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课时数智作业(四十二)　沉淀溶解平衡
(建议用时：40分钟　总分：40分)
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共18分)
1．龋齿是牙釉质溶解后病菌乘虚而入的结果。已知牙釉质的主要成分是羟磷灰石，口腔中存在如下平衡：
①羟磷灰石：Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)＋3P(aq)＋OH-(aq)
②氟磷灰石的化学式是Ca5(PO4)3F，Ca5(PO4)3F(s) 5Ca2+(aq)＋3P(aq)＋F-(aq)，
氟磷灰石的溶解度比羟磷灰石小。下列有关说法中不正确的是(　　)
A．一定条件下，羟磷灰石可以转化为氟磷灰石
B．氟磷灰石可阻止龋齿的发生
C．使用添加NaF等氟化物的牙膏可以防治龋齿
D．当糖附着在牙齿上发酵时，会产生H+，所以多吃糖可以防治龋齿
2．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
3．(2025·太原模拟)常温下，向醋酸(HAc)溶液中滴加AgNO3溶液，生成的AgAc不溶于水。保持c(HAc)＝0.1 mol·L-1条件下，pX[pX＝－lg c(X)，X＝Ag+、Ac-]与pH关系如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．L2直线代表pAg与pH关系
B．饱和AgAc溶液中c(Ag+)＝10-1.355 mol·L-1
C．图像中b点坐标为(8.46，－2.50)
D．图像中a点坐标为(1.36，4.4)
4．下列关于Mg(OH)2制备和性质的离子方程式，不正确的是(　　)
A．由MgCl2溶液和NaOH溶液制备Mg(OH)2：Mg2+＋2OH-===Mg(OH)2↓
B．向Mg(OH)2悬浊液中加浓FeCl3溶液，生成红褐色沉淀：3Mg(OH)2＋2Fe3+===2Fe(OH)3＋3Mg2+
C．向Mg(OH)2悬浊液中滴加浓NH4Cl溶液，浊液变澄清：Mg(OH)2＋2N===2NH3·H2O＋Mg2+
D．向Mg(OH)2悬浊液中滴加醋酸，浊液变澄清：Mg(OH)2＋2H+===Mg2+＋2H2O
5．室温时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)＝6.3×10-18；Ksp(CuS)＝6.3×10-36；Ksp(ZnS)＝1.6×10-24。下列关于室温时的有关叙述正确的是(　　)
A．硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大
B．将足量的ZnSO4晶体加入0.1 mol·L-1的Na2S溶液中，Zn2+的浓度最大只能达到1.6×10-23 mol·L-1
C．除去工业废水中含有的Cu2+，可采用FeS固体作为沉淀剂
D．向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2+)变大、c(S2-)变小，但Ksp(FeS)变大
6．(2025·衡水模拟)某污水处理厂用“Pb2+沉淀法”处理含铬废水(主要含Cr3+以及少量Cu2+、Fe2+)的工艺流程如图所示：
已知：①金属离子Cu2+、Cr3+、Fe3+沉淀完全时(c＝1.0×10-5 mol·L-1)pH分别为6.7、5.6、2.8。
②Cr2＋2H+。
下列说法错误的是(　　)
A．“氧化”时生成Cr＋10H+
B．“沉降”过程中加入NaOH溶液，调节溶液pH>6.7
C．加入PbSO4生成PbCrO4，说明Ksp(PbSO4)>Ksp(PbCrO4)
D．“沉铬”过程中，增大溶液的pH，沉铬率提高
7．(8分)沉淀溶解平衡在生活、生产和化学学习中有着重要应用。请回答下列问题：
(1)工业上湿法炼锌过程中，以ZnSO4为主要成分的浸出液中，含有Fe3+、Fe2+、Cu2+、Cl-等杂质，这些杂质对锌的电解工序有妨碍，必须提早除去。现有下列试剂可供选择：酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、ZnO、H2O2溶液、Fe、AgNO3溶液、Ag2SO4。
①为了除去Fe2+，应加入合适的氧化剂，将其氧化为Fe3+，则应选择的氧化剂是________________；利用沉淀转化原理，可加入__________________，除去Cl-。
②为使某些金属离子转化为沉淀而除去，需加入适当的物质调节溶液的pH，则加入的物质是________。(3分)
(2)工业生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+：Cu2+(aq)＋MnS(s) CuS(s)＋Mn2+(aq)，该反应达到平衡时，c(Mn2+)________(填“>”“<”或“＝”)c(Cu2+)。(1分)
(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl-，利用Ag+与Cr生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。25 ℃时，当溶液中Cl-恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时，溶液中c(Ag+)为________mol·L-1，此时溶液中c(Cr)等于________mol·L-1[已知Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10-12，Ksp(AgCl)＝2.0×10-10]。(4分)
8．(14分)(2025·南昌模拟)已知草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)难溶于水，工业上从废镍催化剂(主要成分为Ni，含有一定量的Al2O3、FeO、SiO2、CaO等)制备草酸镍晶体的流程如图所示：
已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见表中数据：
金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Ni2+
开始沉淀的pH 1.1 5.8 3.0 6.8
完全沉淀的pH 3.2 8.8 5.0 9.5
②Ksp(CaF2)＝7.3×10-9
③当某物质浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时，视为完全沉淀。
请回答下列问题：
(1)请写出一种能提高“酸浸”速率的措施：______________________。(2分)
(2)H2O2溶液的作用是 ______________________________________________，
写出此过程中反应的离子方程式：_______________________________。(3分)
(3)试剂a“调pH”的调控范围为____________________________________，试剂a为________(填字母)。(2分)
A．Fe(OH)3　　　　　　　 B．Fe(OH)2
C．Al(OH)3 D．Ni(OH)2
E．NaOH
(4)写出“沉钙”时反应的离子方程式：______________________________。
当Ca2+沉淀完全时，溶液中c(F-)>______________________________mol·L-1(写出计算式即可)。(5分)
(5)操作a的内容是__________________。(2分)
1/1课时数智作业(四十二)
1．D　[氟磷灰石的溶解度比羟磷灰石的溶解度小，添加NaF等氟化物的牙膏可以使羟磷灰石转化为氟磷灰石，A正确；氟磷灰石溶解度更小，有利于生成更坚硬的牙齿保护层，可阻止龋齿的发生，B正确；氟磷灰石的溶解度比羟磷灰石小，使用添加NaF等氟化物的牙膏可以使羟磷灰石转化为氟磷灰石，防治龋齿，C正确；当糖附着在牙齿上发酵时，会产生H+，口腔中存在平衡：Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)＋3P(aq)＋OH-(aq)，氢离子消耗氢氧根离子，使平衡正向移动，导致羟磷灰石溶解，加重龋齿，D错误。]
2．D　[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；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；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；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(OOC11H23)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。]
3．B　[由题意可知，醋酸溶液与硝酸银溶液的离子反应为HAc＋Ag+ AgAc↓＋H+，反应的平衡常数K＝，溶液中醋酸的浓度恒定为0.1 mol·L-1，反应的平衡常数不变，则溶液中氢离子浓度减小时，银离子浓度减小，则L1直线代表pAg与pH关系，故A错误；由题图可知，溶液pH为1时，c(Ac-)＝10-4.76mol·L-1、c(Ag+)＝102.05mol·L-1，则醋酸的电离常数Ka＝＝10-4.76，AgAc的溶度积为10-4.76×102.05＝10-2.71，则醋酸银饱和溶液中银离子浓度为 mol·L-1＝10-1.355mol·L-1，故B正确；b点溶液中Ac-浓度为102.50 mol·L-1时，醋酸的电离平衡常数Ka＝＝10-4.76，溶液中氢离子浓度为10-4.76×10-2.50×0.1 mol·L-1 ＝10-8.26mol·L-1，溶液pH为8.26，故C错误；a点溶液中醋酸根离子和银离子浓度相等，若银离子浓度为10-4.4 mol·L-1，由平衡常数可知，溶液中氢离子浓度为10-2.05×10-4.4×0.1 mol·L-1＝10-7.45 mol·L-1，溶液pH为7.45，故D错误。]
4．D　[CH3COOH为弱酸，写离子方程式时不可拆分，D错误。]
5．C　[溶度积常数表达式相似，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由Ksp可知，室温下，CuS的溶解度最小，A错误；将足量的ZnSO4晶体加入0.1 mol·L-1的Na2S溶液中，S2-的最大浓度为0.1 mol·L-1，Zn2+的浓度最小为1.6×10-23 mol·L-1，B错误；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀，C正确；温度不变，Ksp(FeS)不变，D错误。]
6．A　[A项，碱性环境中不能生成H+，错误；B项，“沉降”过程中加入NaOH溶液，调节pH使Cu2+和Fe3+生成沉淀，故需要调节溶液的pH>6.7，正确；C项，在滤液中加入PbSO4通过沉淀转化生成 PbCrO4，说明溶度积：Ksp(PbSO4)>Ksp(PbCrO4)，正确；D项，在沉铬过程中增大溶液的pH，平衡：Cr2＋H2O 2Cr＋2H+正向移动，Cr浓度增大，沉铬率提高，正确。]
7．解析：(1)①根据除杂的“两不”“两易”原则可知，除去Fe2+又不引入新的杂质，所以应选择H2O2溶液，将其氧化为Fe3+；除去溶液中的Cl-，为了不引入新的杂质，应选择Ag2SO4。②为使某些金属离子转化为沉淀而Zn不被沉淀，则应选择ZnO调节溶液的pH。(2)由反应Cu2+(aq)＋MnS(s) CuS(s)＋Mn2+(aq)可知，Ksp(MnS)>Ksp(CuS)，铜离子比锰离子更容易与硫离子结合生成硫化铜，所以该反应达到平衡时，溶液中的c(Mn2+)>c(Cu2+)。 (3)由Ksp(AgCl)＝c(Ag+)·c(Cl-)，则c(Ag+)＝，因为25 ℃时Ksp(AgCl)＝2.0×10-10，所以25 ℃时，当溶液中Cl-恰好完全沉淀(浓度等于 1.0×10-5 mol·L-1)时，溶液中c(Ag+)＝2.0×10-5 mol·L-1；由Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag+)·c(Cr)，则c(Cr)＝，因为25 ℃时Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10-12，所以c(Cr)＝5.0×10-3 mol·L-1。
答案：(1)①H2O2溶液　Ag2SO4　②ZnO　(2)>　
(3)2.0×10-5　5.0×10-3
8．解析：废镍催化剂用硫酸溶解，SiO2和硫酸不反应，过滤除去，滤液的成分为NiSO4、FeSO4、Al2(SO4)3、CaSO4及过量的硫酸，H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，为提高产率应选用Ni(OH)2中和酸调节溶液的pH，使溶液的pH大于或等于5.0小于6.8，此时Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3沉淀、Al(OH)3沉淀，过滤除去，此时滤液中含有Ni2+、Ca2+、S，向滤液中加入NH4F使Ca2+转化为CaF2沉淀除去，再向滤液中加入(NH4)2C2O4生成草酸镍沉淀，过滤、洗涤、干燥即得草酸镍晶体。
(1)把废镍催化剂粉碎、适当提高酸的浓度、搅拌、加热都可以提高“酸浸”速率。
(2)H2O2是一种绿色氧化剂，根据金属离子生成氢氧化物沉淀的pH表格数据可知，加入H2O2溶液的作用是把Fe2+氧化成Fe3+，以便于形成沉淀而除去，在酸性条件下，发生反应的离子方程式为2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O。
(3)结合表格数据可知，使Fe3+、Al3+沉淀完全，而Ni2+不沉淀，pH的调控范围为5.0≤pH<6.8，为提高产率最适宜选用Ni(OH)2中和酸调节溶液的pH，且不引入新的杂质，故D正确。
(4)加入NH4F使Ca2+沉淀的离子方程式为Ca2+＋2F-===CaF2↓，由题中所给Ksp(CaF2)＝7.3×10-9，依据Ksp(CaF2)＝c(Ca2+)·c2(F-)，故c2(F-)＝，当Ca2+沉淀完全时，溶液中c(F-)> mol·L-1。
(5)操作a为分离提纯草酸镍晶体的操作。固液分离的方法是过滤；过滤后所得的晶体表面会吸附杂质离子，故应进行洗涤；洗涤后的晶体表面有水，故应进行干燥。故操作a包括的内容是过滤、洗涤、干燥。
答案：(1)把废镍催化剂粉碎(或适当提高酸的浓度或搅拌或加热，合理即可)
(2)把Fe2+氧化成Fe3+，以便于形成沉淀除去　2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O
(3)5.0≤pH<6.8　D
(4)Ca2+＋2F-===CaF2↓　
(5)过滤、洗涤、干燥
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