3.3 沉淀溶解平衡 讲义-2026-2027学年高二上学期化学鲁科版版选择性必修第一册【精讲精练】

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3.3 沉淀溶解平衡 讲义-2026-2027学年高二上学期化学鲁科版版选择性必修第一册【精讲精练】

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教学目标 1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡 2.了解沉淀溶解平衡的建立过程,沉淀溶解平衡的影响因素 3.掌握溶度积常数的概念并能进行简单计算、判断反应进行的方向 4.了解沉淀的生成、溶解和转化在工、农业生产中的应用,能运用化学平衡理论分析沉淀的生成、溶解和转化。 5.学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化的条件。
重点和难点 重点:沉淀溶解平衡的影响因素;沉淀的生成与转化的条件 难点:溶度积常数的应用;认识沉淀溶解平衡在生产生活中的应用
知识点1 沉淀溶解平衡及影响因素
1、25 ℃时,溶解性与溶解度的关系
【易错提醒】
大多数电解质的溶解度随温度升高而增大,但也有例外,如Ca(OH)2,温度越高,溶解度越小。
2、沉淀溶解平衡(以AgCl为例分析)
(1)沉淀溶解平衡建立
AgCl在溶液中存在下述两个过程:一方面,在水分子作用下,少量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面进入水中,即溶解过程;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面阴、阳离子的吸引,回到AgCl的表面析出,即沉淀过程。在一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,达到平衡状态,得到AgCl的饱和溶液。
(2)沉淀溶解平衡的概念
一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,即建立了动态平衡,叫做沉淀溶解平衡。
(3)沉淀溶解平衡方程式
以AgCl沉淀溶解平衡为例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
特别提醒 ①要标明各微粒的状态;②要与AgCl电离方程式区分开,强电解质完全电离:AgCl===Ag++Cl-。
(4)沉淀完全的判断
化学上通常认为,当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5 mol·L-1时,已沉淀完全。
沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因(决定因素):难溶电解质本身的性质。
(2)外因:温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。
(3)实例分析
已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),请分析当改变下列条件时,对该沉淀溶解平衡的影响,填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较):
条件改变 移动方向 c(Mg2+) c(OH-)
加少量水 正向移动 不变 不变
升温 正向移动 增大 增大
加MgCl2(s) 逆向移动 增大 减小
加盐酸 正向移动 增大 减小
加NaOH(s) 逆向移动 减小 增大
下列说法正确的是( )
A.硫酸钡放入水中不导电,则硫酸钡是非电解质
B.物质溶于水达到饱和时,溶解过程就停止了
C.绝对不溶解的物质是不存在的
D.某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0
【答案】C
【解析】A项,硫酸钡是强电解质,其在水中的溶解度比较小,错误;B项,沉淀溶解平衡为动态平衡,错误;D项,残留离子浓度小于10-5 mol·L-1时,则认为该离子沉淀完全,错误。
对“AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)”的理解正确的是( )
①说明AgCl没有完全电离,AgCl是弱电解质
②说明溶解的AgCl已完全电离,是强电解质
③说明Cl-与Ag+的反应不能完全进行到底
④说明Cl-与Ag+的反应可以完全进行到底
A.③④ B.②③ C.①③ D.②④
【答案】B
【解析】AgCl(s)??Ag+(aq)+Cl-(aq)为AgCl的沉淀溶解平衡,不是电离方程式,其完整过程为AgCl(s)??AgCl(aq)===Ag+(aq)+Cl-(aq),说明AgCl完全电离,是强电解质,①错误,②正确;由于存在沉淀溶解平衡,说明Ag+与Cl-的反应不能完全进行到底,③正确,④错误。
在一定温度下,当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡时:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2+)不变,可采取的措施是( )
A.加MgSO4固体 B.加HCl溶液
C.加NaOH固体 D.加少量水
【答案】D
【解析】Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),加MgSO4固体使该沉淀溶解平衡左移,Mg(OH)2固体增多,c(Mg2+)变大;加HCl溶液使该沉淀溶解平衡右移,Mg(OH)2固体减少,c(Mg2+)变大;加NaOH固体使该沉淀溶解平衡左移,Mg(OH)2固体增多,c(Mg2+)变小;加少量水,使沉淀溶解平衡右移,Mg(OH)2固体减少,因为加水后仍是饱和溶液,所以c(Mg2+)不变。
下列有关AgCl的沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行,且c(Cl-)一定等于c(Ag+)
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度增大
D.在有AgCl沉淀生成的溶液中加入NaCl固体,AgCl沉淀溶解的量不变
【答案】C
【解析】沉淀溶解平衡是动态平衡,沉淀生成和沉淀溶解不断进行,但c(Cl-)不一定等于c(Ag+),例如向硝酸银溶液中加入过量氯化钠生成氯化银沉淀时,溶液中c(Cl-)大于c(Ag+),故A错误;AgCl在水中存在沉淀溶解平衡,溶液中有极少量的Ag+和Cl-,故B错误;AgCl溶解是一个吸热过程,升高温度,AgCl沉淀的溶解度增大,故C正确;向含AgCl沉淀的溶液中加入NaCl固体,增大了Cl-的浓度,会使AgCl的沉淀溶解平衡向左移动,减少了AgCl的溶解量,故D错误。
在一定温度下,氯化银在水中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),若把AgCl分别放入①100 mL 0.1 mol·L-1 NaNO3溶液中;②100 mL 0.1 mol·L-1NaCl溶液中;③100 mL 0.1 mol·L-1AlCl3溶液中;④100 mL 0.1 mol·L-1MgCl2溶液中。搅拌后在相同的温度下Ag+浓度由大到小的顺序是( )
A.①>②>④>③ B.②>①>④>③
C.④>③>②>① D.①>④>③>②
【答案】A
【解析】因为氯化银在水中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),相同的温度下,题给溶液中的氯离子浓度越大,AgCl的沉淀溶解平衡逆向移动的程度越大,银离子浓度越小;①中无Cl-,②、③、④中c(Cl-)分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,因此Ag+浓度由大到小的顺序是①>②>④>③。
命题点2 溶度积常数
1、概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数,称为溶度积常数,简称溶度积,符号为Ksp。
2、表达式
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq) Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。
如:Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq) Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)。
3、影响因素
溶度积Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。
4、Ksp的意义
反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
5、应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
离子积(Q):对于AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),任意时刻Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
(1)Q>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
(2)Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Q【易错提醒】
①Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关。
②对于同类型物质(如AgCl、AgBr、AgI等),可直接用溶度积比较难溶电解质的溶解能力,Ksp越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。
③对于不同类型的物质,Ksp不能直接作为比较依据,而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度来确定溶解能力的强弱。
6、有关溶度积(Ksp)的计算类型
(1)计算难溶电解质溶液中离子浓度
①已知Ksp求溶液中的某种离子的浓度,如Ksp=a的饱和AgCl溶液中c(Ag+)= mol·L-1。
②已知Ksp、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10a mol·L-1。
(2)计算反应的平衡常数,并判断沉淀转化的程度
依据沉淀的转化反应和Ksp,计算该反应的平衡常数,K值越大,转化反应越易进行,转化程度越大。如对于反应Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),Ksp(MnS)=c(Mn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),而平衡常数K==。
(3)计算金属阳离子开始沉淀和沉淀完全的pH
①常温下,a mol·L-1的MSO4溶液,调节溶液pH,使M2+刚好开始产生M(OH)2沉淀时pH的计算方法。
Ksp=c(M2+)·c2(OH-)=a·c2(OH-),则c(OH-)=,c(H+)==,pH=-lg c(H+)=-lg =14+lg 。
②常温下,向MSO4溶液中加碱调节溶液pH,使M2+沉淀完全时溶液pH的计算方法(已知溶液中c(M2+)≤1×10-5 mol·L-1时可视为M2+沉淀完全)。
Ksp=c(M2+)·c2(OH-)=10-5·c2(OH-),则c(OH-)==×102,c(H+)===,pH=-lg c(H+)=-lg =16+lg 10Ksp。
(4)判断沉淀的生成或沉淀是否完全
①把离子浓度数据代入离子积表达式得Q,若Q>Ksp,则有沉淀生成。
②利用Ksp的数值计算某一离子浓度,若该离子浓度小于10-5 mol·L-1,则该离子沉淀完全。
(5)沉淀先后的计算与判断
①若沉淀类型相同,则Ksp小的物质先沉淀。
②若沉淀类型不同,则需要根据Ksp计算出沉淀时所需离子浓度,所需离子浓度小的物质先沉淀。
角度1 溶度积的理解
下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是( )
A.常温下,向含有AgCl固体的饱和溶液中加入少量稀盐酸,AgCl的溶解度、Ksp均减小
B.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp减小
C.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp增大
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变
【答案】D
【解析】温度不变,溶度积常数不变,故A项不正确,D项正确;大多数难溶物的Ksp随温度的升高而增大,但也有少数物质相反,故B、C均不正确。
已知在Ca3(PO4)2饱和溶液中,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1,c(PO)=1.58×10-6 mol·L-1,则Ca3(PO4)2的Ksp为( )
A.2.0×10-29 mol5·L-5 B.3.2×10-12 mol5·L-5 C.6.3×10-18 mol5·L-5 D.5.1×10-27 mol5·L-5
【答案】A
【解析】Ca3(PO4)2的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:Ca3(PO4)2(s)??3Ca2+(aq)+2PO(aq),则Ca3(PO4)2的Ksp=(2.0×10-6)3×(1.58×10-6)2 mol5·L-5≈2.0×10-29 mol5·L-5,A项正确。
角度2 溶度积的应用
100 mL 0.001 mol·L-1 KCl溶液中加入1 mL 0.001 mol·L-1 AgNO3溶液(已知AgCl的Ksp=1.8×10-10),下列判断正确的是( )
A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定 D.有沉淀但不是AgCl
【答案】A
【解析】利用离子积与溶度积的相对大小比较判断,混合后溶液中c(Ag+)=0.001 mol·L-1×≈9.9×10-6 mol·L-1,c(Cl-)=0.001 mol·L-1×≈9.9×10-4 mol·L-1,Q=c(Ag+)·c(Cl-)=9.9×10-6 mol·L-1×9.9×10-4 mol·L-1≈9.8×10-9>Ksp,故有AgCl沉淀生成。
常温下,Cu2+和Sn4+混合液中c(Cu2+)=0.022 mol·L-1,现要除去溶液中的Sn4+得到Cu2+溶液,需要调节溶液pH范围为____________。(已知当溶液中的离子浓度小于10-5 mol·L-1时,沉淀完全)Ksp[Sn(OH)4]=1×10-55;Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20
【答案】1.5~5
【解析】常温下,Cu2+和Sn4+混合液中c(Cu2+)=0.022 mol·L-1,现要除去溶液中的Sn4+得到Cu2+溶液,即Sn4+浓度小于10-5 mol·L-1时计算出pH值,Ksp[Sn(OH)4]=1×10-55=c(Sn4+)×c4(OH-)=1×10-5×c4(OH-),解得c(OH-)=1×10-12.5 mol·L-1,c(H+)== mol·L-1=1×10-1.5 mol·L-1,则pH=1.5,铜离子刚沉淀时的pH值即Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20=c(Cu2+)×c2(OH-)=0.022×c2(OH-),解得c(OH-)=1×10-9 mol·L-1,c(H+)== mol·L-1=1×10-5 mol·L-1,则pH=5,因此将需要调节溶液pH范围为1.5~5。
角度3 溶解平衡的图像
如图所示,有T1、T2两种温度下两条BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线,在T1温度下,下列说法不正确的是( )
A.加入Na2SO4可使溶液由a点变到b点
B.在T1曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,均有BaSO4沉淀生成
C.蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
D.升温可使溶液由b点变为d点
【答案】D
【解析】硫酸钡溶液中存在着溶解平衡,a点在平衡曲线上,加入Na2SO4,会增大c(SO),平衡左移,c(Ba2+)应降低,A正确;在曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,Q>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,B正确;d点时溶液不饱和,蒸发溶剂水,c(SO)、c(Ba2+)均增大,所以可能使溶液变饱和、由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b),C正确;升高温度, 促进溶解平衡右移,c(SO)、c(Ba2+)均增大,不会使溶液由b点变为d点,D错误。
25 ℃时,用Na2SO4溶液沉淀Ba2+、Pb2+、Ca2+三种金属离子(M2+),所需SO最低浓度的负对数值p(SO)=-lg c(SO)与p(M2+)=-lg c(M2+)关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.Ksp(CaSO4)B.a点可表示CaSO4的饱和溶液,且c(Ca2+)C.b点可表示PbSO4的不饱和溶液,且c(Pb2+)D.向Ba2+浓度为10-5 mol·L-1的废水中加入足量CaSO4粉末,会有BaSO4沉淀析出
【答案】D
【解析】根据负对数值p(SO)=-lg c(SO)与p(M2+)=-lg c(M2+)计算式可知,负对数值越高,则对应离子浓度越低,图中直线代表对应硫酸盐的饱和溶液,直线上方离子浓度较低,代表不饱和溶液,直线下方离子浓度较高,代表过饱和溶液。由图可以看出,当p(SO)=-lg c(SO)相同时,p(Ba2+)>p(Pb2+)>p(Ca2+),则形成沉淀时c(Ba2+)Ksp(PbSO4)>Ksp(BaSO4),A错误;a点p(SO)>p(Ca2+),所以c(Ca2+)>c(SO),B错误;b点有Q(PbSO4)=c(SO)·c(Pb2+)>Ksp(PbSO4),因此b点代表过饱和溶液,C错误;由于Ksp(CaSO4)>Ksp(BaSO4),故向Ba2+浓度为10-5 mol·L-1的废水中加入足量CaSO4粉末,会有BaSO4沉淀析出,D正确。
命题点3 沉淀的生成和溶解
1、沉淀生成的应用
应用领域 无机物的制备和提纯、废水处理等
目的 利用生成沉淀分离物质或除去某些杂质离子
2、利用生成沉淀分离或除去某些离子的原则
(1)要使生成沉淀的反应能够发生。
(2)沉淀反应完成后,溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。
3、沉淀生成的方法(以除去工业原料氯化铵中杂质氯化铁流程为例)
调pH步骤中发生反应的离子方程式:Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3N
4、化学沉淀法废水处理工艺流程图
5、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,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。
6、沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的必要条件是溶液中离子积(Q)小于溶度积(Ksp)因此,降低溶液中的离子浓度,使离子积小于其溶度积,就可使沉淀溶解,即Q<Ksp。
(2)沉淀溶解的方法
①加入试剂,使溶液中离子生成弱电解质而溶解。如Mg(OH)2用盐酸溶液溶解。
②加入氧化剂与溶液中的离子发生氧化还原反应而溶解,如CuS用稀HNO3溶解。
③加入试剂,与溶液中的离子结合生成配合物而溶解,如AgCl用氨水溶解生成[Ag(NH3)2]+。
沈括《梦溪笔谈》记载:“石穴中水,所滴者皆为钟乳。”溶洞与钟乳石的形成涉及反应为 Ca(aq)CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(g),下列分析错误的是( )
A.溶有CO2的水流经石灰岩区域,生成可溶于水的Ca
B.钟乳石的形成经历CaCO3的溶解和析出
C.酸雨条件下,上述平衡右移,加速钟乳石的形成
D.由于形成钟乳石的水动力及其沉积部位不同,钟乳石形状各异
【答案】C
【解析】溶有二氧化碳的水流经石灰岩区域,会使平衡向逆反应方向移动,有利于生成可溶的碳酸氢钙,故A正确。
探究Mg(OH)2的沉淀溶解平衡时,利用下表三种试剂进行试验,下列说法不正确的是( )
编号 ① ② ③
分散质 Mg(OH)2 HCl NH4Cl
备注 悬浊液 1 mol·L-1 1 mol·L-1
A.向①中滴入几滴酚酞溶液后,溶液显红色说明Mg(OH)2是一种弱电解质
B.为使Mg(OH)2悬浊液溶解得更快,加入过量的NH4Cl浓溶液并充分振荡,效果更好
C.①③混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2N(aq)Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq)
D.向①中加入②,H+与OH-反应生成H2O,使c(OH-)减小,Mg(OH)2沉淀溶解平衡向溶解的方向移动
【答案】A
【解析】向Mg(OH)2悬浊液中滴入几滴酚酞溶液后,溶液显红色,只能说明Mg(OH)2能电离,但不能判断是部分电离还是完全电离,A项不正确;Mg(OH)2电离出来的OH-与NH4Cl电离出来的N结合生成一水合氨,所以加入过量的NH4Cl浓溶液,可使Mg(OH)2悬浊液溶解得更快,①③混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2N(aq)Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq),B、C项正确;在Mg(OH)2悬浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),所以向①中加入②,c(OH-)减小,Mg(OH)2沉淀溶解平衡正向移动,D项正确。
实验室里制备FeCO3的流程如图所示,下列叙述错误的是( )
A.过滤需要使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
B.沉淀过程的离子方程式为Fe2++2HC===FeCO3↓+CO2↑+H2O
C.若沉淀时改用Na2CO3溶液,则产品中可能混有Fe(OH)3
D.将FeCO3在空气中灼烧可以制备FeO
【答案】D
【解析】根据题干工艺流程图可知,沉淀过程发生反应的离子方程式为Fe2++2HC===FeCO3↓+CO2↑+H2O,B正确;由于Na2CO3溶液呈碱性,则可能生成Fe(OH)2,Fe(OH)2易被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,若沉淀时改用Na2CO3溶液,则产品中可能混有Fe(OH)3,C正确;将FeCO3在空气中灼烧将被O2氧化成Fe2O3,不可以制备FeO,D错误。
室温下,将0.1 mol·L-1AgNO3溶液和0.1 mol·L-1NaCl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-1 Na2S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)
【答案】C
【解析】Na2S溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),A错误;滤液为氯化银的饱和溶液,所以清液中一定存在:c(Ag+)=,但加入硫酸钠后溶液仍然澄清,说明反应后c(Ag+)<,B错误;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;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。
命题点4 沉淀的转化
1、沉淀转化的过程探究
(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化
实验操作
实验现象 有白色沉淀析出 白色沉淀转化为黄色沉淀 黄色沉淀转化为黑色沉淀
化学方程式 NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3 AgCl+KIAgI+KCl 2AgI+Na2SAg2S+2NaI
2、沉淀转化的实质与条件
(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)条件: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,两者的溶解度相差越大,转化越容易。
(3)当两种沉淀的溶解度相差不太大时,也可通过提高转化试剂的浓度实现溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀。
3、沉淀转化的规律
(1)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。两者的溶解度差别越大,转化越容易。
(2)当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时,生成沉淀所需要试剂离子浓度越小的越先沉淀。
(3)如果生成各种沉淀所需要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、沉淀先后顺序的判断
向溶液中加入沉淀剂,当有多种沉淀生成时,哪种沉淀的溶解度最小(当各种沉淀的Ksp 表达式相同时,Ksp 越小,沉淀的溶解度越小),则最先生成该沉淀。
(1)向含等浓度Cl-、Br-、I-的混合液中加入AgNO3溶液,最先生成的沉淀是AgI。
(2)向含等浓度CO、OH-、S2-的混合液中加入CuSO4溶液,最先生成的沉淀是CuS。
(3)向Mg(HCO3)2溶液中加入适量NaOH溶液,生成的沉淀是Mg(OH)2而不是MgCO3,原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。
5、沉淀转化的应用
(1)锅炉除水垢(含有CaSO4):CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq),反应为CaSO4(s)+Na2CO3(aq)CaCO3(s)+Na2SO4(aq),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),反应为CuSO4+ZnSCuS+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)防治龋齿:食物、饮用水和牙膏中添加氟化物,氟离子会跟牙齿表面釉质层的主要成分——羟基磷灰石发生沉淀的转化生成氟磷灰石:Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq)Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq),氟磷灰石的溶解度比羟基磷灰石的小,更能抵抗酸的侵蚀。
已知:Ksp(CuS)=1.3×10-36,Ksp(MnS)=2.6×10-13。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)。下列说法错误的是( )
A.反应达平衡后,继续加入MnS,废水中Cu2+的去除率增加
B.该反应可将工业废水中的Cu2+沉淀完全
C.向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)增大
D.该反应的平衡常数K=2.0×1023
【答案】A
【解析】达到平衡后,增加MnS的用量,平衡不移动,废水中Cu2+的去除率不变,故A错误;利用此反应可将工业废水中的Cu2+沉淀完全,故B正确;c(Cu2+)增大,平衡正向移动,所以c(Mn2+)增大,故C正确;该反应的平衡常数K==2.0×1023,故D正确。
用Na2CO3溶液可以处理锅炉水垢中的CaSO4,使其转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,再用酸除去。下列说法正确的是( )
A.Na2CO3溶液显碱性的原因:+2H2OH2CO3+2OH-
B.加入Na2CO3溶液充分反应后的上层清液中存在:c(Ca2+)·c()C.CaSO4转化为CaCO3的离子方程式:CaSO4(aq)CaCO3(aq)
D.充分反应后的上层清液中存在:c(Na+)=2c()+2c()+2c(H2CO3)
【答案】C
【解析】Na2CO3溶液显碱性的原因:+H2O+OH-,故A错误;加入Na2CO3溶液充分反应后的上层清液为碳酸钙的饱和溶液,c(Ca2+)·c()=Ksp(CaCO3),故B错误;充分反应后的上层清液中含碳酸钠和硫酸钠,根据元素守恒可知c(Na+)=2c()+2c()+2c(H2CO3)+2c(),故D错误。
为探究沉淀转化的规律,取1 mL 0.1 mol·L-1AgNO3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中改为“滴加少量NaCl溶液”也能得出沉淀转化规律
B.若在实验①的混合物中滴加少量浓盐酸,c(Ag+)变小
C.实验①②说明Ksp(AgI)D.实验③说明AgI转化为Ag2S
【答案】A
【解析】如果实验①中改为“滴加少量NaCl溶液”,溶液中将剩余过量的Ag+,继续加入KI、Na2S溶液无法得出沉淀转化规律,故A错误;若在实验①的混合物中滴加少量浓盐酸,使得溶液中Cl-浓度升高,此时Ksp(AgCl)不变,所以c(Ag+)变小,故B正确;由实验①②可知,AgCl转化为AgI,说明Ksp(AgI)工业上向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,而后用盐酸去除。下列叙述不正确的是( )
A.温度升高,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.盐酸溶液中,CaCO3的溶解性大于CaSO4
D.Na2CO3溶液遇CO2后,阴离子浓度均减小
【答案】D
【解析】A项,温度升高,Kw增大,温度升高促进碳酸钠溶液水解,c(OH-)增大,A正确;B项,加入碳酸钠溶液,把硫酸钙转化为碳酸钙:CO (aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+SO(aq),B正确;C项,因为碳酸钙与盐酸反应,而硫酸钙不与盐酸反应,所以在盐酸溶液中碳酸钙的溶解性大于硫酸钙,C正确;D项,根据CO+CO2+H2O===2HCO知,阴离子HCO的浓度增大,D错误。
某小组同学研究沉淀的转化,进行如下实验(操作如图所示)。下列关于实验过程的分析不正确的是( )
A.悬浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.d中无明显现象
C.c到e的现象表明AgCl可转化为AgI
D.上述实验可证明:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
【答案】B
【解析】将0.1 mol·L-1AgNO3溶液和0.1 mol·L-1NaCl溶液等体积混合,两者刚好完全反应:AgNO3+NaCl===AgCl↓+NaNO3得到悬浊液a;将悬浊液a过滤,得到的滤液b,白色沉淀c为AgCl;向滤液b中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,滤液中出现浑浊,说明滤液b中含有Ag+;向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,AgCl白色沉淀转化为AgI黄色沉淀,据此回答。由分析可知,向滤液b中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,d中出现浑浊,说明滤液b中含有Ag+,可知悬浊液中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),A正确、B错误;由分析可知向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,AgCl白色沉淀转化为AgI黄色沉淀,C正确;因0.1 mol·L-1AgNO3溶液和0.1 mol·L-1NaCl溶液等体积混合两者刚好完全反应,结合一种沉淀易转化为比它更难溶的沉淀,所以上述实验可证明:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),D正确。
命题点5 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析
1、沉淀溶解平衡Ksp曲线
(1)典型示例
(2)点的变化
①a→c:曲线上变化,增大c(SO);
②b→c:加入1×10-5 mol·L-1 Na2SO4溶液(加水不行);
③d→c:加入BaCl2固体(忽略溶液的体积变化);
④c→a:曲线上变化,增大c(Ba2+);
⑤曲线上方的点表示有沉淀生成;曲线下方的点表示不饱和溶液。
2、c(Mn+)—pH图像
Fe(OH)3和Cu(OH)2的c—pH关系如图(温度一定):
图中曲线为相应金属阳离子氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线,可利用图像判断有关氢氧化物的Ksp的大小以及离子分离方法的选择。
3、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阳离子浓度的负对数与溶液pH的关系如图所示。
①直线上的任意一点都达到沉淀溶解平衡;②由图像可得Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+完全沉淀时的pH。
4、pC—pC图
一定温度下,纵、横坐标均为沉淀溶解平衡粒子浓度的负对数,如图。
已知:pM=-lg c(M)(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+),p(CO)=-lg c(CO)
①横坐标数值越大,c(CO)越小;②纵坐标数值越大,c(M)越小;③曲线上方的点为不饱和溶液;④曲线上的点为饱和溶液;⑤曲线下方的点表示有沉淀生成;⑥曲线上任意一点,坐标数值越大,其对应的离子浓度越小。
如图所示,有两条T1、T2两种温度下的BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线,下列说法不正确的是( )
A.加入Na2SO4固体可使溶液由a点变到b点
B.T1温度下,在T1曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,均有BaSO4沉淀生成
C.蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
D.升温可使溶液由b点变为d点
【答案】D
【解析】加入Na2SO4固体,c(SO)增大,Ksp不变,c(Ba2+)减小,A项正确;在T1曲线上方任意一点,由于Q>Ksp,所以均有BaSO4沉淀生成,B项正确;不饱和溶液蒸发溶剂,c(SO)、c(Ba2+)均增大,C项正确;升温,Ksp增大,c(SO)、c(Ba2+)均增大,D项错误。
某硫酸盐在水中的沉淀溶解平衡曲线如下(M2+代表+2价金属离子)。下列说法正确的是( )
A.363 K时,该硫酸盐的溶度积Ksp的数量级为10-3
B.温度一定时溶度积Ksp随c(SO)的增大而减小
C.313 K下的该盐饱和溶液升温到363 K时有固体析出
D.283 K下的该盐饱和溶液升温到313 K时有固体析出
【答案】C
【解析】363 K时,Ksp=c(M2+)·c(SO)=10-1.70×10-1.50=10-3.20,即Ksp的数量级为10-4,A错误;溶度积常数只与温度有关,与物质的浓度无关,B错误;由题图知,363 K时Ksp最小,313 K时Ksp最大,故313 K下的该盐饱和溶液升温到363 K时有固体析出,C正确;由题图可知:温度由283 K升温到313 K时,物质的溶解度增大,溶液由饱和溶液变为不饱和溶液,因此不会有固体析出,D错误。
常温下探究Mg(OH)2沉淀溶解平衡的形成及移动情况,实验过程中溶液pH变化情况如图所示。已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12。下列说法错误的是( )
A.a点对应时刻在蒸馏水中加入过量Mg(OH)2固体
B.加入少量蒸馏水,可实现b~c段变化
C.b点对应溶液中c(Mg2+)=5.6×10-5 mol·L-1
D.常用Mg(OH)2处理废水中的Cu2+,可推测Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2]
【答案】B
【解析】a点前溶液的pH=7,为纯水,a点后,溶液的pH逐渐增大,保持pH=10.5,表示a点中蒸馏水加入过量Mg(OH)2固体,故A正确;加入少量水,平衡右移,但溶液为Mg(OH)2饱和溶液,pH不变,故B错误;饱和Mg(OH)2溶液中,此时pH=10.5,则c(OH-)= mol·L-1=10-3.5 mol·L-1,c(Mg2+)= mol·L-1=5.6×10-5 mol·L-1,故C正确;用Mg(OH)2处理废水中的Cu2+,Mg(OH)2可转化为Cu(OH)2,根据难溶电解质可转化为更难溶电解质可知,Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2],故D正确。
常温下,向10 mL一定浓度的硝酸银溶液中,逐滴加入0.1 mol/L的氨水,反应过程中-lg c(Ag+)或-lg c([Ag(NH3)2]+)与加入氨水体积的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.NH的浓度:b点大于m点
B.原硝酸银溶液的浓度是0.1 mol/L
C.m点:c(NO)-c(Ag+)-c(NH)<0.01 mol·L-1
D.a→c的过程中,溶液pH先增大,后减小
【答案】D
【解析】向10 mL一定浓度的硝酸银溶液中,逐滴加入0.1 mol·L-1的氨水,首先发生反应:Ag++NH3·H2O===AgOH↓+NH,然后发生反应AgOH+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++2H2O+OH-;b点-lg c(Ag+)达到最大值,可认为此时Ag+与NH3·H2O恰好完全反应生成AgOH沉淀和硝酸铵,b点后氨水过量生成[Ag(NH3)2]+。b→m发生反应AgOH+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O,氢氧根离子结合铵根离子生成一水合氨,所以溶液b点NH的浓度大于溶液m点NH的浓度,A正确;由图像可知加入10 mL 0.1 mol·L-1的氨水,恰好生成氢氧化银沉淀,发生反应Ag++NH3·H2O===AgOH↓+NH,所以原硝酸银溶液的浓度是0.1 mol·L-1,B正确;根据电荷守恒,溶液m点c(NO)+c(OH-)=c(Ag+)+c(NH)+c[Ag(NH3)]+c(H+),m点[Ag(NH3)2]+的浓度是0.01 mol/L,溶液呈碱性,所以c(NO)不同温度(T1和T2)时,硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是( )
A.T1>T2
B.加入BaCl2固体,可使溶液由a点变到c点
C.c点时,在T1、T2两个温度下均有固体析出
D.a点和b点的Ksp相等
【答案】D
【解析】因为硫酸钡在水中溶解时吸收热量,则温度升高硫酸钡的Ksp增大,T2时硫酸钡的Ksp大于T1时硫酸钡的Ksp,故T2>T1,A错误;硫酸钡溶液中存在着沉淀溶解平衡,a点在平衡曲线上,加入BaCl2固体,c(Ba2+)增大,平衡左移,c(SO)应降低,所以不能使溶液由a点变到c点,B错误;在T1时c点溶液的Q>Ksp,有沉淀析出,在T2时c点溶液的Q<Ksp,没有沉淀析出,C错误;温度不变,Ksp不变,同一温度下,在曲线上的任意一点Ksp都相等,D正确。
1.(25-26高二上·山东聊城·期末)生活中处处有化学,下列叙述错误的是
A.含氟牙膏预防龋齿与难溶物的转化有关
B.泡沫灭火器灭火,原理是NaHCO3受热分解产生CO2
C.Na2CO3溶液可用来清洗油污,加热可以增强去污效果
D.锅炉水垢(CaCO3)会导致锅炉效率降低,可先用Na2CO3溶液处理,然后用酸除去
【答案】B
【详解】A.含氟牙膏中的氟化物能将牙齿中的羟基磷灰石()转化为更难溶的氟磷灰石(),增强抗龋齿能力,涉及难溶物的转化,A正确;
B.泡沫灭火器灭火的原理是碳酸氢钠()与硫酸铝发生双水解反应产生二氧化碳(),形成泡沫隔绝空气,并非受热分解;选项所述“受热分解”错误,B错误;
C.碳酸钠()溶液呈碱性,能促进油脂水解生成皂类物质去除油污,加热可加快水解速率,增强去污效果,C正确;
D.锅炉水垢的主要成分除CaCO3外,常含有CaSO4。先用溶液处理可以将难溶于酸的CaSO4转化为可用酸除去的CaCO3,然后再用酸一并除去。因此该方法是正确的,D正确;
答案选B。
2.(24-25高二上·山东青岛·期末)下列离子方程式书写错误的是
A.溶液和溶液混合:
B.加入将沉为碳酸锰:
C.酸性溶液滴入草酸中:
D.锅炉水垢中加入饱和溶液:
【答案】C
【详解】A.Al3+和S2-发生双水解生成Al(OH)3和H2S,A正确;
B.Mn2+与HCO反应生成MnCO3沉淀,同时释放CO2和H2O,电荷守恒且符合实际反应,B正确;
C.草酸为弱酸,离子方程式中用化学式表示,C错误;
D.CaSO4与CO发生沉淀转化生成CaCO3,符合溶度积规则,D正确;
故选C。
3.(2025·辽宁·二模)下列实验操作或处理方法错误的是
A.在中和反应反应热测定实验中,为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的NaOH溶液
B.在燃烧热测定实验中,必须使用1mol可燃物进行实验
C.在化学反应速率测定实验中,可以用固体物质的质量变化率来衡量反应进行的快慢
D.在沉淀转化实验中,向盛有2 mL0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加2~4滴2mol/L NaOH溶液,再滴加4滴0.1 mol/LFeCl3溶液,观察现象
【答案】B
【详解】A.中和反应反应热的测定实验中,通常需要让一种反应物(如NaOH)稍过量,以确保另一种反应物(如盐酸)完全反应,从而准确测定反应热,A正确;
B.燃烧热的定义是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的热效应。实验中实际使用量可能不足1 mol,但需通过数据换算为1 mol对应的热量,因此“必须使用1 mol可燃物”的说法错误,B错误;
C.化学反应速率通常通过浓度变化衡量。但是也可以用固体质量变化或气体体积的变化来衡量反应进行的快慢,C正确;
D.在沉淀转化实验中,向盛有2 mL0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加2~4滴2mol/L NaOH溶液,量不足,完全生成了白色沉淀,再滴加4滴0.1 mol/LFeCl3溶液,若观察到红褐色沉淀说明生成了,说明,D正确;
故选B。
4.(2026·山东临沂·一模)由软锰矿(,含、,和等杂质)制备高纯的流程如下。
已知:①离子浓度小于,视为沉淀完全;
②,,。
下列说法错误的是
A.“酸浸还原”时,被还原的元素有和
B.常温下,“调”时,沉淀完全
C.试剂X可以是或
D.“电解”时,阳极反应式为
【答案】C
【分析】由题给流程可知,向软锰矿中通入二氧化硫、加入硫酸溶液酸浸还原,将二氧化锰、氧化铁转化为硫酸锰、硫酸亚铁,氧化铝、氧化铜转化为硫酸铝、硫酸铜,二氧化硅不反应,过滤得到含有二氧化硅的滤渣和滤液;向滤液中加入氢氧化钠调节溶液pH为5,将溶液中的铝离子转化为氢氧化铝沉淀,过滤得到含有氢氧化铝的滤渣和滤液;向滤液中加入硫化铵,将溶液中的亚铁离子、铜离子转化为硫化亚铁、硫化铜沉淀,过滤 得到含有硫化亚铁、硫化铜的滤渣和硫酸锰溶液;电解硫酸锰溶液在阳极得到二氧化锰。
【详解】A.由分析可知,酸浸还原时加入硫酸溶液、通入二氧化硫酸浸还原,将二氧化锰、氧化铁转化为硫酸锰、硫酸亚铁,反应中锰元素、铁元素的化合价降低被还原,A正确;
B.由溶度积可知,溶液pH为5时,溶液中铝离子的浓度为:=1.3×10-6 mol/L<1×10-5mol/L,则溶液中铝离子完全沉淀,B正确;
C.由分析可知,加入硫化铵的目的是将溶液中的亚铁离子、铜离子转化为硫化亚铁、硫化铜沉淀,则加入的试剂X不可能是氢硫酸,原因是溶液中亚铁离子不能与氢硫酸反应,C错误;
D.由分析可知,电解硫酸锰溶液时,阳极发生的反应为水分子作用下锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰和氢离子,电极反应式为:,D正确;
故选C。
5.(2026·山东·模拟预测)一种从废旧锰酸锂电池(主要含有、和C等)回收制备金属锰的工艺流程如图所示。
已知:①“还原焙烧”时不反应。②相关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如表所示。
离子
开始沉淀pH 3.7 8.1
沉淀完全pH 4.7 10.1
下列说法错误的是
A.NaCl溶液浸泡废旧锰酸锂电池的目的是放电,确保拆解安全
B.炭粉还原的化学方程式为
C.“调节”的范围:
D.“电解”时在阴极室获得
【答案】B
【分析】废旧锰酸锂电池(主要含有、和C等),在氯化钠溶液中经放电处理后,分离出外壳,然后加入碳粉还原焙烧,分离出碳酸锂;用硫酸酸浸,生成硫酸铝、硫酸锰,浸渣为未反应的炭粉,将溶液加入氧化锰调pH,生成氢氧化铝沉淀,然后电解生成金属锰。
【详解】A.废旧锰酸锂电池中通常仍有残存电量,直接拆解有短路、起火甚至爆炸的风险,使用NaCl溶液浸泡,是利用其导电性使电池正负极通过电解液形成闭合回路,从而缓慢、安全地释放掉残余电量,此为“放电”过程,A正确;
B.根据流程图可判断炭粉还原的生成物有、,根据得失电子守恒可知,反应中锰元素应该转化为,反应的化学方程式为,B错误;
C.根据相关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH表可知,时,沉淀完全,而开始沉淀的pH为8.1,因此“调节pH”的范围应为,C正确;
D.“电解”时在阴极放电,所以在阴极室得到Mn,D正确;
故选B。
6.(25-26高三上·北京·阶段检测)为研究沉淀的生成及转化,同学们进行如下图所示实验。
已知:,下列关于该实验的分析不正确的是
A.①中产生白色沉淀的原因是
B.充分反应后①中浓度为
C.②中无明显变化是因为溶液中的过低
D.上述实验能证明AgSCN向AgI沉淀转化反应的发生
【答案】B
【分析】往AgNO3溶液中滴加KSCN溶液,生成AgSCN白色沉淀,再滴入硝酸铁溶液,无明显变化,说明SCN-浓度过低,没有生成红色络合物,再滴入KI溶液,生成了黄色沉淀AgI,溶液变红,说明AgSCN与KI发生沉淀转化反应生成AgI与SCN-,SCN-浓度增大,与Fe3+反应生成红色络合物,据此解答。
【详解】A.沉淀生成的条件是离子积Qc大于溶度积Ksp,①中产生AgSCN白色沉淀,说明此时c(Ag+)·c(SCN-)>Ksp(AgSCN),A正确;
B.①中2 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液含Ag 物质的量为0.0002 mol,2 mL 0.05 mol/L KSCN溶液含SCN 物质的量为0.0001 mol,反应Ag++SCN-=AgSCN↓中Ag+过量,剩余Ag+浓度为,由AgSCN溶解平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq),Ksp=c(Ag+)·c(SCN-),则,B错误;
C.②中加入Fe(NO3)3溶液,Fe3+与SCN-反应显红色,溶液不变红说明SCN-浓度过低,无法形成显色的络合物,C正确;
D.③中加入KI后产生黄色沉淀AgI,Fe3+与SCN-反应使溶液变红,说明AgSCN转化为AgI,释放出SCN-,证明沉淀转化,D正确;
故选B。
7.(24-25高二上·山东菏泽·期末)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.b点的坐标为(23,13)
B.常温下,CuS和Ag2S的溶解度:c(CuS)>c(Ag2S)
C.a点有CuS沉淀生成,无Ag2S沉淀生成
D.用Na2S处理某含Cu2+、Ag+的废水,当c(S2-)=0.1mol·L 1时,溶液中
【答案】B
【分析】CuS的阴阳离子个数比为1:1,I在横轴和纵轴上的截距相同,则Ⅰ表示CuS的沉淀溶解平衡图线,Ⅱ表示Ag2S的沉淀溶解平衡图线。且常温下, 。
【详解】A.设b点坐标为(x,y),则x+y=36,x+2y=49,解得x=23、y=13,故A正确;
B.常温下,饱和CuS溶液中c(S2-)=,饱和Ag2S溶液中c(S2-)=,所以溶解度:c(CuS)C.a点的>,<,所以a点有CuS沉淀生成,无Ag2S沉淀生成,故C正确;
D.用Na2S处理某含Cu2+、Ag+的废水,当c(S2-)=0.1mol·L 1时, ,, 溶液中,故D正确;
故选B。
8.(24-25高三下·河南·期中)(氟化锶)可用作防蛀牙膏的添加剂。已知常温下,常温下用气体调节浊液的,测得不同下,平衡体系中(X为或)与的关系如图所示。
下列叙述正确的是
A.随增大,减小
B.随量的增加,沉淀溶解平衡不移动
C.M点平衡体系中,
D.当时,平衡体系中存在离子浓度关系:
【答案】D
【分析】根据题意,浊液存在溶解平衡:,用HCl调节溶液存在平衡:;随着的增大,则逆向移动,浓度增大,溶解平衡逆向移动,减小,则增大,对应曲线,则代表随着的变化曲线。
【详解】A.由上述分析可知,随着的增大,增大,A错误;
B.随量的增加,平衡:正向移动,减小,沉淀溶解平衡正向移动,B错误;
C.,图中,则-,b=2.9,C错误;
D.由电荷守恒得:,再根据物料守恒:,整理得到:,当时,,则,D正确;
故选D。
9.(24-25高二上·山东青岛·期末)处理某铜冶金污水(含)的部分流程如下:
常温下:①溶液中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表,当溶液中金属离子浓度时,可认为沉淀完全。
物质
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2 4.6
②,。下列说法正确的是
A.“沉淀池Ⅰ”中浓度为
B.“沉渣II”为CuS和ZnS
C.“沉淀池II”中完全沉淀时,溶液中
D.“出水”液体中的阳离子只有
【答案】A
【分析】水中含有铜离子、三价铁离子、锌离子、铝离子,首先加入石灰乳调节pH=4,除掉三价铁离子和铝离子得到“沉渣I”沉淀和沉淀,过滤后,加入硫化钠除去其中的铜离子和锌离子,再次过滤后即可达到除去其中的杂质。
【详解】A.当完全沉淀时,,pH=4.6,,,p H=4时,,故A正确;
B.根据表格中数据,pH=4时,Al3+沉淀不完全,故“沉渣II”为CuS、ZnS和少量Al(OH)3,B错误;
C.当锌离子完全沉淀时,铜离子也已经沉淀完全,硫化铜和硫化锌都达到了沉淀溶解平衡,则,C错误;
D.“出水”液体中的阳离子有和,以及剩余微量的Ca2+、Zn2+,D错误;
故选A。
10.(25-26高二上·山东淄博·期末)氯化亚铜()是石油工业常用的脱硫剂和脱色剂,以低品位铜矿(主要成分为、和铁的氧化物)为原料制备步骤如下:
已知:难溶于醇和水,热水中能被氧化,在酸性较弱时易转化为,易溶于浓度较大的体系中()。
回答下列问题:
(1)为提高铜元素的浸出率,工艺上可采取的措施有______(答两种即可)。
(2)“浸取”后铜元素全部转化为,写出在“浸取操作发生的离子方程式______。
(3)“除铁”步骤中,用氨水调节溶液的为3时,为______。{已知:室温下,}
(4)“除锰”步骤中,反应生成的离子方程式为______。
(5)还原过程中所得产物的主要溶质的化学式是______。
(6)“稀释”过程中,对产率的影响如图所示,请分析的产率在大于以后下降的原因______。
【答案】(1)将铜矿粉碎、搅拌 、适当提高硫酸浓度 、适当延长反应时间、加热等
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)pH高于,随着增大,CuCl易转化为CuOH
【分析】低品位铜矿加入稀硫酸、二氧化锰浸取,除去硫,所得滤液加入氨水除铁,得到的滤渣1主要为氢氧化铁,再加氨水、碳酸氢铵除锰得到碳酸锰,滤液再加热,过滤、洗涤得到高活性氧化铜,加入铜、盐酸和氯化钠进行还原反应,再加水稀释后过滤、洗涤、干燥得到氯化亚铜。
【详解】(1)将铜矿粉碎、搅拌 、适当提高硫酸浓度 、适当延长反应时间、加热等可以提高铜元素的浸出率;
(2)由流程,Cu2S与MnO2酸性条件下,硫元素被氧化为硫单质,结合电子守恒,锰元素被还原为锰离子,结合质量守恒,反应生成Cu2+、Mn2+和S、水,离子反应方程式为;
(3)“除铁”步骤中,用氨水调节溶液的为3时,pOH=11,;
(4)“除锰”步骤中,锰离子加入氨水、碳酸氢铵得到碳酸锰,结合质量守恒,还生成铵根离子和水,离子反应方程式为;
(5)据分析可知高活性氧化铜,加入铜、盐酸和NaCl还原,生成CuCl,已知CuCl易溶于浓度较大的Cl-体系中:,则还原过程中所得产物的主要溶质为NaCuCl2;
(6)pH高于2.5,随着c(OH-)增大,CuCl易转化为CuOH,导致的产率在大于以后下降。
11.(25-26高二上·山东·阶段检测)已知沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域具有广泛的应用,请回答下列问题。
(1)工业上处理废水时,和FeS均可用于除去废水中的,试解释原因(用离子方程式表示)______;______。
(2)某温度下,向含有固体的饱和溶液中加入少量稀硫酸,则的溶解量______(填“增大”“减小”或“不变”,下同),______,______。
(3)某的和HCl的混合溶液中含有杂质。为了除去杂质,需将溶液调至。在调节溶液pH时,应选用的试剂是______。
A.NaOH B.ZnO C.
(4)洗涤AgCl沉淀表面的可溶性杂质同时减少损失,最好选用______洗涤(填字母)。
A.蒸馏水 B.溶液 C.稀盐酸
(5)已知t℃时,,则将AgCl加入蒸馏水中形成饱和溶液,溶液中的约为______。
(6)已知25℃时,,。该温度下,和共存的悬浊液中,______(用分数表示)。
【答案】(1)
(2) 减小 不变 减小
(3)B
(4)C
(5)
(6)
【详解】(1)除去废水中的,提供,与生成溶度积极小的HgS沉淀,故离子方程式为;FeS除去废水中的Hg2+,是因为FeS的溶度积大于HgS,发生沉淀转化,FeS溶解并生成更难溶的HgS,故离子方程式为。
(2)加入稀硫酸后,浓度增大,使的溶解平衡逆向移动,溶解量减小;仅与温度有关,温度不变则不变;浓度增大,溶解平衡逆向移动,浓度减小。
(3)调节pH时需避免引入新杂质,NaOH会引入,不符合题意,A错误;调节pH时需避免引入新杂质,ZnO与反应,提高pH同时生成,不引入新杂质,符合题意,B正确;调节pH时需避免引入新杂质,会引入,不符合题意,C错误。
(4)AgCl的溶解平衡为,用蒸馏水洗涤会促进AgCl溶解,使沉淀损失,不符合题意,A错误;溶液会引入新杂质,而且硝酸银后续难以除去,不符合题意,B错误;AgCl的溶解平衡为,稀盐酸含,利用同离子效应抑制AgCl溶解,减少沉淀损失,且盐酸易挥发,便于后续除去,符合题意,C正确。
(5)根据化学方程式AgCl(s) Ag+(aq) + Cl (aq)可知,每溶解1 mol AgCl,就会产生1 mol的Ag+和1 mol的Cl 。因此,在纯水中的饱和溶液里,银离子和氯离子的浓度是相等的。,解得。
(6)和共存的悬浊液中,。
12.(25-26高二上·山东德州·阶段检测)硫酸法从锂辉石中提取碳酸锂是当前比较成熟的提锂技术。以锂辉石(主要成分为Li2O,还含有一定量的SiO2、MgO、Al2O3、CaO、Fe2O3)为原料生产碳酸锂的工艺流程如图所示。
已知:(1)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小。
(2)、和以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH如下表。
沉淀物
开始沉淀pH 2.7 3.8 9.4
完全沉淀pH 3.2 5.2 12.4
回答下列问题:
(1)为了提高酸浸效率可以采取的措施有______(任写一条即可),“酸溶”时Fe2O3发生反应的离子方程式:______。
(2)“中和浸出”时溶液的pH最小为______。
(3)碱化渣的主要成分为______(填化学式)。
(4)“沉锂”后获得碳酸锂的操作为蒸发至大量晶体析出、______、洗涤、干燥,即可得到Li2CO3。在实验室模拟上述“结晶”操作时用到的主要实验仪器有酒精灯、______(铁架台、铁圈除外)。检验Li2CO3洗涤干净的方法为______。
(5)“沉锂”时,c(Li+)=2.0 mol/L,加入Na2CO3固体后,为使沉淀Li2CO3中Li元素含量不小于Li元素总量的96%,则1.0L溶液中至少需要加入Na2CO3的物质的量为______mol(假设溶液体积不变,)。
【答案】(1) 将锂辉石粉碎、适当提高反应温度、适当增大硫酸浓度或充分搅拌(任写一条或其他合理答案) Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
(2)5.2
(3)Mg(OH)2、CaCO3
(4) 趁热过滤 蒸发皿、玻璃棒 取最后一次洗涤液少许于试管中,先加入稀盐酸,至不再产生气泡,再加入BaCl2溶液,若无沉淀生成则证明洗涤干净
(5)1.085
【分析】锂辉石(主要成分为Li2O,还含有一定量的SiO2、MgO、Al2O3、CaO、Fe2O3)加入硫酸进行酸浸,金属氧化物转变为硫酸盐,SiO2不溶、硫酸钙微溶而成为滤渣I,滤液I中加入CaCO3调pH,此时Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,Al3+转化为Al(OH)3沉淀,此为滤渣Ⅱ的主要成分;浸出液Ⅱ加入NaOH、Na2CO3溶液,Ca2+、Mg2+转化为沉淀,成为碱化渣的主要成分。此时所得滤液中的阳离子主要为Li+、Na+等,加入Na2CO3溶液,Li+转化为Li2CO3沉淀,据此分析解题。
【详解】(1)将锂辉石粉碎以增大固液接触面积、适当提高反应温度、适当增大硫酸浓度或充分搅拌等措施均能提高反应速率,提高酸浸效率,“酸溶”时Fe2O3发生反应即Fe2O3和H2SO4反应生成Fe2(SO4)3和H2O,该反应的离子方程式为:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,故答案为:将锂辉石粉碎、适当提高反应温度、适当增大硫酸浓度或充分搅拌(任写一条或其他合理答案);Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
(2)由分析可知,“中和浸出”时Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,Al3+转化为Al(OH)3沉淀,Mg2+不沉淀,由表格数据可知,pH最小为5.2,故答案为:5.2;
(3)由分析可知,碱化渣的主要成分为Mg(OH)2、CaCO3,故答案为:Mg(OH)2、CaCO3;
(4)通过蒸发结晶得到碳酸锂,根据已知(1)可知,“沉锂”时获得碳酸锂的操作为蒸发至大量晶体析出、趁热过滤、洗涤干燥,即可得到Li2CO3,在实验室模拟“结晶”时用到的主要实验仪器有酒精灯、蒸发皿、玻璃棒。“沉锂”时,滤液中含有硫酸根离子,若产品碳酸锂已洗涤干净,则产品表面不含硫酸根离子,故检验沉淀已洗涤干净的方法是:取最后一次洗涤液少许于试管中,先加入稀盐酸,至不再产生气泡,再加入BaCl2溶液,若无沉淀生成则证明洗涤干净,故答案为:趁热过滤;蒸发皿、玻璃棒;取最后一次洗涤液少许于试管中,先加入稀盐酸,至不再产生气泡,再加入BaCl2溶液,若无沉淀生成则证明洗涤干净;
(5)“沉锂”时,溶液中 c(Li+)=2.0 mol L-1,加入Na2CO3后,为使沉淀Li2CO3中Li元素含量不小于Li元素总量的96%,沉淀后溶液中c(Li+)=2.0 mol L-1×(1-96%)=0.08 mol L-1,溶液中c()==mol/L=0.125 mol/L,则溶液中的物质的量=0.125 mol/L×1 L=0.125 mol,生成碳酸锂沉淀需要碳酸根的物质的量=×2.0 mol L-1×1 L×96%=0.96 mol,共需要碳酸根离子的物质的量为0.96 mol+0.125 mol=1.085 mol,故答案为:1.085 mol。
13.(25-26高二上·山东德州·期中)氯化亚铜(CuCl)是石油工业常用的脱硫剂和脱色剂,以低品位铜矿(主要成分为和铁的氧化物)为原料制备流程如图。
已知:难溶于醇和水,热水中能被氧化,易溶于浓度较大的体系中。
(1)“浸取”前低品位铜矿需粉碎处理,目的是_______。
(2)浸取阶段由生成的化学反应方程式为_______。
(3)“除锰”过程中发生的离子反应为_______。“还原”过程中温度不宜过高的原因是_______。
(4)“还原”后所得产物主要为_______,所得产品CuCl可用_______洗涤。
(5)已知:部分金属离子沉淀的
开始沉淀pH 4.7 2.7 7.6
完全沉淀pH 6.7 3.7 9.6
除铁阶段中需要调节的范围是_______。
(6)已知:①,②反应平衡常数。有人预设用反应制备,判断该反应能否进行并说明原因_______。
【答案】(1)增大低品位铜矿与稀硫酸的接触面积,使其充分反应,提高浸取速率
(2)
(3) 防止盐酸挥发
(4) 或 冷的乙醇
(5)(或)
(6)能,该反应的平衡常数,几乎完全反应
【分析】低品位铜矿加入稀硫酸、二氧化锰浸取,将S元素氧化形成硫单质除去,所得滤液加入氨水除铁,得到的滤渣1主要为氢氧化铁,再加氨水、碳酸氢铵除锰得到碳酸锰,滤液再加热,过滤、洗涤得到高活性氧化铜,加入铜、盐酸,加入氯化钠还原,再加水稀释后过滤、洗涤、干燥得到氯化亚铜;
【详解】(1)“浸取”前低品位铜矿需粉碎处理,目的是增大低品位铜矿与稀硫酸的接触面积,使其充分反应,提高浸取速率;
(2)由题目可知,、MnO2和硫酸反应生成CuSO4、MnSO4和S,根据氧化还原反应特点分析元素化合价升降并配平,可以得到其化学方程式为;
(3)“除锰”过程中,加入试剂为氨水、碳酸氢铵,得到碳酸锰,结合质量守恒,还生成铵根离子,故发生反应的离子方程式为;
为防止盐酸挥发,“还原”过程中温度不宜过高;
(4)根据分析可知高活性氧化铜,加入铜、盐酸和NaCl还原,生成CuCl,已知CuCl易溶于浓度较大的Cl-体系中,存在,所以“还原”后所得产物主要为或;
乙醇能降低CuCl的溶解减少损失,乙醇易挥发便于干燥、 防止CuCl被氧化,所以产品CuCl可用冷的乙醇洗涤;
(5)除铁阶段中需要调节的,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,但不能使Cu2+沉淀,根据表中数据可知,调节的的范围是(或);
(6)反应的K====,故该反应进行的程度很大,答案为能,该反应的平衡常数,几乎完全反应。
14.(24-25高二下·山东青岛·期末)常温下,已知草酸(H2C2O4)水溶液H2C2O4、、三种微粒的分布系数()随pH的变化,如下图所示[如]。
已知:,
各选项均为常温条件时,下列说法中正确的是
A.在0.1 mol/L H2C2O4溶液中,pH=1.1
B.0.1 mol/L NaHC2O4中含碳微粒浓度大小关系为:c()>c(H2C2O4)>c()
C.0.1 mol/L的Na2C2O4溶液和0.1 mol/L的FeCl2溶液等体积混合,反应初始生成的沉淀是FeC2O4
D.向0.1 mol/L FeCl2溶液中加入过量草酸,可以将其转化为 FeC2O4固体
【答案】C
【分析】草酸为弱酸,pH较低时主要以形成存在,因此图中对应、对应、对应,第一步电离平衡,与交点时,代入电离常数表达式算出,第二步电离平衡,与交点时,算出,草酸一级电离程度远大于二级电离。
【详解】A.,溶液中,弱酸电离微弱,近似,,,理论;但该近似忽略了第二步电离会额外释放少量,实际溶液氢离子浓度略大于,故,A错误;
B.溶液中,电离常数,水解常数;,说明电离程度大于水解程度,微粒浓度关系为,B错误;
C.等体积混合后,初始,即、。生成的离子积,可生成沉淀,C正确;
D.该过程的总反应为,其平衡常数数,表明反应可以发生,能够生成固体,D错误;
故选C。
15.(2025·山东济南·模拟预测)金属镓被称为“电子工业脊梁”,氮化镓()、氧化镓是第三代、第四代半导体的主要材料。由炼锌矿渣[主要含铁酸锌、铁酸镓、钛酸亚铁、]制取氮化镓的部分工艺流程如图所示:
已知:①镓和铝同主族,化学性质相似;20℃时,氯化镓的溶解度为,且温度升高,溶解度明显增大;
②“酸浸”时,钛元素以形式存在,室温下极易水解得到;矿渣经“酸浸”后所得“浸出液”中含有、、、等离子;
③金属离子浓度时可认为沉淀完全;
④20℃时,金属离子形成氢氧化物沉淀的及金属离子的萃取率,如表:
金属离子
开始沉淀 8.0 1.7 5.5 3.0 0.4
沉淀完全 9.6 3.2 8.0 4.9 1.1
萃取率(%) 0 99 0 97~98.5
回答下列问题:
(1)“酸浸”时发生反应的离子方程式为:_______。
(2)“浸出液”消耗的实际用量多于理论用量可能的原因是_______。
(3)“滤液2”可用于回收硫酸锌,则“滤液1”需调节的范围是_______;加入的“固体M”最好为_______(写化学式)。
(4)反萃取后水溶液中镓元素以_______(用化学用语表示)形式存在。
(5)“操作4”是指_______、_______、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(6)20℃时,水解得到的反应的平衡常数_______。
【答案】(1)
(2)氧化产生的会催化分解
(3)
(4)
(5) 在气氛下蒸发浓缩 趁热过滤
(6)102.8
【分析】酸浸:炼锌矿渣[主要含、、、]加入硫酸,不溶,其余金属氧化物溶解生成、、、、等离子。氧化:加入,将溶液中的氧化为,以便后续通过调节 pH 除去铁。操作1(调 pH):调节pH使和沉淀。滤渣1主要为和。滤液1含有和。操作2(调 pH):调节pH分离和。根据表格数据,在pH 4.9时沉淀完全,而在pH 5.5时才开始沉淀。因此调节pH在4.9~5.5之间,使沉淀为滤渣2,滤液2主要为硫酸锌溶液。萃取与反萃取:滤渣2加入硫酸和固体 M 溶解后,加入萃取剂萃取。有机层加入 NaOH 溶液反萃取, 转化为四羟基合镓酸根进入水层。操作4:水层加入盐酸酸化,得到氯化镓溶液。由于氯化镓溶解度随温度升高明显增大,需经过蒸发浓缩、趁热过滤等步骤得到晶体。高温气相沉积:与反应生成。
【详解】(1)是一种铁酸盐,在酸性条件下发生分解,生成镓离子、铁离子和水。化学方程式为: ,改写为离子方程式: 。
(2)加入的目的是将氧化为。实际用量偏多可能是因为自身不稳定,在催化下发生分解。
(3)①滤液1含有和。为了得到较纯净的滤液2,需要将完全沉淀分离出去,同时防止沉淀。根据表格,沉淀完全的pH为4.9,开始沉淀的pH为5.5。因此pH应控制在。
②滤渣2是,加入硫酸溶解后得到含有的溶液。为了便于后续萃取,通常加入还原剂将可能存在的还原为(因为的萃取率高达99%,而为0,这样可以防止铁杂质进入有机层)。加入固体 M 后加硫酸溶解,且不能引入新杂质,最好选用。
(4)已知镓和铝同主族,化学性质相似。氢氧化镓是两性氢氧化物,能溶于强碱 NaOH 溶液中,生成。
(5)水层加入盐酸后得到溶液。已知20℃时氯化镓溶解度为180 g,且温度升高溶解度明显增大。为了防止水解,从溶液中获得晶体需要在气氛下蒸发浓缩,然后趁热过滤,再冷却结晶。
(6)水解的离子方程式为: ,平衡常数表达式为。根据已知条件③,金属离子浓度时可认为沉淀完全。由表格可知,沉淀完全的pH为1.1。此时,。代入计算: 。
第1页,共2页
第1页,共2页教学目标 1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡 2.了解沉淀溶解平衡的建立过程,沉淀溶解平衡的影响因素 3.掌握溶度积常数的概念并能进行简单计算、判断反应进行的方向 4.了解沉淀的生成、溶解和转化在工、农业生产中的应用,能运用化学平衡理论分析沉淀的生成、溶解和转化。 5.学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化的条件。
重点和难点 重点:沉淀溶解平衡的影响因素;沉淀的生成与转化的条件 难点:溶度积常数的应用;认识沉淀溶解平衡在生产生活中的应用
知识点1 沉淀溶解平衡及影响因素
1、25 ℃时,溶解性与溶解度的关系
【易错提醒】
大多数电解质的溶解度随温度升高而增大,但也有例外,如Ca(OH)2,温度越高,溶解度越小。
2、沉淀溶解平衡(以AgCl为例分析)
(1)沉淀溶解平衡建立
AgCl在溶液中存在下述两个过程:一方面,在水分子作用下,少量Ag+和Cl-脱离AgCl的表面进入水中,即溶解过程;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面阴、阳离子的吸引,回到AgCl的表面析出,即沉淀过程。在一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,达到平衡状态,得到AgCl的饱和溶液。
(2)沉淀溶解平衡的概念
一定温度下,当沉淀和溶解的速率相等时,即建立了动态平衡,叫做沉淀溶解平衡。
(3)沉淀溶解平衡方程式
以AgCl沉淀溶解平衡为例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)。
特别提醒 ①要标明各微粒的状态;②要与AgCl电离方程式区分开,强电解质完全电离:AgCl===Ag++Cl-。
(4)沉淀完全的判断
化学上通常认为,当溶液中剩余离子的浓度小于1×10-5 mol·L-1时,已沉淀完全。
沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因(决定因素):难溶电解质本身的性质。
(2)外因:温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。
(3)实例分析
已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),请分析当改变下列条件时,对该沉淀溶解平衡的影响,填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较):
条件改变 移动方向 c(Mg2+) c(OH-)
加少量水 正向移动 不变 不变
升温 正向移动 增大 增大
加MgCl2(s) 逆向移动 增大 减小
加盐酸 正向移动 增大 减小
加NaOH(s) 逆向移动 减小 增大
下列说法正确的是( )
A.硫酸钡放入水中不导电,则硫酸钡是非电解质
B.物质溶于水达到饱和时,溶解过程就停止了
C.绝对不溶解的物质是不存在的
D.某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0
对“AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)”的理解正确的是( )
①说明AgCl没有完全电离,AgCl是弱电解质 ②说明溶解的AgCl已完全电离,是强电解质
③说明Cl-与Ag+的反应不能完全进行到底 ④说明Cl-与Ag+的反应可以完全进行到底
A.③④ B.②③ C.①③ D.②④
在一定温度下,当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡时:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2+)不变,可采取的措施是( )
A.加MgSO4固体 B.加HCl溶液
C.加NaOH固体 D.加少量水
下列有关AgCl的沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行,且c(Cl-)一定等于c(Ag+)
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度增大
D.在有AgCl沉淀生成的溶液中加入NaCl固体,AgCl沉淀溶解的量不变
在一定温度下,氯化银在水中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),若把AgCl分别放入①100 mL 0.1 mol·L-1 NaNO3溶液中;②100 mL 0.1 mol·L-1NaCl溶液中;③100 mL 0.1 mol·L-1AlCl3溶液中;④100 mL 0.1 mol·L-1MgCl2溶液中。搅拌后在相同的温度下Ag+浓度由大到小的顺序是( )
A.①>②>④>③ B.②>①>④>③ C.④>③>②>① D.①>④>③>②
命题点2 溶度积常数
1、概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡也存在平衡常数,称为溶度积常数,简称溶度积,符号为Ksp。
2、表达式
AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq) Ksp=cm(An+)·cn(Bm-)。
如:Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq) Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)。
3、影响因素
溶度积Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。
4、Ksp的意义
反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
5、应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
离子积(Q):对于AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),任意时刻Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
(1)Q>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
(2)Q=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Q【易错提醒】
①Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关。
②对于同类型物质(如AgCl、AgBr、AgI等),可直接用溶度积比较难溶电解质的溶解能力,Ksp越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。
③对于不同类型的物质,Ksp不能直接作为比较依据,而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度来确定溶解能力的强弱。
6、有关溶度积(Ksp)的计算类型
(1)计算难溶电解质溶液中离子浓度
①已知Ksp求溶液中的某种离子的浓度,如Ksp=a的饱和AgCl溶液中c(Ag+)= mol·L-1。
②已知Ksp、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10a mol·L-1。
(2)计算反应的平衡常数,并判断沉淀转化的程度
依据沉淀的转化反应和Ksp,计算该反应的平衡常数,K值越大,转化反应越易进行,转化程度越大。如对于反应Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),Ksp(MnS)=c(Mn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),而平衡常数K==。
(3)计算金属阳离子开始沉淀和沉淀完全的pH
①常温下,a mol·L-1的MSO4溶液,调节溶液pH,使M2+刚好开始产生M(OH)2沉淀时pH的计算方法。
Ksp=c(M2+)·c2(OH-)=a·c2(OH-),则c(OH-)=,c(H+)==,pH=-lg c(H+)=-lg =14+lg 。
②常温下,向MSO4溶液中加碱调节溶液pH,使M2+沉淀完全时溶液pH的计算方法(已知溶液中c(M2+)≤1×10-5 mol·L-1时可视为M2+沉淀完全)。
Ksp=c(M2+)·c2(OH-)=10-5·c2(OH-),则c(OH-)==×102,c(H+)===,pH=-lg c(H+)=-lg =16+lg 10Ksp。
(4)判断沉淀的生成或沉淀是否完全
①把离子浓度数据代入离子积表达式得Q,若Q>Ksp,则有沉淀生成。
②利用Ksp的数值计算某一离子浓度,若该离子浓度小于10-5 mol·L-1,则该离子沉淀完全。
(5)沉淀先后的计算与判断
①若沉淀类型相同,则Ksp小的物质先沉淀。
②若沉淀类型不同,则需要根据Ksp计算出沉淀时所需离子浓度,所需离子浓度小的物质先沉淀。
角度1 溶度积的理解
下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是( )
A.常温下,向含有AgCl固体的饱和溶液中加入少量稀盐酸,AgCl的溶解度、Ksp均减小
B.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp减小
C.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp增大
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变
已知在Ca3(PO4)2饱和溶液中,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1,c(PO)=1.58×10-6 mol·L-1,则Ca3(PO4)2的Ksp为( )
A.2.0×10-29 mol5·L-5 B.3.2×10-12 mol5·L-5 C.6.3×10-18 mol5·L-5 D.5.1×10-27 mol5·L-5
角度2 溶度积的应用
100 mL 0.001 mol·L-1 KCl溶液中加入1 mL 0.001 mol·L-1 AgNO3溶液(已知AgCl的Ksp=1.8×10-10),下列判断正确的是( )
A.有AgCl沉淀析出 B.无AgCl沉淀析出
C.无法确定 D.有沉淀但不是AgCl
常温下,Cu2+和Sn4+混合液中c(Cu2+)=0.022 mol·L-1,现要除去溶液中的Sn4+得到Cu2+溶液,需要调节溶液pH范围为____________。(已知当溶液中的离子浓度小于10-5 mol·L-1时,沉淀完全)Ksp[Sn(OH)4]=1×10-55;Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20
角度3 溶解平衡的图像
如图所示,有T1、T2两种温度下两条BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线,在T1温度下,下列说法不正确的是( )
A.加入Na2SO4可使溶液由a点变到b点
B.在T1曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,均有BaSO4沉淀生成
C.蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
D.升温可使溶液由b点变为d点
25 ℃时,用Na2SO4溶液沉淀Ba2+、Pb2+、Ca2+三种金属离子(M2+),所需SO最低浓度的负对数值p(SO)=-lg c(SO)与p(M2+)=-lg c(M2+)关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.Ksp(CaSO4)B.a点可表示CaSO4的饱和溶液,且c(Ca2+)C.b点可表示PbSO4的不饱和溶液,且c(Pb2+)D.向Ba2+浓度为10-5 mol·L-1的废水中加入足量CaSO4粉末,会有BaSO4沉淀析出
命题点3 沉淀的生成和溶解
1、沉淀生成的应用
应用领域 无机物的制备和提纯、废水处理等
目的 利用生成沉淀分离物质或除去某些杂质离子
2、利用生成沉淀分离或除去某些离子的原则
(1)要使生成沉淀的反应能够发生。
(2)沉淀反应完成后,溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。
3、沉淀生成的方法(以除去工业原料氯化铵中杂质氯化铁流程为例)
调pH步骤中发生反应的离子方程式:Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3N
4、化学沉淀法废水处理工艺流程图
5、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,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。
6、沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的必要条件是溶液中离子积(Q)小于溶度积(Ksp)因此,降低溶液中的离子浓度,使离子积小于其溶度积,就可使沉淀溶解,即Q<Ksp。
(2)沉淀溶解的方法
①加入试剂,使溶液中离子生成弱电解质而溶解。如Mg(OH)2用盐酸溶液溶解。
②加入氧化剂与溶液中的离子发生氧化还原反应而溶解,如CuS用稀HNO3溶解。
③加入试剂,与溶液中的离子结合生成配合物而溶解,如AgCl用氨水溶解生成[Ag(NH3)2]+。
沈括《梦溪笔谈》记载:“石穴中水,所滴者皆为钟乳。”溶洞与钟乳石的形成涉及反应为 Ca(aq)CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(g),下列分析错误的是( )
A.溶有CO2的水流经石灰岩区域,生成可溶于水的Ca
B.钟乳石的形成经历CaCO3的溶解和析出
C.酸雨条件下,上述平衡右移,加速钟乳石的形成
D.由于形成钟乳石的水动力及其沉积部位不同,钟乳石形状各异
探究Mg(OH)2的沉淀溶解平衡时,利用下表三种试剂进行试验,下列说法不正确的是( )
编号 ① ② ③
分散质 Mg(OH)2 HCl NH4Cl
备注 悬浊液 1 mol·L-1 1 mol·L-1
A.向①中滴入几滴酚酞溶液后,溶液显红色说明Mg(OH)2是一种弱电解质
B.为使Mg(OH)2悬浊液溶解得更快,加入过量的NH4Cl浓溶液并充分振荡,效果更好
C.①③混合后发生反应:Mg(OH)2(s)+2N(aq)Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq)
D.向①中加入②,H+与OH-反应生成H2O,使c(OH-)减小,Mg(OH)2沉淀溶解平衡向溶解的方向移动
实验室里制备FeCO3的流程如图所示,下列叙述错误的是( )
A.过滤需要使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
B.沉淀过程的离子方程式为Fe2++2HC===FeCO3↓+CO2↑+H2O
C.若沉淀时改用Na2CO3溶液,则产品中可能混有Fe(OH)3
D.将FeCO3在空气中灼烧可以制备FeO
室温下,将0.1 mol·L-1AgNO3溶液和0.1 mol·L-1NaCl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-1 Na2S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)
命题点4 沉淀的转化
1、沉淀转化的过程探究
(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化
实验操作
实验现象 有白色沉淀析出 白色沉淀转化为黄色沉淀 黄色沉淀转化为黑色沉淀
化学方程式 NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3 AgCl+KIAgI+KCl 2AgI+Na2SAg2S+2NaI
2、沉淀转化的实质与条件
(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)条件: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,两者的溶解度相差越大,转化越容易。
(3)当两种沉淀的溶解度相差不太大时,也可通过提高转化试剂的浓度实现溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀。
3、沉淀转化的规律
(1)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。两者的溶解度差别越大,转化越容易。
(2)当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时,生成沉淀所需要试剂离子浓度越小的越先沉淀。
(3)如果生成各种沉淀所需要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、沉淀先后顺序的判断
向溶液中加入沉淀剂,当有多种沉淀生成时,哪种沉淀的溶解度最小(当各种沉淀的Ksp 表达式相同时,Ksp 越小,沉淀的溶解度越小),则最先生成该沉淀。
(1)向含等浓度Cl-、Br-、I-的混合液中加入AgNO3溶液,最先生成的沉淀是AgI。
(2)向含等浓度CO、OH-、S2-的混合液中加入CuSO4溶液,最先生成的沉淀是CuS。
(3)向Mg(HCO3)2溶液中加入适量NaOH溶液,生成的沉淀是Mg(OH)2而不是MgCO3,原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。
5、沉淀转化的应用
(1)锅炉除水垢(含有CaSO4):CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq),反应为CaSO4(s)+Na2CO3(aq)CaCO3(s)+Na2SO4(aq),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),反应为CuSO4+ZnSCuS+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)防治龋齿:食物、饮用水和牙膏中添加氟化物,氟离子会跟牙齿表面釉质层的主要成分——羟基磷灰石发生沉淀的转化生成氟磷灰石:Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq)Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq),氟磷灰石的溶解度比羟基磷灰石的小,更能抵抗酸的侵蚀。
已知:Ksp(CuS)=1.3×10-36,Ksp(MnS)=2.6×10-13。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)。下列说法错误的是( )
A.反应达平衡后,继续加入MnS,废水中Cu2+的去除率增加
B.该反应可将工业废水中的Cu2+沉淀完全
C.向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)增大
D.该反应的平衡常数K=2.0×1023
用Na2CO3溶液可以处理锅炉水垢中的CaSO4,使其转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,再用酸除去。下列说法正确的是( )
A.Na2CO3溶液显碱性的原因:+2H2OH2CO3+2OH-
B.加入Na2CO3溶液充分反应后的上层清液中存在:c(Ca2+)·c()C.CaSO4转化为CaCO3的离子方程式:CaSO4(aq)CaCO3(aq)
D.充分反应后的上层清液中存在:c(Na+)=2c()+2c()+2c(H2CO3)
为探究沉淀转化的规律,取1 mL 0.1 mol·L-1AgNO3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中改为“滴加少量NaCl溶液”也能得出沉淀转化规律
B.若在实验①的混合物中滴加少量浓盐酸,c(Ag+)变小
C.实验①②说明Ksp(AgI)D.实验③说明AgI转化为Ag2S
工业上向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,而后用盐酸去除。下列叙述不正确的是( )
A.温度升高,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.盐酸溶液中,CaCO3的溶解性大于CaSO4
D.Na2CO3溶液遇CO2后,阴离子浓度均减小
某小组同学研究沉淀的转化,进行如下实验(操作如图所示)。下列关于实验过程的分析不正确的是( )
A.悬浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) B.d中无明显现象
C.c到e的现象表明AgCl可转化为AgI D.上述实验可证明:Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
命题点5 难溶电解质沉淀溶解平衡图像分析
1、沉淀溶解平衡Ksp曲线
(1)典型示例
(2)点的变化
①a→c:曲线上变化,增大c(SO);
②b→c:加入1×10-5 mol·L-1 Na2SO4溶液(加水不行);
③d→c:加入BaCl2固体(忽略溶液的体积变化);
④c→a:曲线上变化,增大c(Ba2+);
⑤曲线上方的点表示有沉淀生成;曲线下方的点表示不饱和溶液。
2、c(Mn+)—pH图像
Fe(OH)3和Cu(OH)2的c—pH关系如图(温度一定):
图中曲线为相应金属阳离子氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线,可利用图像判断有关氢氧化物的Ksp的大小以及离子分离方法的选择。
3、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阳离子浓度的负对数与溶液pH的关系如图所示。
①直线上的任意一点都达到沉淀溶解平衡;②由图像可得Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+完全沉淀时的pH。
4、pC—pC图
一定温度下,纵、横坐标均为沉淀溶解平衡粒子浓度的负对数,如图。
已知:pM=-lg c(M)(M:Mg2+、Ca2+、Mn2+),p(CO)=-lg c(CO)
①横坐标数值越大,c(CO)越小;②纵坐标数值越大,c(M)越小;③曲线上方的点为不饱和溶液;④曲线上的点为饱和溶液;⑤曲线下方的点表示有沉淀生成;⑥曲线上任意一点,坐标数值越大,其对应的离子浓度越小。
如图所示,有两条T1、T2两种温度下的BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线,下列说法不正确的是( )
A.加入Na2SO4固体可使溶液由a点变到b点
B.T1温度下,在T1曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,均有BaSO4沉淀生成
C.蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
D.升温可使溶液由b点变为d点
某硫酸盐在水中的沉淀溶解平衡曲线如下(M2+代表+2价金属离子)。下列说法正确的是( )
A.363 K时,该硫酸盐的溶度积Ksp的数量级为10-3
B.温度一定时溶度积Ksp随c(SO)的增大而减小
C.313 K下的该盐饱和溶液升温到363 K时有固体析出
D.283 K下的该盐饱和溶液升温到313 K时有固体析出
常温下探究Mg(OH)2沉淀溶解平衡的形成及移动情况,实验过程中溶液pH变化情况如图所示。已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12。下列说法错误的是( )
A.a点对应时刻在蒸馏水中加入过量Mg(OH)2固体
B.加入少量蒸馏水,可实现b~c段变化
C.b点对应溶液中c(Mg2+)=5.6×10-5 mol·L-1
D.常用Mg(OH)2处理废水中的Cu2+,可推测Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2]
常温下,向10 mL一定浓度的硝酸银溶液中,逐滴加入0.1 mol/L的氨水,反应过程中-lg c(Ag+)或-lg c([Ag(NH3)2]+)与加入氨水体积的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.NH的浓度:b点大于m点
B.原硝酸银溶液的浓度是0.1 mol/L
C.m点:c(NO)-c(Ag+)-c(NH)<0.01 mol·L-1
D.a→c的过程中,溶液pH先增大,后减小
不同温度(T1和T2)时,硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是( )
A.T1>T2 B.加入BaCl2固体,可使溶液由a点变到c点
C.c点时,在T1、T2两个温度下均有固体析出 D.a点和b点的Ksp相等
1.(25-26高二上·山东聊城·期末)生活中处处有化学,下列叙述错误的是( )
A.含氟牙膏预防龋齿与难溶物的转化有关
B.泡沫灭火器灭火,原理是NaHCO3受热分解产生CO2
C.Na2CO3溶液可用来清洗油污,加热可以增强去污效果
D.锅炉水垢(CaCO3)会导致锅炉效率降低,可先用Na2CO3溶液处理,然后用酸除去
2.(24-25高二上·山东青岛·期末)下列离子方程式书写错误的是( )
A.溶液和溶液混合:
B.加入将沉为碳酸锰:
C.酸性溶液滴入草酸中:
D.锅炉水垢中加入饱和溶液:
3.(2025·辽宁·二模)下列实验操作或处理方法错误的是( )
A.在中和反应反应热测定实验中,为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的NaOH溶液
B.在燃烧热测定实验中,必须使用1mol可燃物进行实验
C.在化学反应速率测定实验中,可以用固体物质的质量变化率来衡量反应进行的快慢
D.在沉淀转化实验中,向盛有2 mL0.1mol/LMgCl2溶液的试管中滴加2~4滴2mol/L NaOH溶液,再滴加4滴0.1 mol/LFeCl3溶液,观察现象
4.(2026·山东临沂·一模)由软锰矿(,含、,和等杂质)制备高纯的流程如下。
已知:①离子浓度小于,视为沉淀完全;
②,,。
下列说法错误的是( )
A.“酸浸还原”时,被还原的元素有和
B.常温下,“调”时,沉淀完全
C.试剂X可以是或
D.“电解”时,阳极反应式为
5.(2026·山东·模拟预测)一种从废旧锰酸锂电池(主要含有、和C等)回收制备金属锰的工艺流程如图所示。
已知:①“还原焙烧”时不反应。②相关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如表所示。
离子
开始沉淀pH 3.7 8.1
沉淀完全pH 4.7 10.1
下列说法错误的是( )
A.NaCl溶液浸泡废旧锰酸锂电池的目的是放电,确保拆解安全
B.炭粉还原的化学方程式为
C.“调节”的范围:
D.“电解”时在阴极室获得
6.(25-26高三上·北京·阶段检测)为研究沉淀的生成及转化,同学们进行如下图所示实验。
已知:,下列关于该实验的分析不正确的是( )
A.①中产生白色沉淀的原因是
B.充分反应后①中浓度为
C.②中无明显变化是因为溶液中的过低
D.上述实验能证明AgSCN向AgI沉淀转化反应的发生
7.(24-25高二上·山东菏泽·期末)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.b点的坐标为(23,13)
B.常温下,CuS和Ag2S的溶解度:c(CuS)>c(Ag2S)
C.a点有CuS沉淀生成,无Ag2S沉淀生成
D.用Na2S处理某含Cu2+、Ag+的废水,当c(S2-)=0.1mol·L 1时,溶液中
8.(24-25高三下·河南·期中)(氟化锶)可用作防蛀牙膏的添加剂。已知常温下,常温下用气体调节浊液的,测得不同下,平衡体系中(X为或)与的关系如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.随增大,减小
B.随量的增加,沉淀溶解平衡不移动
C.M点平衡体系中,
D.当时,平衡体系中存在离子浓度关系:
9.(24-25高二上·山东青岛·期末)处理某铜冶金污水(含)的部分流程如下:
常温下:①溶液中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表,当溶液中金属离子浓度时,可认为沉淀完全。
物质
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2 4.6
②,。下列说法正确的是( )
A.“沉淀池Ⅰ”中浓度为
B.“沉渣II”为CuS和ZnS
C.“沉淀池II”中完全沉淀时,溶液中
D.“出水”液体中的阳离子只有
10.(25-26高二上·山东淄博·期末)氯化亚铜()是石油工业常用的脱硫剂和脱色剂,以低品位铜矿(主要成分为、和铁的氧化物)为原料制备步骤如下:
已知:难溶于醇和水,热水中能被氧化,在酸性较弱时易转化为,易溶于浓度较大的体系中()。
回答下列问题:
(1)为提高铜元素的浸出率,工艺上可采取的措施有_____________________________________________(答两种即可)。
(2)“浸取”后铜元素全部转化为,写出在“浸取操作发生的离子方程式______________________________________________________。
(3)“除铁”步骤中,用氨水调节溶液的为3时,为_______。{已知:室温下,}
(4)“除锰”步骤中,反应生成的离子方程式为______________________________________________________。
(5)还原过程中所得产物的主要溶质的化学式是_________。
(6)“稀释”过程中,对产率的影响如图所示,请分析的产率在大于以后下降的原因_______________________________________________________________。
11.(25-26高二上·山东·阶段检测)已知沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域具有广泛的应用,请回答下列问题。
(1)工业上处理废水时,和FeS均可用于除去废水中的,试解释原因(用离子方程式表示)_____________________________________________;________________________________________________。
(2)某温度下,向含有固体的饱和溶液中加入少量稀硫酸,则的溶解量_______(填“增大”“减小”或“不变”,下同),______,______。
(3)某的和HCl的混合溶液中含有杂质。为了除去杂质,需将溶液调至。在调节溶液pH时,应选用的试剂是______。
A.NaOH B.ZnO C.
(4)洗涤AgCl沉淀表面的可溶性杂质同时减少损失,最好选用______洗涤(填字母)。
A.蒸馏水 B.溶液 C.稀盐酸
(5)已知t℃时,,则将AgCl加入蒸馏水中形成饱和溶液,溶液中的约为______。
(6)已知25℃时,,。该温度下,和共存的悬浊液中,_________(用分数表示)。
12.(25-26高二上·山东德州·阶段检测)硫酸法从锂辉石中提取碳酸锂是当前比较成熟的提锂技术。以锂辉石(主要成分为Li2O,还含有一定量的SiO2、MgO、Al2O3、CaO、Fe2O3)为原料生产碳酸锂的工艺流程如图所示。
已知:(1)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小。
(2)、和以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH如下表。
沉淀物
开始沉淀pH 2.7 3.8 9.4
完全沉淀pH 3.2 5.2 12.4
回答下列问题:
(1)为了提高酸浸效率可以采取的措施有___________________________(任写一条即可),“酸溶”时Fe2O3发生反应的离子方程式:_____________________________________________。
(2)“中和浸出”时溶液的pH最小为_________。
(3)碱化渣的主要成分为_____________________(填化学式)。
(4)“沉锂”后获得碳酸锂的操作为蒸发至大量晶体析出、___________、洗涤、干燥,即可得到Li2CO3。在实验室模拟上述“结晶”操作时用到的主要实验仪器有酒精灯、_____________________(铁架台、铁圈除外)。检验Li2CO3洗涤干净的方法为____________________________________________________________________________________。
(5)“沉锂”时,c(Li+)=2.0 mol/L,加入Na2CO3固体后,为使沉淀Li2CO3中Li元素含量不小于Li元素总量的96%,则1.0L溶液中至少需要加入Na2CO3的物质的量为_________mol(假设溶液体积不变,)。
13.(25-26高二上·山东德州·期中)氯化亚铜(CuCl)是石油工业常用的脱硫剂和脱色剂,以低品位铜矿(主要成分为和铁的氧化物)为原料制备流程如图。
已知:难溶于醇和水,热水中能被氧化,易溶于浓度较大的体系中。
(1)“浸取”前低品位铜矿需粉碎处理,目的是__________________________________________________________。
(2)浸取阶段由生成的化学反应方程式为__________________________________________________________。
(3)“除锰”过程中发生的离子反应为____________________________________________________。“还原”过程中温度不宜过高的原因是______________________。
(4)“还原”后所得产物主要为____________________________,所得产品CuCl可用_____________洗涤。
(5)已知:部分金属离子沉淀的
开始沉淀pH 4.7 2.7 7.6
完全沉淀pH 6.7 3.7 9.6
除铁阶段中需要调节的范围是_____________。
(6)已知:①,②反应平衡常数。有人预设用反应制备,判断该反应能否进行并说明原因______________________________________________________________________。
14.(24-25高二下·山东青岛·期末)常温下,已知草酸(H2C2O4)水溶液H2C2O4、、三种微粒的分布系数()随pH的变化,如下图所示[如]。
已知:,
各选项均为常温条件时,下列说法中正确的是( )
A.在0.1 mol/L H2C2O4溶液中,pH=1.1
B.0.1 mol/L NaHC2O4中含碳微粒浓度大小关系为:c()>c(H2C2O4)>c()
C.0.1 mol/L的Na2C2O4溶液和0.1 mol/L的FeCl2溶液等体积混合,反应初始生成的沉淀是FeC2O4
D.向0.1 mol/L FeCl2溶液中加入过量草酸,可以将其转化为 FeC2O4固体
15.(2025·山东济南·模拟预测)金属镓被称为“电子工业脊梁”,氮化镓()、氧化镓是第三代、第四代半导体的主要材料。由炼锌矿渣[主要含铁酸锌、铁酸镓、钛酸亚铁、]制取氮化镓的部分工艺流程如图所示:
已知:①镓和铝同主族,化学性质相似;20℃时,氯化镓的溶解度为,且温度升高,溶解度明显增大;
②“酸浸”时,钛元素以形式存在,室温下极易水解得到;矿渣经“酸浸”后所得“浸出液”中含有、、、等离子;
③金属离子浓度时可认为沉淀完全;
④20℃时,金属离子形成氢氧化物沉淀的及金属离子的萃取率,如表:
金属离子
开始沉淀 8.0 1.7 5.5 3.0 0.4
沉淀完全 9.6 3.2 8.0 4.9 1.1
萃取率(%) 0 99 0 97~98.5
回答下列问题:
(1)“酸浸”时发生反应的离子方程式为:_______________________________________________________。
(2)“浸出液”消耗的实际用量多于理论用量可能的原因是______________________________________________。
(3)“滤液2”可用于回收硫酸锌,则“滤液1”需调节的范围是__________;加入的“固体M”最好为_____(写化学式)。
(4)反萃取后水溶液中镓元素以________________(用化学用语表示)形式存在。
(5)“操作4”是指_________________________、_____________、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(6)20℃时,水解得到的反应的平衡常数__________。
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