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专题16 难溶电解质的溶解平衡
考纲·题型解读
1.了解难溶电解质的溶解平衡。
2.知道沉淀转化的本质。
3.能应用溶度积常数进行简单计算。
4.认识沉淀反应在生产、科研、环保等领域的应用。
5.联系和比较化学平衡、电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡四类动态平衡,能够用平衡移动原理分析和说明有关问题。
对以上各点的考查的主要题型为选择题、填空题,也多见于以填空题、计算的形式出现在综合题中。
题源1 沉淀溶解平衡与溶度积
解题模型1.1
沉淀溶解平衡
(1)溶解平衡
溶质溶解的过程是一个可逆过程:
{v溶解 > v结晶
固体溶解
溶解
固体溶质 溶液中的溶质 v溶解 = v结晶 溶解平衡
结晶
v溶解 < v结晶 析出晶体
溶解平衡的特点:逆、等、动、定、变。 A.温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(SO2-4 )的增大而减小
(适用平衡移动原理) B.三个不同温度中,313K时Ksp(SrSO4)最大
(2)沉淀溶解平衡常数———溶度积 C.283K时,图中a点对应的溶液是不饱和溶液
①定义:在一定条件下,难溶性物质的饱和溶液中,存 D.283K下的SrSO4 饱和溶液升温到363K后变为不饱和
在沉淀溶解平衡,其平衡常数叫做溶度积常数或溶度积。 溶液
通常以Ksp表示。 [解析] 首先对图分析,横轴自左向右c(SO2-4 )逐渐增大,
②表达式 纵轴自下 而 上c(Sr2+)也 逐 渐 增 大,即 随 着c(SO2-4 )的 增 大,
AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq) c(Sr2+)逐 渐 减 小,温 度 一 定 时,Ksp(SrSO4)=c(Sr2+ )·
K [An+]msp ·[Bm-]n c(SO2-4 ),即为横坐标与纵坐标的乘积,积的大小不存在递变关
(3)Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力 系,所以A不正确;当c(SO2- 2+4 )一定时,在313K时,c(Sr )最
①用溶度积直接比较时,物质的类型(如 AB型、A2B 大,B正确;283K时,在a点,c(Sr2+)·c(SO2-4 )型、AB2 型等)必须相同。 所以a点对应的溶液不饱和,C正确;SrSO4 在283K下饱和溶
②对于同类型物质,Ksp数值越大,难溶电解质在水中 液升温至363K时,Ksp减小,饱和溶液中析出SrSO4 固体,D不
的溶解能力越强。 正确。
如由Ksp数值可知,溶 解 能 力:AgCl>AgBr>AgI> [答案] BC
Ag2S,Cu(OH)2>Mg(OH)2。
(4)影响Ksp的因素 解题模型1.2
与化学平衡常数一样,Ksp只与难溶电解质的性质和 影响沉淀溶解平衡的因素
温度有关,而与浓度无关。 (1)内因
溶液中离子浓度的变化只能使溶解平衡移动,并不改
难溶性电解质本身的性质。
变溶度积。 (2)外因
[ ] ( · ) ( 浓度:加水冲稀,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,真题1 2021 广东 硫酸锶 SrSO4)在水中的沉淀溶
①
但 不变。
解平衡曲线如下。下列说法正确的是 ( ) Ksp
·141·
②温度:多数难溶性电解质溶解于水是吸热的,所以升
高温度,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,同时Ksp变大。
③同离子效应:向沉淀溶解平衡体系中加入相同的离
子,使平衡向沉淀方向移动,但Ksp不变。
④其他:向沉淀溶解平衡体系中加入可与体系中某些
离子反应生成更难溶物质或气体的离子,使平衡向溶解的
方向移动,Ksp不变。
[真 题 2] (2022· 山 东)某 温 度 下,Fe(OH)3 (s)、
Cu(OH)()
请回答下列问题:
2s分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,
金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析, ()反应 的化学方程式为 。下列判断中错误的是 1 ①
( ) (2)反应②的离子方程式为
。
(3)写出另外一种实验室制取 H的化学方程式:
。
(4)D溶液与Pb(NO3)2 溶液混合可形成沉淀,此沉淀的
K =7.0×10-9sp 。将等体积的D溶液与Pb(NO3)2 溶液混合,
若D的浓度为1.0×10-2mol/L,则生成沉淀所需Pb(NO3)2 溶
液的最小浓度为 。
[解析] 本题为无机框图推断题,考查了元素化合物的性
质、沉淀溶解平衡的应用等知识。由紫黑色固体单质,可推知G
为I2。由C是气体单质,且与D发生置换反应生成F和I2,可推
A.Ksp[Fe(OH)3]B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点 为 MnO2。由固体E在 MnO2 的催化作用下制取气体单质 H,
C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积相等 可推知E为KClO3、H为O2、F为KCl,则D为KI。(1)浓盐酸
D.Fe(OH)3、Cu(OH)2 分别在b、c两点代表的溶液中达到 △与 MnO2 的 反 应 为 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+
饱和
2H2O。(2)I- 的还原性比Cl- 强,结合反应②产物可知I- 被氧
[解 析] Ksp [Fe(OH)3]=c (Fe3+ )·c3(OH-), 化为I2,ClO-3 被还原为Cl-。其离子方程式为6I- +ClO-3 +
Ksp[Cu(OH) 2+2]=c(Cu )·c2(OH-),Fe3+、Cu2+浓度相等(b、c点) 6H+ 3I+Cl-2 +3H2O。(3)实验室制取 O2,除加热 KClO3
时,Fe3+对应的pH小,c(H+)较大,则c(OH-)较小,又知Ksp仅与 和 MnO2 的混合物外,还通常用到 H2O2 的分解和 KMnO4 的
温度有关,则Ksp[Fe(OH)3]淀溶解平衡:Fe(OH)3(s) Fe3+(aq)+3OH-(aq),加入NH4Cl固 (-) -2 · -1 1 -3 · -1。因
体,因为NH+ 水解产生 H+,H+ 与 OH- ,
cI =1.0×10 mol L ×
4 反应使平衡正向移动 2
=5.0×10 mol L
( - 2+cFe3+)增大,B选项错误;c(H+)和c(OH-)的乘积为 K ,K ( ) ( )w w 仅 2I aq +Pb aq PbI2(s),混 合 溶 液 中 生 成 沉 淀 所 需
与温度有关,则C选项正确;由题意和题图知D选项正确。 Pb
2+的最小 浓 度 由 Ksp=c2(I-)·c(Pb2+)可 得:c(Pb2+)=
[答案] B Ksp 7.0×10
-9
c2(I-)=(5.0×10-3)2=2.8×10
-4mol·L-1。则原Pb(NO3)2
题源2 沉淀溶解平衡的应用 溶液的浓度为2.8×10-4mol·L-1×2=5.6×10-4mol·L-1。
[答案] (1)
△
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
解题模型2.1 (2)6I-+ClO- + -3 +6H 3I2+Cl +3H2O
溶度积规则 催化剂( △3)2H2O2 2H2O+O2↑或2KMnO4 K2MnO4
通过 比 较 溶 度 积 与 溶 液 中 有 关 离 子 浓 度 幂 的 乘
+MnO2+O2↑(其他合理答案也正确)
积———浓度商Qc 的相对大小,可以判断难溶电解质在给 (4)5.6×10-4mol·L-1
定条件下沉淀能否生成或溶解:
Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达 解题模型2.2
到新的平衡。
沉淀的生成、溶解和转化
Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。 1.沉淀的生成与溶解
QcKsp时,就会生成
电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。
沉淀。据此,可加入沉淀剂而析出沉淀,是分离、除杂常用
[真题3] (2021·海南)有关物质存在如图所示的转化关
系(部分产物已省略)。通常C为气体单质,G为紫黑色固体单
质。实验室中,常用固体E在B的催化下加热制取气体单质H。
·142·
的方法。如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子如 注意:a.沉淀的转化其实质是离子反应和平衡的移动,非
Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。 氧化还原反应的离子反应都是向着离子浓度减小的方向
注意:①利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生 进行,从溶解度角度来说,一般是易溶物质转化成微溶物
成沉淀的反应能够发生;其次希望沉淀生成的反应进行得 质,微溶物质转化成难溶物质,难溶物质转化成更难溶物
越完全越好。如要除去溶液中的 Mg2+,要使用 NaOH 等 质。沉淀的溶解度差别越大,转化越容易。
使之转化为溶解度较小的 Mg(OH)2。 b.当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时,生成沉淀所
②不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。一般 需试剂离子浓度越小的越先沉淀;如果生成各种沉淀所需
认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L-1时, 试剂离子的浓度相差较大,就能分步沉淀,从而达到分离
沉淀就达完全。由 Ksp的表达式可知,要使除去的离子在 离子的目的。
溶液中残留的浓度尽可能地小,要加入过量的沉淀剂。
() Q K , 。 :
[真题4] (2022·江苏)以水氯镁石(主要成分为2 当 MgCl2
·
c< sp时 就会使沉淀溶解 常用的方法有
6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下:①酸碱溶解法
H2O NH3 NH3、NH4HCO3 滤液
原理是借助某些可溶性弱电解质(水、弱酸或弱碱),
水氯 ↓ ↓ ↓ ↑ 碱式
使难溶物的离子浓度降低而溶解。如难溶酸用强碱溶、难
镁石 →
溶解 → 预氨化 → 沉淀镁 → 热水解 → 过滤 →碳酸镁
溶碱用强酸 或 较 强 酸 溶、难 溶 弱 酸 盐 用 强 酸 或 较 强 酸 溶 (1)预氨 化 过 程 中 有 Mg(OH)2 沉 淀 生 成,已 知 常 温 下
解等。
Mg(OH)2的K =1.8×10-11sp ,若溶液中c(OH-)=3.0×10-6
②配位溶解法 mol·L-1,则溶液中c(Mg2+)= 。
在难溶物中加入配位剂,因形成配合物而降低难溶物 (2)上述流程中的滤液浓缩结晶,所得主要固体物质的化学
的某种离子浓度,使平衡向右移动而溶解。配位剂的浓度
式为 。
越大,或生成配合物稳定性越大,则难溶物的溶解度也越 (3)高温煅烧碱式碳酸镁得到 MgO。取碱式碳酸镁4.66g,
大。例如,含AgCl(s)的溶液中加入氨水,而使 AgCl溶解 高温煅烧至恒重,得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L,
度 增 加 或 完 全 溶 解:AgCl(s)+2NH3 (aq) 通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。 。
[Ag(NH ) +3 2] (aq)+Cl-(aq) (4)若热水解不完全,所得碱式碳酸镁中将混有 MgCO3,则
③氧化还原溶解法 产品中镁的质量分数 (填“升高”、“降低”或“不变”)。
原理是通过氧化还原反应使难溶物的离子浓度降低, [解析] (1)Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=
使平衡向右移动而溶解。此法适用于具有明显氧化性或 c(Mg2+)·(3.0×10-6)2=1.8×10-11,解 得c(Mg2+)=2.0
还原 性 的 难 溶 物,如 不 溶 于 盐 酸 的 硫 化 物 Ag2S溶 于 mol/L。
HNO3 就是一个例子: (2)沉淀的成分为碱式碳酸镁,根据质量守恒关系可知滤液
3Ag2S+8HNO3 6AgNO3+3S+2NO↑+4H2O 中得到的是NH4Cl,浓缩结晶后的固体物质化学式为NH4Cl。
④沉淀转化溶解法 (4)由碱式碳酸镁的化学式 Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O
本法是将难溶物转化为能用上述三种方法之一溶解 得镁含量为25.75%,而 MgCO3 中镁含量为28.57%,故产品中
的沉淀,然后再溶解。例如BaSO4 中加入饱和 Na2CO3 溶 镁的质量分数升高。
液使BaSO4 转化为BaCO3,再将BaCO3 溶于盐酸。 [答案] (1)2.0mol·L-1
应当指出,沉淀溶解有的是几种方法综合的结果,例 (2)NH4Cl
如 HgS溶于水,就是氧化还原法和配位法的综合运用: 0.896L
3HgS+12HCl+2HNO 3H (HgCl)
(3)+3S n
(CO2)=22.4L·mol-1=4.00×10
-2mol
3 2 4
+2NO↑+4H2O ( 2.00n MgO)=
g -2
2.沉淀的转化 40g·mol
-1=5.00×10 mol
( -2 -11)沉淀转化的实质 ( 4.66 -4.00×10 mol×44
·mo -2.00
n H2O)=
g g g
-1
沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。通常一种 18g·mo
=5.00×10-2沉淀可以转化为更难溶的沉淀,两种难溶物的溶解能力差 mol
( ) ( ) (
别越大,这种转化的趋势就越大。 n MgO ∶n CO2 ∶n H2O)=(5.00×10
-2)∶(4.00×
(2)实例探究 10
-2)∶(5.00×10-2)=5∶4∶5
①往ZnS的溶解平衡体系中加入CuSO 溶液可将其 碱式碳酸镁的化学式为 Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O4
()
转化为更难溶的CuS沉淀。 4 升高
ZnS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+Zn2+( )
[真题
aq 5
] (2022·浙江)已知:
, (1)25℃时,弱电解质的电离平衡常数:Ka(CH3COOH)②依据沉淀转化的原理 可用FeS等难溶物作为沉淀 =
剂除去废水中的重金属离子。 1.8×10
-5,Ka(KSCN)=0.13;难 溶 电 解 质 的 溶 度 积 常 数:
() 2+( ) () 2+( ) Ksp( )FeSs+Hg aq HgSs+Fe aq CaF2 =1.5×10
-10。
( () ,③硬水中的 MgHCO ) 煮沸时分解为 MgCO ,在继 225℃
时 2.0×10-3mol·L-1氢氟酸水溶液中,调节溶液
3 2 3
, ( )。 pH(忽略体积变化),得到c(HF)、c(续煮沸过程中 MgCO 转化为更难溶的 MgOH F
-)与溶液pH的变化关系
3 2
如下图所示:
·143·
异的 原 因 是 ,反 应 结 束 后 所 得 两 溶 液 中,
c(CH -3COO ) c(SCN-)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)25℃时,HF电离平衡常数的数值 Ka≈ ,列式
并说明得出该平衡常数的理由 。
(3)4.0×10-3mol·L-1 HF溶液与4.0×10-4mol·L-1
CaCl2 溶液等体积混合,调节混合液pH为4.0(忽略调节时混合
液体积的变化),通过列式计算说明是否有沉淀产生。
[解析] 由题给数据可知,相同条件下,HSCN的酸性强于
CH3COOH,则 等 体 积、等 浓 度 时,HSCN 溶 液 中 的c(H+)比
: CH3COOH溶液中的大,则反应速率要快,最 终 均 与请根据以上信息回答下列问题 NaHCO3
() , 完全反应,得到 溶液和 溶液,酸性越弱,则125℃时 将20mL0.10mol·L-1CHCOOH溶液和20 CH3COONa NaSCN3
· -1 水解 程 度 越 大,所 以 反 应 后 的 溶 液 中, (
- )
mL0.10mol L HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L-1 c CH3COO
-
NaHCO3 溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)
( )。
随时间(t)变 : [答案] (1)HSCN 的 酸 性 比 CH3COOH 强,其 溶 液 中化的示意图为
c(H+)较大,故其溶液与NaHCO3 溶液的反应速率较快 <
(2)10-3.45(或3.5×10-4)
c(H+)·c(F-)
Ka= -( ) ,当c(F )=c(HF)时, (
+)
c HF Ka=c H
(3)查图中的交点处即为c(F-)=c(HF),故所对应的pH
即为K 2+ -4 -1a 的负对数,溶液中c(Ca )=2.0×10 mol·L ,
c(Ca2+)×c2(F-)=5.1×10-10>Ksp(CaF2),有沉淀产生。
反应初始阶段,两种溶液产生CO2 气体的速率存在明显差
(★代表高考出现的频次)
A组
( ) A.溴酸银的溶解是放热过程题源1 沉淀溶解平衡与溶度积 ★★ B.温度升高时溴酸银溶解速度加快
1.(2023· 新 课 标Ⅰ)已 知:Ksp(AgCl)=1.56×10-10, C.60℃时溴酸银的Ksp约等于6×10-4
Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12。某溶液 D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯
中含有Cl-,Br-和CrO2-4 ,浓度均为0.010mol·L-1,向该溶液 3.(2022·北京)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋
中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO 溶液时,三种阴离子产生 滤作用后变成CuSO4 溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的3 ZnS
沉淀的先后顺序为 ( ) 或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是 ( )
A.Cl-、Br-、CrO2-4 A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B.CrO2-、Br-、Cl- B.原生铜的硫化物具有还原性,而铜蓝没有还原性4
C.CuSO 与 ZnS反 应 的 离 子 方 程 式 是 Cu2+ 2-C.Br-、Cl-、CrO2- 4 +S 4
D.Br-、CrO2-、Cl- CuS↓4
( · )溴酸银( )溶解度随温度变化 D.整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应2.2023 新课标Ⅰ AgBrO3
, ( ) 4.(曲线如图所示 下列说法错误的是 2023
·北京)实验:①0.1mol·L-1AgNO3 溶液和0.1
mol·L-1NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和
白色沉淀c;
②向滤液b中滴加0.1mol·L-1KI溶液,出现浑浊;
③向沉淀c中滴加0.1mol·L-1KI溶液,沉淀变为黄色。
下列分析不正确的是 ( )
A.浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+
Cl-(aq)
B.滤液b中不含有Ag+
C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI
D.实验可以证明AgI比AgCl更难溶
·144·
( ) ②Mg与F2的反应是放热反应题源2 沉淀溶解平衡的应用 ★★★ ③MgBr2与Cl2反应的ΔH<0
1.(2023·海南)镁化合物具有广泛用途,请回答有关镁的 ④化 合 物 的 热 稳 定 性 顺 序 为 MgI2 > MgBr2 > MgCl2
下列问题: >MgF2
(1)单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的 , ⑤MgF2(s)+Br2(l) MgBr2(s)+F2(g) ΔH=+600
还生成少量的 (填化学式)。 kJ·mol-1
(2)CH3MgCl是一种重要的有机合成剂,其中镁的化合价 2.(2019·上海)向含I-和Cl-的稀溶液中加入 AgNO3 溶
是 ,该化合物水解的化学方程式为 液,沉淀的质量与加入 AgNO3 溶液的体积关系如下图所示,则
。 原溶液中c(I-)/c(Cl-)的比值为 ( )
(3)下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物
均为298K时的稳定状态)。
A.(V2-V1)/V1
B.V1/V2
C.V1/(V2-V1)
D.V2/V1
下列选项中正确的是 (填序号)。
①MgI中 Mg2+2 与I-间的作用力小于 MgF2中 Mg2+与F-
间的作用力
B组
(测试时间:60分钟 总分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分。) 3.在t℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
1.下列说法正确的是 ( ) 又知t℃时AgCl的K =4×10-10sp ,下列说法不正确的是
①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,溶液中各种离子的溶 ( )
解(或沉淀)速率都相等
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向Na2SO4 溶液中加入过量的BaCl2 溶液,则SO2-4 沉淀
完全,溶液中只含Ba2+、Na+和Cl-,不含SO2-4
④Ksp小的物质其溶解能力一定比 Ksp大的物质的溶解能
力小
⑤为减少洗涤过程中固体的损失,最好选用稀 H2SO4 代替 A.在t℃时,AgBr的Ksp为4.9×10-13
H2O来洗涤BaSO4 沉淀 B.在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体,可使溶液由c点变
⑥洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好 到b点
A.①②③ B.①②③④⑤⑥ C.图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
C.⑤ D.①⑤⑥ D.在t℃时,AgCl(s)+Br-(aq) AgBr(s)+Cl-(aq)的
2.下列用来表示物质或其他变化的化学用语中,错误的是 平衡常数K≈816
( ) 4.下表是三种难溶金属硫化物的溶度积常数(25℃):
化学式
A.N3-的结构示意图:
FeS CuS MnS
溶度积 6.3×10-18 1.3×10-36 2.5×10-13
B.NaHSO4 溶液中滴入Ba(OH)2 溶液使pH=7:SO2-4 + 下列有关说法中正确的是 ( )
H++Ba2++OH- BaSO4↓+H2O
A.25℃时,CuS的溶解度大于 MnS的溶解度
C.碘化铅(PbI2)的溶度积常数表达式为 K 2+sp=c(Pb )· B.25℃时,饱和 CuS溶液中,Cu2+ 的浓度为1.3×10-36
c(I-)2 mol·L-1
D.钢铁发生吸氧腐蚀的正极反应式:O2+4e- +2H2O C.因为 H2SO4 是强酸,所以反应CuSO4+H2S CuS↓
4OH- +H2SO4 不能发生
·145·
D.除去某溶液中的Cu2+,可以选用FeS作沉淀剂
5.Cu(OH)2 在 水 溶 液 中 存 在 着 如 下 沉 淀 溶 解 平 衡:
Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)+2OH-(aq),在 常 温 下 Ksp=2×
10-20mol3·L-3。在常温下如果要生成Cu(OH)2 沉淀,需要向
0.02mol·L-1的CuSO4 溶液中加入碱来调整溶液的pH,应使
溶液的pH大于 ( )
A B
A.2 B.3
C.4 D.5
6.已知298K 时,Mg(OH)2 的溶度积常数 Ksp=5.6×
10-12,取适量的 MgCl2 溶液,加入一定量的烧碱溶液达到沉淀
溶解平衡,测得pH=13,则下列说法不正确的是 ( ) C D
A.所得溶液中的c(H+)=1.0×10-13mol·L-1
10.工业制氯化铜时,是将浓盐酸用蒸汽加热至80℃左右,
B.所得溶液中由水电离产生的c(OH-)=1.0×10-13 mol 慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁),充分搅拌使之溶解,
·L-1 反应如 下:CuO+2HCl CuCl2+H2O,FeO+2HCl
C.所加的烧碱溶液的pH=13.0 FeCl2+H2O。已知:pH≥9.6时,Fe2+ 以Fe(OH)2 的形式完全
D.所得溶液中的c(Mg2+)=5.6×10-10mol·L-1
沉淀;pH≥6.4时,Cu2+ 以Cu(OH)2 的形式完全沉淀,pH 在3
7.已知溶 液 中 存 在 平 衡:Ca(OH)2(s) Ca2+ (aq)+
~4时,Fe3+ 以-( ) , Fe
(OH)3 的形式完全沉淀。为除去溶液中的
2OH aq ΔH<0 下列有关该平衡体系的说法正确的是
Fe2+,可以采用的方法是 (( )
)
A.直接加碱,调整溶液pH≥9.6
①升高温度,平衡逆向移动
B.加纯铜粉,将Fe2+还原出来
②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度
C.通入适量Cl2,再加碱调整溶液的pH为4
③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子,可以向溶液中加
D.直接加铁粉将Cu2+还原出来
入适量的NaOH溶液
二、非选择题(本题包括4小题,共50分。)
④恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
11.(12分)镉离子(Cd2+)是重金属冶炼工业污水中的一种
⑤给溶液加热,溶液的pH升高
离子。处理含镉废水常用化学沉淀法。回答下面的问题:
⑥向溶液中加入Na2CO3 溶液,其中固体质量增加 (1)以下是几种镉的难溶化合物的溶度积常数(25℃):
⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2 固体质量不变
A.①⑥ 含镉难溶物 CdCO3 CdS Cd(OH)2
B.①⑥⑦ 溶度积常数 5.2×10-123.6×10-292.0×10-16
C.②③④⑥
根据上表提供的信息判断,沉淀Cd2+ 效果最佳的试剂是
D.①②⑥⑦
- - ,
(填字母序号)。
8.往含I 和Cl 的稀溶液中滴入 AgNO3 溶液 沉淀的质
。 a.Na2CO3 b.NaS c.CaO量与加 入 AgNO3 溶 液 体 积 的 关 系 如 图 所 示 则 原 溶 液 中
2
()下图所示为某化工厂处理含 2+废水的流程:
c(I-)/c(Cl-)
2 Cd
的比值为 ( )
①写出加入生石灰后发生反应的离子方程式: 。
②聚合氯化铝[Al2(OH)nClx-n]是一种无机高分子聚合
(V2-V1) 物,分子式中x= 。A. V1 ③左下图是随污水的pH升高Cd2+ 去除率的变化图像,由
V
B. 1 图像可知
,处理含Cd2+污水的最佳pH= (取正整数),
V2 此时溶液中c(Cd2+)= 。
V
C. 1(V2-V1)
V
D. 2V1
9.已知K [Cu(OH)]=2.2×10-20sp 2 、Ksp[Fe(OH)3]=4.0
×10-38,Cu2+和Fe3+完全以氢氧化物沉淀时的pH分别为:6.7
和3.2。现在向pH=0、浓度均为0.04mol·L-1的Cu2+、Fe3+
溶液中加入某一固体,以中和 H+ 调节pH(设溶液体积不变),
该过程中Cu2+、Fe3+的浓度与pH关系正确的是 ( )
·146·
(3)在特定的电解槽中,用铝、铜作电极,氯化铝作电解液, (3)“除杂”环节中,先加入 溶液,经搅拌等操作后,
制备聚合氯化铝(示意图如右上图),电解反应为 Al+H2O+ 过滤,再加入 溶液调滤液pH至中性。
通电 +
AlCl3 →[Al2(OH)nClx-n]
()不同温度下, 的浸出浓度与溶浸时间的关系见下图,
+H 4 K2↑
①铝作电解池的 (填“ ” “
由图可得,随着温度升高,
阴 或 阳”)极;
②该电解池的阴极电极反应为 。
12.(12分)已知 H2A在水中存在以下平衡:H +2A H
+HA-,HA- H++A2-。回答以下问题:
(1)NaHA溶液 (填“显酸性”、“显碱性”、“显中性”
或“酸碱性无法确定”),原因是 。
(2)某温度下,向0.1mol·L-1的 NaHA溶液中滴入0.1
mol·L-1KOH溶液至中性,此时溶液中以下所示关系一定正 ① ;
确的是 。 ② 。
A.c(H+)·c(OH-)=1×10-14 (5)有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生:
B.c(Na+)+c(K+)=c(HA-)+2c(A2-) CaSO4(s)+CO
2-
3 CaCO3(s)+SO2-4
-9
C.c(Na+)>c(K+) 已知298K时,Ksp(CaCO3)=2.80×10 ,Ksp=(CaSO4)
-5
D.c(Na+)+c(K+)=0.05mol·L-1 =4.90×10 ,求此温度下该反应的平衡常数 K(计算结果保留
(3)已知常温下,H2A的钙盐(CaA)饱和溶液中存在平衡: 三位有效数字)。
CaA(s) Ca2+(aq)+A2-(aq) ΔH>0。
①温度升高时,Ksp (填“增大”、“减小”或“不变”,
下同)。
②滴加少量浓盐酸,c(Ca2+) ,原因是
(用文字和离子方程式说明)。
(4)若向CaA悬浊液中加入CuSO4 溶液,生成一种黑色固
体物质,写出该过程中反应的离子方程式:
。 14.(12分)FeS在水溶液中存在如下溶解平衡:FeS(s)
2+ 2-
13.(14分)难溶性杂卤石(KSO ·M ( ) ( ),gSO ·2CaSO · Fe aq +S aq 已知常温下Ksp(FeS)=6.25×10
-18。
2 4 4 4
-3
2H2O)属于“呆矿”,在水中存在如下平衡: (1)求常温下FeS的溶解度。(设饱和溶液密度1g·cm )
+ 2-
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s) 2Ca2++2K++
(2)常温下,H2S饱和溶液中c(H )与c(S )间存在关系:
+ 2 2-
Mg2++4SO2-+2H O
[c(H )·c(S )]=1.0×10-22。在该温度下,将 FeS投入
4 2
为能充分利用钾资源,用饱和Ca(OH) 溶液溶浸杂卤石制 H2S饱和溶液中,欲使溶液中c(Fe
2+)达到1mol·L-1,应调节
2
备硫酸钾,工艺流程如下: 溶液的pH为多少
(1)滤渣主要成分有 和 以及未溶杂卤石。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2 溶液能溶解杂卤石
浸出K+的原因: 。
·147·弱 的 顺 序 为 CH3COOH、H2CO3、HClO、HCN、 过程;B.温度升高,溴酸银(AgBrO3)溶解在水中的微
C6H5OH、HCO-3 (注 意:Na2CO3 对 应 的 弱 酸 为 粒运动加快,扩散加快,所以溶解速度变快;C.60℃时
HCO-3 ,NaHCO ( )3 对应的弱酸为 H2CO3)。(1)由强 溴酸银 AgBrO3 的溶解度为0.6g,则c(AgBrO3)=
酸制 弱 酸 的 原 理 及 生 成 物 的 性 质,A 反 应 若 生 成 (0.6/236)/0.1L≈0.025 mol,Ksp =c(Ag+ )·
HClO,则 可 与 Na2CO3 起 反 应 生 成 NaClO 和 c(BrO
-
3 )=0.025×0.025≈6×10-4;D.由于硝酸钾的
NaHCO ,A不能发生,B能发生;同理可分析,D不 溶解度比较大,而溴酸银的溶解度较小,所以可用重结3
能发生,C、E、F能发生。(2)从三个反应:①生成难 晶的方法提纯。
溶的CaCO ;②生成的 NaHCO 在水中的溶解度最 3.D 【解析】 由 于 CuSO4 与PbS反 应 生 成3 3
小;③NaCl在水中的溶解度最小,得出结论:复分解 CuS和PbSO4,说明CuS的溶解度小于PbS的溶解
反应总是向由溶解度大的物质生成溶解度小的物质 度,A项错误;原生铜的硫化物和铜蓝中的S均显-2
的方向进行。(3)比较溶液pH 大小时,弱酸可根据 价
,处在硫元素的最低价态,均具有还原性,B项错
, H+ , (1) 误
;CuSO4 与ZnS反应的离子方程式为: 2+相对强弱 强 酸 则 看 的 浓 度 大 小 根 据 的 结 Cu +ZnS
论,弱 酸 中 苯 酚 酸 性 弱 于 HClO,HClO 弱 于 CuS+Zn
2+,C项 错 误;原 生 铜 的 硫 化 物 转 化 为
CHCOOH, HSO HClO , CuSO4
发生的是氧化还原反应,CuSO4 转化为CuS
3 强酸 有 2 4 和 4 相 同 浓 度 的
为复分解反应, 项正确。
溶液中,由于 H2SO +4 中c(H )大, ,
D
故酸性强 从而得
4.B 【解析】 浊 液a中 存 在 沉 淀 溶 解 平 衡:
出pH由大到小的顺 序 为①④②③⑤。(4)酸 或 碱
( ) , AgCl
(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),故在滤液中应存在
无论是强的还是弱的 都会抑制水的电离 而多数盐
Ag+,B错。
由于发生水解而促进水的电离,因而,水的电离程度
题源
最大的是弱酸或弱碱形成的盐,即为 NaClO;在等物 2
质的量的CHCOONa和NaCN溶液中,由电荷守恒 1.(1)MgO Mg3N2 (2)+2价 CH3MgCl+3
:n n( +) n( +) n( ( )可得 = Na + H = CHCOO-)+ H2O MgOH Cl+CH4↑ (3)①②③⑤1 3
n(OH-);n2 =n(Na+)+n(H+ )=n( - )
【解析】 (1)镁在空气中燃烧,主要与氧气反应CN +
( -), - 生成氧化镁
(MgO),因镁很活泼,还与空气中的氮气n OH 又 NaCN 溶 液 中 的 OH 物 质 的 量 大 于
反应生成少量的 Mg3N2。(2)因金属无负价,结合镁
CH3COONa溶液中 OH- 物 质 的 量,则 有 NaCN溶
的原子结构可知,在CH3MgCl中镁的化合价为+2
液中的n(H+)比CHCOONa溶液中的n(H+3 )少, 价,CH-3 、Cl-均结合水电离出的 H+,Mg2+结合水电
且两溶液中的n(Na+)相等,必有n1>n2。 离出的OH-生成沉淀 Mg(OH)2,但因有 HCl生成
专题16 难溶电解质的溶解平衡 二者又发生反应生成 Mg(OH)Cl和 H2O,因此水解
方程为CH3MgCl+H2O CH4↑+Mg(OH)Cl。
十年高考母题原型训练 (3)由图可知,Mg与X2 反应生成 MgX2 的能量变化
可知,反应为放热反应,故①正确,②正确,由图中数
A组 据及盖斯定律,MgBr2 与Cl2 反应的 ΔH=-641.3
题源1 kJ/mol+524kJ/mol=-117.3kJ/mol,③正 确,由
MgF2(s)+Br2(l) MgBr2(s)+F2(g) ΔH =
1.C 【解析】 根 据 K +sp(AgCl)=c(Ag )· +1124kJ/mol-524kJ/mol=+600kJ/mol,故⑤
c(Cl-)=1.56×10-10,c(Cl-)=0.010mol·L-1,可 正确。
得c(Ag+)=1.56×10-8 mol·L-1;Ksp(AgBr)= 2.C 【解析】 由于 AgI的溶解度比 AgCl小,
c(Ag+)·c(Br-)=7.7×10-13,c(Br-)=0.010mol 开始先生成AgI沉淀,后生成 AgCl沉淀。生成 AgI
·L-1,求 得 c(Ag+ )=7.7×10-11 mol·L-1, 沉淀消耗AgNO3 溶液体积为V1,生成 AgCl沉淀消
Ksp(Ag2CrO4)=c(Ag+ )2 ·c(CrO2-4 )=9.0× 耗AgNO 溶液体积为(V -V )。c(I-3 2 1 )/c(Cl-)=
10-12,c(CrO2-4 )=0.010mol·L-1可得c(Ag+)= n(I-)/n(Cl-)=[c(AgNO3)×V1]/[c(AgNO3)×
3.0×10-5mol·L-1;根据c(Ag+)越小越易沉淀可 (V2-V1)]=V1/(V2-V1)。
推出沉淀的先后顺序为AgBr>AgCl>Ag2CrO4。
2.A 【解析】 A.由图像可知,
组
温度越大,该物 B
质的溶解度越大,所以溴酸银(AgBrO3)的溶解是吸热 1.C 【解析】 ①难溶电解质达到沉淀溶解平
·52·
衡时,不同离子溶解(或沉淀)的速率不一定相等,这 Ca(OH)2 沉淀生成,但Ca(OH)2 的溶度积较大,要除
与其化学计量数有关。②难溶电解质是固体,其浓度 去Ca2+,应把Ca2+转化为更难溶的CaCO3,③错误;恒
可视为常数,增加它的量对平衡无影响,故 D错误。 温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2 的饱
③生 成 BaSO4 沉 淀 后 的 溶 液 中 仍 然 存 在 Ba2+ 和 和溶液,pH不变,④错;加 热,Ca(OH)2 的 溶 解 度 减
SO2-4 ,因为有BaSO4的沉淀溶解平衡存在。④同类 小,溶液的pH降低,⑤错;加入Na2CO3 溶液,沉淀溶
型物质的Ksp越小,溶解能力越小,不同类型的物质 解平衡向右移动,Ca(OH)2 固体转化为CaCO3 固体,
则不能直接比较。⑤稀 H2SO4可以抑制BaSO4的溶 固体质量增加,⑥正确;加入 NaOH固体平衡向左移
解。⑥洗涤沉淀一般2~3次即可,次数过多会使沉 动,Ca(OH)2 固体质量增加,⑦错。
淀溶解。 8.C 【解析】 根 据I- +Ag+ AgI↓(黄
2.B 【解析】 NaHSO4 溶液与Ba(OH)2 溶液 色),Cl-+Ag+ AgCl↓(白色),结 合 图 示,可 知
反应 后 pH=7,说 明 n(H+ )=n(OH- ),即 I-、Cl-消耗 AgNO3 溶 液 的 体 积 分 别 为V1、(V2-
n(NaHSO4)=2n[Ba(OH)2],则 化 学 方 程 式 为: c(I-)), V1因此在原溶液中 。
2NaHSO4+Ba(OH)2 BaSO4↓ +Na2SO V14+ c(Cl-)=(V2-V1)
2H O,相应的离子方程式为:2H++SO2- 2+2 4 +Ba + 9.B 【解析】 由 Ksp[Cu(OH)2]=2.2×
2OH- BaSO4↓+2H O。 10-202 、Ksp[Fe(OH) -383]=4.0×10 ,浓 度 均 为0.04
3.B 【解析】 根 据 图 中c 点 的c(Ag+)和 mol·L-1 的 Cu2+ 和 Fe3+ 溶 液,Cu2+ 开 始 沉 淀 时
c(Br-)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10-13,A正
( -) K
确;在AgBr饱和溶液中加入 NaBr固体后,c(Br-)增 c OH =
sp -10
c(Cu2+)=7.4×10
,pH 约 为4.8,
大,溶解平衡逆向移动,c(Ag+)减小,故B错;在a 点 3
3+ - Ksp -12
时Qc,pH
中K=c(Cl-)/c(Br-)=Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr),代入 =2。所以pH=2时Fe3+ 开始沉淀,当全部沉淀时,
数据得K≈816,D正确。 pH为3.2。
4.D 【解析】 FeS、CuS、MnS都是二价金属的 10.C 【解析】 由Fe3+、Fe2+、Cu2+ 完全沉淀
硫化物,25℃时,CuS的Ksp远小于 MnS的 Ksp,说明 的pH的大小可知,应先将Fe2+氧化为Fe3+,再加碱
CuS的溶解度小于 MnS的溶解度;25℃时,饱和CuS 调整溶液的pH生成Fe(OH)3 沉淀,从而实现Fe2+
溶 液 中,c(Cu2+ )=c(S2- )= K 2+sp(CuS)= 和Cu 分离。
1.3×10-36≈1.1×10-18(mol·L-1);因为CuS不 11.(1)b
溶于 稀 硫 酸,所 以 反 应 CuSO +HS CuS↓+ (2)①CaO+H O Ca2+ +2OH-、Cd2+4 2 2 +
H2SO4可以发生;因为溶解度CuS可与FeS反应生成更难溶的CuS。 Cd(OH) 2+ -102↓+Ca ) ②6 ③11 2.0×10 mol
5.D 【解析】 要 生 成 Cu(OH) -12 沉 淀,就 应 ·L
满足: (3)①阳 ②2H++2e- H2↑
c(Cu2+)·[c(OH-)]2>2×10-20 【解析】 (1)溶 度 积 越 小,沉 淀 Cd2+ 的 效 果 越
2×10-20 好,Na2S最佳。(2)①加入CaO后,生成Cd(OH)2
c(OH-)> -9 · -10.02 =1×10 mol L 沉淀,②根据3×2=n+x-n 得x=6,③根据图像可
所以pH>5,D项正确。 知,pH=11时,处 理 Cd2+ 效 果 最 佳。c(Cd2+)=
6.C 【解析】 A项,pH=13的溶液中,c(H+) 2.0×10-16 · -1 -10 · -1;()由
=10-13 mol/L;B项, , (10-3)2
mol L =2.0×10 mol L 3
NaOH 抑制水的电离 水电 离
产生的c(OH-)=10-13 mol/L;C项,因为向 MgCl2 于Al失电子,所以Al作阳极,在阴极上 H+ 得电子,
溶液中加NaOH溶液后,混合溶液的pH=13,所以 放出 H2。
所 加 的 NaOH 溶 液 pH >13;D 项,溶 液 中 的 12.(1)酸碱性无法确定 不能确定 HA- 的电
c(Mg2+)=K /c2sp (OH-)=5.6×10-10mol/L。 离程度和水解程度的相对大小 (2)BC (3)①增大
7.A 【解析】 ②会生成CaCO3,使Ca2+ 浓度 ②增大 加盐酸发生反应:A2- +H+ HA-,
减小,错 误;加 入 氢 氧 化 钠 溶 液 会 使 平 衡 左 移,有 A2-浓度减小,CaA的溶解平衡向右移动,n(Ca2+)显
·53·
著增大,而溶液体积变化不大,所以c(Ca2+)增大 CaSO4(s) Ca2+ (aq)+ SO2-4 (aq),则 有
(4)CaA(s)+Cu2+(aq) Ca2+(aq)+CuA(s) K (CaCO )=c(Ca2+)·c(CO2-sp 3 3 )=2.80×10-9,
【解析】 (1)通过 H A的电离方程式不能确定 K (CaSO )=c(Ca2+2 sp 4 )·c(SO2- -54 )=4.90×10 ,那
HA-的电离程度和水解程度的相对大小,所以无法 Ksp(CaSO4)
判断 NaHA 溶 液 的 酸 碱 性。(2)溶 液 显 中 性,则 c(SO2-4 ) c(Ca2+) Ksp(CaSO4)么 K = 2-
c(H+)=c(OH-),根 据 电 荷 守 恒 有 c(H+ )+ c(CO3 )
=Ksp(CaCO3)
=Ksp(CaCO
=
3)
2+
c(Na+)+c(K+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-), c(Ca )
-5
则c(Na+)+c(K+)=c(HA-)+2c(A2-),B正确; 4.90×10
-9=1.75×104。
加入KOH溶液,发生反应为 HA- +OH- A2-
2.80×10
14.(1)在FeS饱和溶液中,c(FeS)=c( 2+)
+H 2-
Fe =
2O,A 水解使溶液显碱性,所以,加入的 KOH
-18 -9 -1
的 物 质 的 量 小 于 NaHA 的 物 质 的 量,c(Na+)> 6.25×10 =2.5×10 (mol·L )。在100g水
c(K+),C正确,D错误。温度不一 定 是25℃,所 以 中(100 mLFeS饱 和 溶 液 中),溶 解 的 m(FeS)=
-9
c(H+)·c(OH-)不一 定 等 于 1×10-14,A 错 误。 2.5×10 ×0.1mol×88g/mol=2.2×10
-8g。常温
-8
(3)该溶解平衡为吸热反应,升温 Ksp增大;加盐酸发 下FeS的溶解度为2.2×10 g/100g水。(2)溶液中
2+
生反应:A2-+H+ HA-,A2- 浓度减小,溶解平 c(Fe )为1 mol·L
-1,则c(S2-)=6.25×10-18
衡向右移动,此时,n(Ca2+)显著增大,而溶液体积变 1.0×10-22mol·L-1,c(H+ )= =4×10-3
化不大,所以c(Ca2+)增大。(4)
-18
向CaA悬浊液中加 6.25×10
入CuSO 2+ 2-
-1
4溶液,Cu 结合A 生成更难溶的CuA。 mol·L ,溶液的pH为2.4。
13.(1)Mg(OH)2 CaSO4 (2)加入Ca(OH)2 第三部分 元素及其化合物
溶液,Mg2+
与OH-结合生成 Mg(OH) 2+2 沉淀,Mg
浓度减小,平衡正向移动,K+ 增多 (3)K2CO3 专题17 碱金属元素
H2SO4 (4)①溶浸平衡向右移动 ②K+ 的溶浸速
率增 大 (5)CaSO4(s)+CO2-3 CaCO3(s)+ 十年高考母题原型训练
c(SO2-)
SO2-4 的平衡常数 K=
4
( 2-),据cCO Ksp
(CaSO4)、
3 A组
( )
Ksp (
K CaSO
CaCO3)可 知,c (SO2-
sp 4
4 )= ( , 题源cCa2+) 1
K (CaCO ) c(SO2-) 1.B 【解析】 由反应方程式:2Na+2D2O
c(CO2-)= sp 3 43 c(Ca2+)
,则 有 K =c(CO2-)= 2NaOD+D2↑,可知9.2g金属钠完全反应产生3 0.2
K (CaSO ) 4.90×10-5 molD2,一个D原子中含1个质子、 个电子、 个中sp 4 1 14
Ksp(CaCO3)
= 。2.80×10-9=1.75×10 子,故选B。
【解析】 (1)杂 卤 石 中 加 入 Ca(OH)2 溶 液, 2.CD 【解析】 A项,工业上用98.3%的浓硫
Mg2+与OH-结合生成 Mg(OH)2 沉淀,CaSO4微溶 酸吸收SO3 而不用水;B项,Cl2 和SO2 混合后与水
于水,过滤后,滤渣中含有 Mg(OH)2、CaSO4及未溶 反应SO2+Cl2+2H2O 2HCl+H2SO4,从而失
解的杂卤石。(2)加入Ca(OH)2 溶液,Mg2+与OH- 去漂白性;C项,Ⅰ和Ⅱ不是因果关系;D项,石墨作
结合生成 Mg(OH)2 沉淀,使c(Mg2+)减小,杂卤石 电极就是利用其稳定性和导电性。
的溶解平衡正向移动,同时c(Ca2+)与c(SO2-4 )均增 3.C 【解析】 根据金属与酸反应的实质:2M
大,从而析出CaSO4沉淀,K+ 留在滤液中。(3)滤液 +2nH+ 2Mn++nH2↑可知,三种金属都过量,
中含有Ca2+、OH-,可 先 加 入 过 量 K2CO3 溶 液,除 而铝、镁都不与 H2O反应,按盐酸计算,两者产生气
去Ca2+,过滤后,再加入稀 H2SO4调节溶液的pH至 体的物质的量都为0.05mol。金属钠可继续与 H2O
中性。(4)①溶浸平衡向右移动;②K+ 的溶浸速率增 反应最终产生0.15molH2,即同温同压下产生气体
大。(5)CaSO4(s)+CO2-3 CaCO3(s)+SO2-4 的 的体积比为0.15mol∶0.05mol∶0.05mol=3∶1
c(SO2- 。
K= 4
) ∶1
平衡常数 ( 2-)。CaCO3(s)、CaSO4(s)分别cCO3 4.(1)①2Na+2H2O 2NaOH+H2↑
存在溶解平衡:CaCO3(s) Ca2+(aq)+CO2-3 (aq), ②Na2O+H2O 2NaOH
·54·

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