的离子方程式____________________________。
【答案】(1) (2) (3) (4)
(5) (6)(或 、 等合理答案)
(7)
【解析】(1)开始生成沉淀时,离子积等于溶度积,且沉淀尚未大量生成,可取镁离子浓度为初始浓度。代入题给数据可得;
(2)初始金属离子浓度相同,开始沉淀所需的氢氧根离子浓度越小,越先生成沉淀。对氢氧化铜,;对氢氧化镁,。前者更小,故先生成氢氧化铜沉淀。两种沉淀共存时,用同一氢氧根离子浓度写出两种溶度积表达式并相除,得;
(3)铜离子的水解平衡为。该平衡可由水的电离与氢氧化铜的沉淀溶解平衡组合,故;
(4)的水解平衡为。由pH=8得pOH=6,故。水解量远小于初始浓度,因此,HA的电离常数;
(5)弱酸的电离平衡为。题给弱酸与其酸根离子浓度相等,故。又由共轭酸碱对的电离常数与水解常数的关系,得;
(6)三价铁离子水解并生成难溶的氢氧化铁:。加入氧化镁可消耗水解产生的氢离子,促进三价铁离子沉淀,且不引入除镁离子外的新阳离子;过量固体与沉淀可过滤。因此可加入足量氧化镁,氢氧化镁或碳酸镁也可;
(7)碳酸钙比硫酸钙更难溶,加入碳酸根离子可使硫酸钙转化为碳酸钙。离子方程式为。
考点 2 沉淀溶解平衡图像分析
1.曲线型图像
第一步:明确图像中纵、横坐标的含义:纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步:理解图像中线上点、线外点的含义
(1)以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Q=Ksp。在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。
(2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时Q>Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q<Ksp 。
2.对数型图像
解题时要理解pH、pOH、pC的含义,以及图像横坐标、纵坐标代表的含义,通过曲线的变化趋势,找到图像与已学化学知识间的联系。
(1)pH(或pOH)—pC图
横坐标:将溶液中c(H+)取负对数,即pH=-lg c(H+),反映到图像中是c(H+)越大,则pH越小,pOH则相反。
纵坐标:将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c(A),反映到图像中是c(A-)越大,则pC越小。
例如:常温下,几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的pH关系如图所示。
①直线上的任意一点都达到溶解平衡;
②由图像可得Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+浓度为1.0×10-6mol·L-1时的pH分别为4、4.8、8.3、11.2。
(2)pC—pC图
纵横坐标均为一定温度下,溶解平衡粒子浓度的负对数。
例如:已知p(Ba2+)=-lg c(Ba2+),p(酸根离子)=-lgc(酸根离子),酸根离子为SO或CO。某温度下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解关系如图所示。
①直线上的任意一点都达到溶解平衡;
②p(Ba2+)=a时,即c(Ba2+)=10-a mol·L-1时,p(SO)>p(CO),从而可知Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3);
③M点在BaCO3平衡曲线上方,p(Ba2+)、p(CO)均大于平衡值,此时溶液中c(Ba2+)、c(CO)均小于平衡线上的值,故不能生成BaCO3沉淀;
④M点在BaSO4平衡曲线下方,p(SO)、p(Ba2+)小于平衡值,此时溶液中c(Ba2+)、c(SO)均大于平衡线上的值,故能生成BaSO4沉淀。
此类图像沉淀溶解平衡直线,直线上任意一点都表示饱和溶液,直线上方或下方的任一点则表示不饱和溶液或过饱和溶液。
3.沉淀溶解平衡滴定曲线
沉淀溶解平衡滴定曲线,一般横坐标为滴加溶液的体积;纵坐标为随溶液体积增加,相应离子浓度的变化。突跃点表示恰好完全反应,曲线上的点都处于沉淀溶解平衡状态。利用突跃点对应的数据可计算对应沉淀的Ksp。
已知:pAg=-lgc(Ag+),Ksp(AgCl)=1.8×10-10,如图是向10 mL AgNO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位:mL)变化的图像。[提示:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)]
①由于:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),b线为AgNO3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1的NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位:mL)变化的图像。a线则为相同实验条件下,把0.1 mol·L-1的NaCl换成0.1 mol·L-1 NaI的滴定图像。
②同理滴加NaI滴定终点的pAg值大于6。
【进阶典例】(25-26高二上·陕西汉中·期末)25℃时,、的沉淀溶解平衡曲线如图,其中、(代表或)。已知:。下列说法正确的是
A.代表的沉淀溶解平衡曲线
B.的数量级为
C.,且
D.向和均为的溶液中滴加溶液,先沉淀
【答案】C
【分析】AgCl的沉淀溶解平衡满足,斜率为,对应曲线;斜率绝对值更大,对应的平衡曲线。
【解析】A.根据分析,AgCl的沉淀溶解平衡满足,斜率为,对应曲线;斜率绝对值更大,对应的平衡曲线,A错误;
B.a点在上,,数量级为,B错误;
C.为的平衡曲线,满足,代入a点坐标得;c点,代入得,;b点,代入得,故,,C正确;
D.时,AgCl沉淀所需,沉淀所需,AgCl所需更小,AgCl先沉淀,D错误;
故选C。
【拔高典例】常温下,以对pX(X代表Cl-、Br-、)作图的沉淀溶解平衡曲线如图所示。某实验小组以K2CrO4为指示剂,用AgNO3标准溶液分别滴定含Cl-水样、含Br-水样。已知:,Ag2CrO4为砖红色沉淀。
下列说法正确的是
A.Ksp(Ag2CrO4)=10-5.8
B.L2代表AgCl沉淀溶解平衡曲线
C.与滴定Cl-相比,滴定Br-时,理论上待测液中指示剂浓度需更低
D.向饱和Ag2CrO4和饱和AgCl的混合溶液中加入AgNO3固体,不变
【答案】B
【分析】Ksp(AgCl)=c(Ag+)∙c(Cl-),Ksp(AgBr)=c(Ag+)∙c(Br-),当c(Ag+)相同时,==定值,则表示AgCl、AgBr的pX与pAg的两条曲线平行;已知:,所以L2表示AgCl的沉淀溶解平衡曲线、L3表示AgBr的沉淀溶解平衡曲线,L1表示Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线。Ksp(AgCl)=10-9.7×1=10-9.7,Ksp(AgBr)=10-12.2×1=10-12.2。
【解析】A.pX(X代表)=0时,pAg=5.8,,A错误;
B.由分析可知,L2代表AgCl沉淀溶解平衡曲线,B正确;
C.到达终点时,Ag2CrO4与AgCl或AgBr共存,==107.8,==1012.8,若达到终点时c(Cl-)=c(Br-),则与滴定Cl-相比,滴定Br-时,理论上待测液中指示剂浓度需更高,C错误;
D.向饱和Ag2CrO4和饱和AgCl的混合溶液中加入AgNO3固体,溶液中c(Ag+)增大,则==增大,D错误;
故选B。
【对点练1】(25-26高二上·江西上饶·阶段检测)某温度下,分别向和溶液中滴加溶液,滴加过程中(M为或)与溶液体积(V)的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线表示与的变化关系
B.M点溶液中:
C.该温度下:
D.相同实验条件下,若改为的KCl和溶液,则曲线中N点移到Q点
【答案】C
【解析】A.的完全沉淀消耗,同浓度同体积的完全沉淀消耗,因此突变点在附近的曲线代表的变化,代表的变化,A错误;
B.M点加入,反应后,,剩余,故离子浓度顺序为,且水解使溶液显酸性,,B错误;
C.N点为的沉淀溶解平衡点,此时,即,,,C正确;
D.改为的溶液,完全沉淀消耗体积变为,温度不变不变,平衡时仍为,即,平衡点应在、纵坐标为4的位置,不是Q点,D错误;
故选C。
【对点练2】(26-27高二上·重庆渝中·阶段检测)室温下,如图是向15 mL AgNO3溶液中逐渐加入0.1 mol·L-1的KCl溶液时,溶液的pAg随着加入KCl溶液的体积(mL)变化的图像(实线)。已知:,,。根据图像所得下列结论错误的是
A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为1 mol·L-1
B.图中x点表示溶液中Ag+恰好完全沉淀
C.滴定到x点过程中,水的电离程度一直减小
D.把0.1 mol·L-1的KCl换成0.1 mol·L-1 KI则图像在终点后变为虚线部分
【答案】B
【解析】A.起点时pAg=0,即c(Ag⁺)=1 mol/L,原AgNO3溶液浓度为1 mol/L,正确;
B.由图可知,x点c(Ag+)=10−6 mol·L−1,一般离子浓度小于等于10-5 mol·L−1,认为沉淀完全,则x点不表示Ag+被恰好完全沉淀,B错误;
C. AgNO3是强酸弱碱盐,水解促进水的电离,滴定过程中,银离子不断被沉淀,浓度减小,水解平衡逆向移动,水解程度减弱,对水的电离促进作用减弱,故水的电离程度一直减小,正确;
D.若把KCl换成KI,由于Ksp(AgI)更小,所以滴定终点后相同阴离子浓度下c(Ag+)更小,pAg更大,虚线在实线上方,D正确。
故答案选B。
1.(26-27高二上·海南海口·阶段检测)下列化学应用与沉淀溶解平衡无关的是
A.使用含氟牙膏可以有效预防龋齿
B.蒸干溶液可得到
C.用石膏降低盐碱地(含)土壤碱性
D.可用FeS除去废水中、
【答案】B
【解析】A.含氟牙膏中的与牙齿表面的羟基磷灰石反应生成更难溶的氟磷灰石,属于沉淀转化,与沉淀溶解平衡有关,A不符合题意;
B.蒸干溶液得到,是受热分解导致的,属于热分解反应,不涉及沉淀溶解平衡,B符合题意;
C.石膏的主要成分为,其沉淀溶解平衡产生的与盐碱地中的反应生成更难溶的,降低浓度从而减弱其水解带来的碱性,与沉淀溶解平衡有关,C不符合题意;
D.难溶物的沉淀溶解平衡产生的,与废水中的、反应生成溶解度更小的、,属于沉淀转化,与沉淀溶解平衡有关,D不符合题意;
故选 B。
2.(26-27高二上·陕西西安·阶段检测)下列有关方程式书写正确的是
A.的电离平衡:
B.溶于中:
C.用FeS除去废水中的重金属
D.泡沫灭火器原理:
【答案】C
【解析】A.是强电解质,完全电离,,A错误;
B.溶于时,结合电离出的生成,离子方程式为:,B错误;
C.HgS的溶度积小于FeS,用FeS除去废水中的重金属,发生沉淀转化,C正确;
D.泡沫灭火器用的试剂为硫酸铝和碳酸氢钠,反应原理为:,D错误;
故选C。
3.已知时,物质的溶度积常数为;;。下列说法错误的是
A.足量溶解在的溶液中,能达到的最大浓度为
B.除去工业废水中的,可选用FeS作沉淀剂
C.在相同温度下,CuS的溶解度小于FeS的溶解度
D.在ZnS的饱和溶液中,加入少量固体,平衡向生成沉淀的方向移动
【答案】A
【解析】A.是弱酸,的溶液中浓度远小于,根据,实际最大浓度大于,A错误;
B.,可转化为更难溶的且不引入新杂质,可选用作沉淀剂除去中的,B正确;
C.和均为AB型难溶物,相同温度下越小溶解度越小,故的溶解度小于的溶解度,C正确;
D.饱和溶液中存在溶解平衡,加入固体后增大,平衡逆向移动,即向生成沉淀的方向移动,D正确;
故选A。
4.(25-26高二下·广西桂林·开学考试)常温下,CuS和Ag2S的沉淀溶解曲线如图所示,Mn+代表Cu2+或Ag+,物质的溶解度以物质的量浓度表示。下列说法错误的是
A.用Na2S处理某含Cu2+、Ag+的废水,当c(S2-)=0.1mol·L−1时,溶液中
B.b点的坐标为(23,13)
C.a点有CuS沉淀生成,无Ag2S沉淀生成
D.常温下,CuS和Ag2S的溶解度:c(CuS)>c(Ag2S)
【答案】D
【分析】的沉淀溶解平衡为,,负对数关系为,横纵截距相等,故曲线Ⅰ为的溶解曲线,;的沉淀溶解平衡为,,负对数关系为,故曲线Ⅱ为的溶解曲线,。
【解析】A.当时,,,故,A正确;
B.设b点横坐标为,纵坐标为,联立方程,解得,即b点坐标为,B正确;
C.a点在曲线Ⅰ下方,,有沉淀生成;a点在曲线Ⅱ上方,,无沉淀生成,C正确;
D.饱和溶液中溶解度,饱和溶液中溶解度,故,D错误;
故选D。
5.(25-26高二下·四川泸州·期中)和都是水垢的成分,其溶解度小于,一定温度下和的沉淀溶解平衡图像如图所示,下列有关说法错误的是
A.图中直线和斜率相等
B.为的沉淀溶解平衡曲线
C.向M点悬浊液中加入溶液,则溶液可能由M点变为N点
D.水垢中的可以用实现较为彻底的转化
【答案】C
【解析】A.对于和这类型沉淀,溶度积,两边取负对数可得,两条直线的斜率均为,因此和斜率相等,A正确;
B.已知溶解度,则,对应的更大(直线截距更大),因此为的溶解平衡曲线,为的溶解平衡曲线,B正确;
C.M点为的悬浊液,加入后增大,横坐标减小;由于不变,减小,纵坐标增大,点应沿向左上方移动,不可能变为右下方的N点,C错误;
D.由图L1曲线上的M点坐标可知,Ksp(CaCO3)=10-3×10-6=10-9,L2曲线上坐标为(0,4.3)可得出Ksp(CaSO4)=100×10-4.3=10-4.3,反应,K=,平衡常数较大,反应能彻底转化,D正确;
故选C。
6.(25-26高二上·云南昆明·期末)常温下,难溶盐和NA在0.01 mol/L (,)饱和溶液中达沉淀溶解平衡时,与pH的关系如图所示(c为金属离子和的浓度)。下列说法正确的是
A. B.点溶液中的浓度为
C. D.直线②表示的是与pH的关系
【答案】D
【分析】的沉淀溶解平衡为,;代入点:pH=6时,即;,,代入得,可得,符合直线①的变化规律;而直线②对应更大的的。
【解析】A.,A错误;
B.pH=6时,,代入得,B错误;
C.若直线②对应,pH=6时,,则,C错误;
D.的沉淀溶解平衡中与成正比,随pH升高呈平方倍增大,故随pH变化的斜率为2,直线②斜率为,对应的变化关系,D正确;
故选D。
7.常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol·L-1的KCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡如图所示(不考虑的水解,图中表示或)。下列说法正确的是
A.n点表示AgCl的不饱和溶液
B.Ksp(Ag2C2O4)的数量级等于10-12
C.向的混合液中滴入AgNO3溶液时,先产生Ag2C2O4沉淀
D.的平衡常数K=109.04
【答案】D
【分析】由图像可知、的溶度积分别为Ksp(AgCl)=10-9.75,Ksp(Ag2C2O4)=10-10.46。
【解析】A.n点银离子和氯离子浓度的乘积大于Ksp(AgCl)=10-9.75,故是AgCl的饱和溶液,A错误;
B.Ksp(Ag2C2O4)=10-10.46,数量级为10-11,B错误;
C.为AB型化合物,为A2B型化合物,不能仅根据溶度积判断先形成哪种沉淀,C错误;
D.该反应的平衡常数表达式为,D正确;
故本题选D。
8.工业上用化学法除锅炉的水垢时,先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸除去[已知:Ksp(CaCO3)=1×10-10,Ksp(CaSO4)=9×10-6],下列说法错误的是( )
A.升高温度,Na2CO3溶液的Kw和c(OH-)均会增大
B.沉淀转化的离子方程式为CO(aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+SO(aq)
C.该条件下,CaCO3溶解度约为1×10-3 g
D.CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中,=9×104
【答案】C
【解析】升高温度,水的电离平衡正向移动,Kw增大,Na2CO3的水解平衡正向移动,c(OH-)增大,故A项正确;沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质,故B项正确;由Ksp(CaCO3)可知饱和CaCO3溶液的浓度为1×10-5mol·L-1,100 mL饱和CaCO3溶液中含有CaCO3的质量为1×10-4 g,溶解度约为1×10-4 g,故C项错误;CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中,==9×104,故D项正确。
9.(25-26高二上·河北·期末)硫酸钡和碳酸钡是两种常见的钡盐,在进行胃部透视时,为取得良好的检查效果,需要在检查前服用“钡餐”,“钡餐”的主要成分是硫酸钡。时,饱和硫酸钡溶液中硫酸钡含量为碳酸钡的。回答下列问题:
(1)时,_______(填“>”“<”或“=”)。
(2)时,用过量饱和溶液处理重晶石(主要成分为),可将重晶石部分溶解,所得混合悬浊液中 _______。
(3)下图是两种钡盐饱和溶液阴阳离子浓度关系,代表碳酸钡饱和溶液中阴阳离子关系的是_______(填“①”或“②”)线,c点的坐标为_______,e点时的碳酸钡溶液是_______(填“过饱和溶液”或“不饱和溶液”),要实现②线上的a点到b点,可向原饱和难溶盐溶液中加入含_______(填“阳离子”或“阴离子”)的溶液。
【答案】(1) (2) (3)② 不饱和溶液 阴离子
【解析】(1)由题,饱和硫酸钡溶液中含量为 ,,,,已知 ,因此:,故答案为:;
(2)由题,溶液中 浓度同时满足两个沉淀溶解平衡:,,两式相除得:,故答案为: ;
(3),相同 下 ,即 ,因此 ② 代表碳酸钡;c点时,,则 ,,则,c点坐标为 ;e点在沉淀溶解平衡曲线的上方,离子浓度之积小于溶度积常数,即,为不饱和溶液;a到b, 增大( 减小), 减小( 增大),说明加入了含阴离子(如 )的溶液,使平衡 左移, 减小,故答案为:②;;不饱和溶液;阴离子。
10.(25-26高二上·山西临汾·阶段检测)盐类水解反应和沉淀溶解平衡在人类的生产、生活中都有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)盐碱地(含较多的NaCl、Na2CO3)不利于农作物生长,通过施加适量石膏可以降低土壤的碱性。盐碱地呈碱性的主要原因为______________(用离子方程式表示,下同);用石膏降低其碱性的反应原理为______________。
(2)医疗上常用BaSO4作X射线透视肠胃的内服药剂,俗称“钡餐”。BaCO3和BaSO4都是难溶电解质,二者的溶度积相差不大,__________(填“能”或“不能”)用BaCO3代替BaSO4作“钡餐”,原因是__________。
(3)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0.005mg/L。处理含镉废水时采用化学沉淀法,磷酸镉[]沉淀溶解平衡常数的表达式为Ksp=__________。
(4)一定温度下,的,的,那么它们在水中的溶解量__________较大。
(5)向某含镉废水中加入Na2S,当S2-浓度达到时,废水中Cd2+的浓度为__________mol/L。[已知:,],此时是否符合生活饮用水卫生标准?__________(填“是”或“否”)。
【答案】(1)
(2)不能 BaCO3能和胃酸的主要成分盐酸反应生成CO2、H2O和BaCl2,BaCl2可溶,易造成重金属离子中毒
(3)
(4)Cd(OH)2
(5) 是
【解析】(1)属于强碱弱酸盐,发生水解:,溶液中,溶液呈碱性;石膏的主要成分是,溶液中加入发生沉淀转化生成,减少浓度从而降低其碱性,离子方程式为;
(2)和均为难溶电解质,二者的溶度积相差不大,但不能用代替作“钡餐”,因为胃酸的主要成分是盐酸,能和盐酸反应生成、和,可溶,易造成重金属离子中毒;
(3)磷酸镉沉淀溶解平衡方程式为,则其沉淀溶解平衡常数表达式为;
(4)当达到沉淀溶解平衡时有,则此时溶液中,当达到沉淀溶解平衡时有,则,据此推出在水中的溶解量较大的是;
(5)向某含镉废水中加入,当浓度达到时,溶液中;则废水中的含量为,因此符合生活饮用水卫生标准。
1.(26-27高二上·北京西城·阶段检测)室温下,用含少量的溶液制备的过程如图所示,下列说法不正确的是
A.“除镁”得到的上层清液中:
B.“沉锰”过程中发生的离子方程式:
C.“沉锰”后的滤液中:
D.溶液中:
【答案】A
【分析】原料为含少量的溶液,目标产物为。流程中先加入溶液,通过生成沉淀除去杂质,所得上层清液为的饱和溶液;再向除镁后的溶液中加入溶液,与反应生成沉淀,同时释放,结合溶度积规则、离子方程式书写规则、溶液中三大守恒规律分析各选项正误。
【解析】A.“除镁”得到的上层清液为的饱和溶液,溶度积表达式为,变形可得,选项中未取平方,A错误;
B.“沉锰”过程中与反应生成沉淀、和,离子方程式电荷、原子均守恒,书写正确,B正确;
C.“沉锰”前除镁步骤加入引入了,沉锰过程中部分碳元素以形式逸出、部分转化为沉淀,因此滤液中的总浓度大于溶液中所有含碳粒子的浓度之和,即,C正确;
D.溶液中,电荷守恒为,物料守恒为,将物料守恒代入电荷守恒,消去可得,D正确;
故选A。
2.(26-27高二上·江苏南京·阶段检测)从模拟酸性工业废液中(含Cd2+、Fe2+、)回收镉、铁的过程如下:
已知:,。下列说法正确的是
A.模拟废液中:
B.“沉镉”得到的上层清液中:
C.0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液中:c(NH3·H2O)+c()+c(OH-) =c(H+)+c(H2CO3)
D.“沉铁”时发生反应:
【答案】C
【解析】A.模拟废液中电荷守恒应为,选项中离子所带电荷对应的系数错误,A错误;
B.沉镉上层清液中达到沉淀溶解平衡,未达到饱和,故、,两式相比得,B错误;
C.溶液中,联立电荷守恒和物料守恒,消去相同项可推得选项中等式成立,C正确;
D.沉铁时加入了氨水,氨水参与反应,碱性条件下不会生成,选项给出的离子方程式不符合反应事实,D错误;
故选C。
3.(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)下,在的溶液中加入一定量,达平衡时,溶液中和(或)与的关系如图所示(溶液体积变化忽略不计):
已知:Ⅰ.时,体系中有存在;
Ⅱ.溶液中存在反应①;反应②。
下列说法错误的是
A.反应①的平衡常数
B.溶液中始终有
C.若向的平衡体系中加入少量,和的平衡浓度均增大
D.若改变的初始浓度,相同下达平衡时的值发生变化
【答案】C
【分析】时,体系中有存在。这意味着在pH≤8.73时,溶液中的处于饱和状态,其浓度保持恒定.
【解析】A.pH=7.5时,,,根据碘元素守恒,初始,由于反应①消耗了I-转化为,且物质的量之比为1:1,反应②在pH=7.5时产生的极少,趋近于0,可以忽略,所以此时平衡时:,反应①的平衡常数,A正确;
B.当pH<8.73时,,则,当pH>8.73时,反应② 右移,消耗 生成更多 ,因此始终满足 ,B正确;
C.当pH<8.73时,体系中已经存在,说明溶液中的已经达到了饱和溶液的溶解平衡。此时再加入少量的,不变,因此,化学平衡①和②都不会发生移动,和的平衡浓度都保持不变,C错误;
D.反应②+3×反应①得到,反应的平衡常数,则,由图可知,时,会发生改变,说明处于不饱和状态,改变初始浓度,平衡会发生移动,会发生改变,则在相同下达平衡时的值发生改变,D正确;
故选C。
4.利用平衡移动原理,分析一定温度下在不同pH的溶液中可能的产物。图1中曲线表示溶液中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系,图2中曲线表示与pH的关系。若起始时,下列说法错误的是
A.碳酸的数量级是
B.反应的平衡常数
C.、时,有和两种沉淀生成
D.、时,会发生反应:
【答案】B
【解析】A.碳酸第一步电离:,电离常数;由图1可知,当时,,代入得,数量级为,A正确;
B.目标反应的平衡常数可通过电离常数推导:;由图1,时,,因此;代入得:,B错误;
C.、时,该点位于图2中沉淀曲线的上方,说明,可生成沉淀;该点也位于图2中沉淀曲线的上方,说明,可生成沉淀; 因此两种沉淀均生成,C正确;
D.时,由图1可知溶液中含碳粒子主要为,即,结合图2,该点在沉淀曲线上方,说明,和发生双水解性质的反应,生成碳酸镁沉淀、和水,反应式符合平衡移动原理,D正确;
故选B。
5.(25-26高二上·广东广州·期末)CuCl微溶于水,但在浓度较高的溶液中因形成和而溶解。将适量CuCl完全溶于盐酸,得到含和的溶液,下列叙述正确的是
A.加水稀释,浓度一定下降
B.向溶液中加入少量NaCl固体,浓度一定上升
C.体系中,
D.体系中,
【答案】A
【解析】A.加水稀释时,尽管配位平衡正向移动,但勒夏特列原理只能减弱浓度降低的趋势,无法抵消体积增大带来的浓度下降,故浓度一定下降,A正确;
B.加入少量固体,浓度增大,可能促使平衡正向移动,浓度会下降,并非一定上升,B错误;
C.体系中元素的存在形式有、、,根据物料守恒,正确关系为总浓度,选项中式子不符合物料守恒,C错误;
D.电荷守恒需考虑离子所带电荷数,带2个单位负电荷,其浓度前应乘以系数2,正确电荷守恒为,选项式子错误,D错误;
故选A。
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