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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
目
录
知识点二　沉淀的转化
课时作业
知识点一　沉淀的生成与溶解
即时演练
1.变化观念与平衡思想:了解沉淀的生成、溶解与转化,能用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化,会应用沉淀的生成、溶解与转化。2.科学探究与创新意识:学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题,并设计实验探究方案,进行沉淀转化等实验探究。
核心素养发展目标
一
知识点一　沉淀的生成与溶解
1.沉淀的生成
(1)应用
在无机物的制备和提纯、废水处理等领域,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
(2)方法
①调节pH法:如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,将含有杂质的氯化铵溶解于水,再加入氨水调节pH,可使Fe3+生成________沉淀而除去。
②加沉淀剂法:如以Na2S作沉淀剂,使废水中某些金属离子如Cu2+、Hg2+等,生成极难溶的______________等沉淀而除去,也是分离、除去杂质常用的方法。
Fe(OH)3
CuS、HgS
③相同离子法: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,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)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。
(2)实验探究:Mg(OH)2沉淀溶解
操作
现象 ①__________;②________
理论 分析
固体不溶解
固体溶解
(3)方法
①酸溶解法:如CaCO3沉淀溶于盐酸中,离子方程式为_________________ ________________。
CO2气体的生成和逸出,使CaCO3溶解平衡体系中的C浓度不断减小,平衡向________的方向移动。
②盐溶液溶解法:如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为_______________________________________。
CaCO3+2H+
Ca2++H2O+CO2↑
沉淀溶解
Mg(OH)2+2N Mg2++2NH3·H2O
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Na2S具有还原性,所以可用于除去工业废水中的Cu2+。(　 　)
(2)除去MgCl2溶液中的Fe2+,直接加入氨水调pH即可。(　 　)
(3)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸,是因为稀硫酸不与CaCO3反应。(　 　)
(4)硬水含有较多Ca2+、Mg2+、HC,加热煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+。(　 　)
基础诊断
×
×
×
×
1.CaCO3悬浊液中存在下列平衡:CaCO3(s) Ca2+(aq)+C(aq);加入下列溶液,可使固体明显减少的是 (　 　)
A.Na2CO3溶液 B.盐酸
C.NaCl固体 D.CaCl2溶液
解析:加入Na2CO3溶液,增大溶液中C浓度,使溶解平衡逆向移动,固体增多,A不符合题意;盐酸会消耗C,使溶解平衡正向移动,固体减少,B符合题意;NaCl固体直接溶解,对平衡无影响,固体量不变,C不符合题意;加入CaCl2溶液,增大溶液中Ca2+浓度,使溶解平衡逆向移动,固体增多,D不符合题意。
B
2.孔雀石主要含碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO4及CaCO3,首先将其溶于稀硫酸中,得到的溶液中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+。从下列所给试剂中选择:
A.KMnO4 B.(NH4)2S
C.H2O2 D.KSCN
(1)为使Fe2+、Fe3+一起沉淀,需先加__(填字母),此时发生反应的离子方程式为____________________________________。
解析:为使Fe2+、Fe3+一起沉淀,应先加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,同时不能引入新的杂质,所以应选用H2O2,发生的反应为2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H2O。
C
2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
(2)然后再加________________(填化学式)调整溶液的pH只生成Fe(OH)3沉淀。
解析:加入的物质应能与H+反应,且不引入新的阳离子杂质,所以可以选用CuO或CuCO3。
CuO(或CuCO3)
二
知识点二　沉淀的转化
1.沉淀转化的实验探究
(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(s)+KI(aq) AgI(s)+KCl(aq) 2AgI(s)+Na2S(aq)
Ag2S(s)+2NaI(aq)
(2)实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
实验 操作
实验 现象 产生白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色沉淀
化学方 程式 MgCl2+2NaOH Mg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2(s)+ 2FeCl3(aq) 2Fe(OH)3(s)+ 3MgCl2(aq)
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__________________。
(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。两者溶解度差别____,转化越____。
沉淀溶解平衡的移动
越大
容易
3.沉淀转化的应用
(1)锅炉除水垢
水垢[含CaSO4(s)] CaCO3(s) Ca2+(aq),两步反应的离子方程式:__________________________________________,
______________________________。
(2)自然界中矿物的转化
如:原生铜的硫化物 CuSO4(溶液) CuS(铜蓝)
CuSO4与ZnS转化为铜蓝的离子方程式为__________________________ __________________。
CaSO4(s)+C(aq) CaCO3(s)+S(aq)
CaCO3+2H+ Ca2++H2O+CO2↑
Cu2+(aq)+ZnS(s)
CuS(s)+Zn2+(aq)
(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等难溶物将某些金属离子转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
①用FeS除去Hg2+的离子方程式:_________________________________。
②ZnS除去工业废水中的Pb2+:__________________________________。
(4)防治龋齿: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。
FeS(s)+Hg2+(aq) HgS(s)+Fe2+(aq)
Pb2+(aq)+ZnS(s) PbS(s)+Zn2+(aq)
1.现进行实验:
(1)将0.10 mol·L-1 BaCl2溶液和0.10 mol·L-1 Na2CO3溶液等体积混合,得到悬浊液a;将悬浊液a过滤,得到滤液b和白色沉淀c。
(2)向滤液b中滴加0.10 mol·L-1 Na2CrO4溶液,滤液出现浑浊。
(3)向沉淀c中滴加0.10 mol·L-1 Na2CrO4溶液,沉淀变为黄色。
下列关于上述实验的分析错误的是 (　 　)
A.悬浊液a中存在沉淀溶解平衡:BaCO3(s) Ba2+(aq)+C(aq)
B.滤液b中不含Ba2+
C.实验(3)表明BaCO3转化为BaCrO4
D.实验可以证明Ksp(BaCrO4)B
解析:悬浊液a中含有BaCO3,则其中存在沉淀溶解平衡:BaCO3(s)
Ba2+(aq)+C(aq),A正确;向滤液b中滴加0.10 mol·L-1 Na2CrO4溶液,滤液出现浑浊,说明滤液b中含Ba2+,B错误;向沉淀c中滴加0.10 mol·L-1 Na2CrO4溶液,沉淀变为黄色,表明BaCO3转化为BaCrO4,C正确;一种沉淀更易转化为比它更难溶的沉淀,则该实验可以证明Ksp(BaCrO4)2.锅炉水垢是一种安全隐患,为除去水垢中的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为易溶于酸的CaCO3,再用酸除去。下列说法正确的是 (　 　)
A.Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)
B.沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动
C.转化过程的平衡常数K=
D.沉淀转化的难易与溶解度大小无关
B
解析:从沉淀转化的角度,CaSO4转化为溶解度更小的CaCO3,则Ksp(CaCO3)3.(1)向2 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中滴加2~4滴0.2 mol·L-1的MgCl2溶液,产生白色沉淀;再滴入0.1 mol·L-1 FeCl3溶液4滴,生成红褐色沉淀。____(填“能”或“不能”)得出实验结论:Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,原因是___________________________________________________ __________________________________。
(2)化工生产中常用MnS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq)。计算该反应的平衡常数K为____________(CuS和MnS的Ksp分别为4.0×10-36、2.0×10-10)。
不能
NaOH与MgCl2反应时,NaOH过量,Fe(OH)3沉淀可以由过量的NaOH与FeCl3反应生成
5.0×1025
(3)已知:25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=1×10-9。万一误服了少量BaCO3,应尽快用大量0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液洗胃,如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化,残留在胃液中的Ba2+浓度仅为________ mol·L-1。
2×10-10
四
即时演练
D
1.研究发现,在牙膏中添加氟化物能起到预防龋齿的作用,这是因为F-能与牙齿表面的釉质层{主要成分是羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]}发生反应生成氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]:Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq) Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)。下列说法错误的是(　 　)
A.食物在口腔中分解产生的有机酸会破坏Ca5(PO4)3OH的溶解平衡
B.高氟地区的人群以及6岁以下的儿童不宜使用含氟牙膏
C.相比羟基磷灰石,氟磷灰石能够抵抗有机酸对牙齿的侵蚀
D.常温下,氟磷灰石的Ksp比羟基磷灰石的大
解析:食物在口腔中分解产生的有机酸电离出的H+与Ca5(PO4)3OH电离的OH-可以发生反应,破坏Ca5(PO4)3OH的溶解平衡,A正确;高氟地区的人群不宜使用含氟牙膏,容易产生氟斑牙,6岁以下的儿童吞咽功能不够熟练,牙缝容易残留较多牙膏,不宜使用含氟牙膏,B正确;牙齿表面釉质层的主要成分是难溶的Ca5(PO4)3OH,F-可将其转化为更难溶的Ca5(PO4)3F,从而保护牙齿,氟磷灰石能够抵抗有机酸对牙齿的侵蚀,C正确;沉淀向Ksp小的进行转化,则Ca5(PO4)3F的Ksp小于Ca5(PO4)3OH,D错误。
D
2.下列说法错误的是 (　 　)
A.制备BaSO4沉淀,洗涤沉淀时选择稀硫酸比选择水更好
B.向pH=3的醋酸中加水稀释至原体积的100倍,稀释后溶液的pH<5
C.除去MgCl2溶液中的Fe3+,可加入过量MgCO3,过滤后再向滤液中加适量盐酸
D.向2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液中滴加3滴0.1 mol·L-1 KI溶液,再滴加0.1 mol·L-1 Na2S溶液,产生黑色沉淀的离子方程式为2AgI(s)+S2-(aq)
Ag2S(s)+2I-(aq)
解析:AgNO3过量,两个过程均为沉淀生成的过程,加入Na2S溶液,产生黑色沉淀的离子方程式为2Ag++S2- Ag2S↓,D错误。
C
3.为研究沉淀的生成及其转化,某小组进行如下实验。下列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.该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
D.③中颜色变化说明有AgI生成
解析:白色沉淀为AgSCN(s),由②中溶液变红,说明上层清液中含有SCN-,即说明在溶液中存在沉淀溶解平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq),A、B正确;因①中AgNO3过量,余下的浊液中含有过量的Ag+,可与KI反应生成黄色沉淀AgI,不能说明AgSCN可转化为AgI,因此不能证明AgI比AgSCN更难溶,C错误;Ag+与I-结合生成AgI黄色沉淀,则③中颜色变化说明有AgI生成,D正确。
C
4.某实验小组按如图所示进行实验:
下列说法错误的是(　 　)
A.①③溶液中均有c(Mg2+)·c2(OH-)=Ksp[Mg(OH)2]
B.③溶液又变红的原因:沉淀溶解平衡正向移动
C.①溶液中c(OH-)等于③溶液中c(OH-)
D.③溶液中存在:2c(Mg2+)>c(Cl-)
解析:Mg(OH)2为难溶电解质,存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)
Mg2+(aq)+2OH-(aq),A正确;③中溶液又变红,可知溶液显碱性,结合选项A可知,沉淀溶解平衡正向移动,B正确;①中含Mg(OH)2,③中含Mg(OH)2、MgCl2,MgCl2的存在会使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡逆向移动,则c(OH-):③<①,C错误;③中溶液显碱性,则c(H+)c(Cl-),D正确。
5.某化工厂废水(pH=2.0,ρ≈1 g·mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度均约为0.01 mol·L-1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,查找有关数据如表:
难溶 电解质 AgI PbI2 AgOH Pb(OH)2 Ag2S PbS
Ksp 8.5× 10-17 7.1× 10-9 5.6× 10-8 1.2× 10-15 6.3× 10-50 8.0×
10-28
回答下列问题。
(1)你认为往废水中投入__(填字母),Ag+、Pb2+沉淀效果最好。
a.KI　　b.NaOH　　c.Na2S
解析:因为难溶电解质的溶度积越小越易转化为沉淀,由题表中的数据可知,硫化物的溶度积较小,则应选择硫化钠,故答案为c。
(2)常温下,如果用NaOH处理上述废水,使溶液的pH=9.0,处理后的废水中c(Pb2+)=__________________。
解析:Pb(OH)2的溶度积为1.2×10-15,pH=9.0,c(OH-)=10-5 mol·L-1, Ksp=c2(OH-)×c(Pb2+)=1.2×10-15,c(Pb2+)= mol·L-1=1.2×10-5 mol·L-1。
c
1.2×10-5 mol·L-1
(3)如果用食盐处理只含Ag+的废水,测得处理后的废水(ρ≈1 g·mL-1)中NaCl的质量分数为0.117%。已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,则该工厂处理后的废水中c(Ag+)=____________________。若排放标准要求为c(Ag+)低于1.0×10-8 mol·L-1,该工厂的废水____(填“符合”或“不符合”)排放标准。
解析:废水中NaCl的质量分数为0.117%,ρ≈1 g·mL-1,所以c(Cl-) = mol·L-1=0.02 mol·L-1;Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),c(Ag+)= mol·L-1=9×10-9 mol·L-1<1.0×10-8 mol·L-1,符合排放标准。
9×10-9 mol·L-1
符合
四
课时作业23
C
1.(3分)《梦溪笔谈》记载:“又石穴中水,所滴皆为钟乳……”溶洞与钟乳石的形成涉及的反应为Ca(HCO3)2(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(HCO3)2
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
解析:溶有CO2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Ca(HCO3)2,故A正确;酸雨条件下,溶液中H+浓度增大,CaCO3与溶液中的H+反应转化为Ca(HCO3)2,不利于钟乳石的形成,故C错误。
A
2.(3分)下列有关沉淀溶解平衡应用的说法不正确的是(　 　)
A.误食可溶性钡盐可尽快用5%的Na2CO3溶液洗胃
B.含氟牙膏能预防龋齿是因为发生了沉淀的转化反应
C.AgCl沉淀溶解达到平衡时,Ag+和Cl-浓度不一定相等
D.用Na2CO3溶液使锅炉水垢中的CaSO4转化成疏松、易溶于酸的CaCO3
解析:误食可溶性钡盐(如BaCl2)应使用硫酸盐(如Na2SO4)溶液洗胃,以形成难溶于酸的BaSO4沉淀,使用Na2CO3会生成BaCO3沉淀,但它在胃酸(酸性环境)中可能部分溶解,释放Ba2+,导致解毒效果不佳,A项错误;含氟牙膏中的氟离子(F-)可与牙齿中的羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]发生沉淀转化,生成更难溶、更耐酸的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F],从而预防龋齿,B项正确;AgCl沉淀溶解达到平衡时,离子浓度满足c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl),但c(Ag+)和c(Cl-)不一定相等,其值取决于溶液中的离子来源和初始条件,C项正确;Na2CO3溶液中的C可与CaSO4发生沉淀转化CaSO4(s)+C
CaCO3(s)+S,CaCO3更难溶且疏松、易溶于酸,便于去除水垢,D项正确。
3.(3分)为探究沉淀转化的规律,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):
A
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
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)C
4.(3分)已知常温下,Ksp(CuS)=6.0×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24, Ksp(PbS) =9.0×10-28。在自然界中,闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)遇CuSO4溶液均能转化成铜蓝(CuS)。下列说法正确的是 (　 　)
A.饱和PbS溶液中,c(Pb2+)=4.5×10-14 mol·L-1
B.相同温度下,在水中的溶解度:ZnS>CuS>PbS
C.向PbS固体中滴加一定量CuSO4溶液,反应达到平衡时,溶液中=1.5×108
D.向含浓度相同的Cu2+、Zn2+、Pb2+的混合溶液中逐滴加入Na2S稀溶液,Zn2+先沉淀
解析:饱和PbS溶液中存在PbS(s) Pb2+(aq)+S2-(aq),Ksp(PbS)=c(Pb2+)
·c(S2-)=9.0×10-28,又c(Pb2+)=c(S2-),故c(Pb2+)=3.0×10-14 mol·L-1,A错误;由于ZnS、CuS、PbS类型相同,通过Ksp的比较可确定溶解度的大小,
Ksp越小,溶解度越小,故相同温度下,在水中的溶解度:ZnS>PbS>CuS,B错误;=1.5×108, C正确;向含浓度相同的Cu2+、Zn2+、Pb2+的混合溶液中逐滴加入Na2S稀溶液,Ksp越小需要的S2-越少,故Cu2+先沉淀,D错误。
5.(3分)已知25 ℃时各物质Ksp见下表:
下列说法不正确的是 (　 　)
A.25 ℃时,某溶液中Ca2+浓度为5.0 mol·L-1,理论上pH不超过11
B.浓度均为0.1 mol·L-1的CuSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液,向其中逐滴加入NaOH溶液,先看到红褐色沉淀
C.除去MgCl2溶液中混有的少量Fe3+可以加MgO或Mg(OH)2或镁粉调节pH,过滤
D.除去CuCl2溶液中混有的少量Fe2+,向该溶液中加入适量氯水,再加CuO粉末调节pH,过滤
物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 Mg(OH)2 Ca(OH)2
Ksp(25 ℃) 4.9×10-17 2.2×10-20 2.8×10-39 5.6×10-12 5.0×10-6
C
解析:根据Ca(OH)2的溶度积公式,当c(Ca2+)为5.0 mol·L-1时,计算得c(OH-)=1×10-3 mol·L-1,对应pH=11,理论上pH不超过11,故A正确;Fe(OH)3的Ksp远小于Cu(OH)2,计算得Fe(OH)3开始沉淀的pH≈1.38,而Cu(OH)2开始沉淀的pH≈4.67,故Fe(OH)3先沉淀,故B正确;除去MgCl2溶液中混有的少量Fe3+可以加MgO或Mg(OH)2调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,但不能加入镁粉,因为Mg能与Fe3+反应生成Fe2+,导致MgCl2溶液中混有少量难于除去的Fe2+,不符合除杂原则,故C错误;除去CuCl2溶液中混有的少量Fe2+,可先加入适量氯水将Fe2+氧化为Fe3+,然后加入CuO粉末调节溶液pH,由于Fe(OH)3的Ksp远小于Cu(OH)2的Ksp,Fe3+沉淀完全时的pH远小于Cu2+开始沉淀的pH,因此通过调节pH可以使Fe3+以Fe(OH)3的形式沉淀除去,而Cu2+仍留在溶液中,且不引入新的杂质,故D正确。
D
6.(3分)常温下进行下列实验,根据实验操作或目的所得的结论正确的是(　 　)
选项 实验操作或目的 结论
A 向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成蓝色沉淀 Ksp[Mg(OH)2]<
Ksp[Cu(OH)2]
B 测定水体中氯化物含量时,采用标准AgNO3溶液进行滴定[常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10, Ksp(AgI)=8.3×10-17] 滴定时可采用KI作指示剂
选项 实验操作或目的 结论
C 向饱和Na2CO3溶液中加入少量BaSO4粉末,过滤,向洗净的沉淀中滴加稀盐酸,有气泡产生 Ksp(BaCO3)D 通过加碱使废水中的Cr3+降至1×10-5 mol·L-1{常温下Ksp[Cr(OH)3]=1×1} 加碱后废水的pH=5
解析:向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成Cu(OH)2蓝色沉淀,表明Ksp[Cu(OH)2]小,A错误;Ksp(AgI)比Ksp(AgCl)小很多,先生成AgI,且难以转化成AgCl,不能采用KI作指示剂,B错误;C浓度大,BaSO4部分转化为BaCO3,不能据此比较Ksp(BaSO4)、Ksp(BaCO3)的相对大小,C错误;Ksp[Cr(OH)3]=1×10-32,处理后废水中c(Cr3+)=1×10-5 mol·L-1,则c(Cr3+)·c3(OH-)=1×10-32,c(OH-)=1×10-9 mol·L-1,pH=5,D正确。
7. (3分)在化学分析中,用AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl-,以K2CrO4为指示剂,利用Ag+与Cr反应生成砖红色沉淀指示滴定终点。已知:
-lg c(Ag+)与-lg c(Cl-)或-lg c(Cr)的变化关系如图所示,
且Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2CrO4)。下列说法正确的是(　 　)
A.曲线Ⅰ代表-lg c(Ag+)与-lg c(Cl-)的变化关系
B.a+b=10
C.该滴定过程中一定不发生反应2AgCl+Cr Ag2CrO4+2Cl-
D.常温下,仅往Ag2CrO4的悬浊液中加入少量的K2CrO4溶液,Ksp(Ag2CrO4)
增大
B
解析:由Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)可知,溶液中lg c(Ag+)为0时,溶液中
lg c(Cl-)=lg Ksp(AgCl),溶液中lg c(Cl-)为0时,溶液中lg c(Ag+)=
lg Ksp(AgCl);由Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(Cr)可知,溶液中lg c(Ag+)为0时,溶液中lg c(Cr)=lg Ksp(Ag2CrO4),溶液中lg c(Cr)为0时,溶液中lg c(Ag+)=,则由题图可知,曲线Ⅰ代表-lg c(Ag+)与
-lg c(Cr)的变化关系、曲线Ⅱ代表-lg c(Ag+)与-lg c(Cl-)的变化关系,由此可知,AgCl的溶度积Ksp(AgCl)=10-10、Ag2CrO4的溶度积Ksp(Ag2CrO4)=10-12。由分析可知,A错误;由题图可知,溶液中-lg c(Ag+)
为4时,-lg c(Cr)=a、-lg c(Cl-)=b,由溶度积可知,a=12-4×2=4,b=10-4=6,则a+b=10,B正确;由方程式可知,反应的平衡常数K==10-8,该反应的平衡常数极小,反应很难发生,但滴定过程中,Cl-接近完全反应时,该反应可能发生,C错误;溶度积是温度函数,温度不变,溶度积不变,所以加入K2CrO4溶液时,Ag2CrO4的溶度积不变,D错误。
8.(12分)氯化亚铜(CuCl)是一种重要的化工原料,难溶于水,在潮湿空气中易水解氧化。回答下列问题。
(1)向CuSO4与NaCl的混合溶液中通入SO2即可制得CuCl,制备过程中主要发生了以下三步反应,请写出第三步的化学反应方程式:
CuSO4+4NaCl(过量) Na2[CuCl4]+Na2SO4;2Na2[CuCl4]+SO2+2H2O
2NaH[CuCl3]+H2SO4+2NaCl;_______________________________。
NaH[CuCl3] NaCl+HCl+CuCl↓
(2)CuCl在含一定浓度Cl-的溶液中会部分溶解,存在平衡:2CuCl(s)
Cu+(aq)+[CuCl2]-(aq)　ΔH<0,溶液中c(Cu+)和c{[CuCl2]-}的关系如图。
①上述反应在B点的平衡常数K=________。
解析:K=c(Cu+)·c{[CuCl2]-}=2×10-6×3×10-6=
6×10-12。
②使图中的A点变为B点的措施可以是________。
解析:使题图中的A点变为B点,c(Cu+)和c{[CuCl2]-}都降低,说明平衡逆向移动,即可以升温。
6×10-12
升高温度
(3)利用CuCl难溶于水的性质,可以除去水溶液中的Cl-。
①除Cl-的方法是向含Cl-的溶液同时加入Cu和CuSO4,该反应的离子方程式为____________________________。
②若用Zn替换Cu可加快除Cl-速率,但需控制溶液的pH。若pH过低,除Cl-效果下降的原因是______________。
Cu+Cu2++2Cl- 2CuCl
Zn会与H+反应
9.(12分)我国科学家利用多相催化剂MnxOy,以O2为氧化剂,NH3为氮源,在温和条件下制备酰胺、腈类。某小组以菱锰矿(主要成分为MnCO3,含Fe3O4、CoO和SiO2等)为原料制备MnxOy。
(1)“酸浸”过程中,Fe3O4溶解的离子方程式为______________________ ______________________。
解析:“酸浸”过程中,稀硫酸将Fe3O4溶解生成Fe2(SO4)3、FeSO4和水,反应的离子方程式为Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O。
Fe3O4+8H+
2Fe3++Fe2++4H2O
(2)“沉铁”中加入MnO2的目的是________________________________ __________________(用离子方程式表示)。已知常温下, Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38,Fe3+恰好完全沉淀时(此时Fe3+浓度为1.0×10-5 mol·L-1)溶液的pH=______(已知lg 2=0.3)。
解析: “沉铁”中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,使其更容易转化为沉淀而除去,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+ 2Fe3++Mn2++2H2O;已知常温下,Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38,Fe3+恰好完全沉淀时,Fe3+浓度为1.0×
10-5 mol·L-1,根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=1.0×10-5 mol·L-1×
c3(OH-)=8×10-38,解得c(OH-)=2×10-11 mol·L-1,故c(H+)=×10-3 mol·L-1,则溶液的pH=3.3。
MnO2+4H++2Fe2+
2Fe3++Mn2++2H2O
3.3
(3)“沉钴”中发生的反应为H2S(aq)+Co2+(aq) CoS(s)+2H+(aq),该反应的平衡常数K=____________。
解析:常温下,Ksp(CoS)=3.0×10-26,H2S的电离常数:Ka1=9.0×10-8, Ka2=1.0×10-12,“沉钴”中发生的反应为H2S(aq)+Co2+(aq)
CoS(s)+2H+(aq),该反应的平衡常数K=
==3.0×106。
3.0×106
(4)“沉锰”过程中,生成Mn2(OH)2CO3沉淀的离子方程式为_____________________________________________。
解析: “沉锰”过程中,MnSO4与NH4HCO3反应生成Mn2(OH)2CO3沉淀,同时产生CO2,反应的离子方程式为4HC+2Mn2+ Mn2(OH)2CO3↓
+3CO2↑+H2O。
4HC+2Mn2+ Mn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O
Thank you
本课结束第2课时　沉淀溶解平衡的应用
1.变化观念与平衡思想:了解沉淀的生成、溶解与转化,能用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化,会应用沉淀的生成、溶解与转化。2.科学探究与创新意识:学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题,并设计实验探究方案,进行沉淀转化等实验探究。
知识点一　沉淀的生成与溶解
1.沉淀的生成
(1)应用
在无机物的制备和提纯、废水处理等领域,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
(2)方法
①调节pH法:如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,将含有杂质的氯化铵溶解于水,再加入氨水调节pH,可使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀而除去。
②加沉淀剂法:如以Na2S作沉淀剂,使废水中某些金属离子如Cu2+、Hg2+等,生成极难溶的CuS、HgS等沉淀而除去,也是分离、除去杂质常用的方法。
③相同离子法: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,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)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。
(2)实验探究:Mg(OH)2沉淀溶解
操作
现象 ①固体不溶解;②固体溶解
理论 分析
(3)方法
①酸溶解法:如CaCO3沉淀溶于盐酸中,离子方程式为CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑。
CO2气体的生成和逸出,使CaCO3溶解平衡体系中的C浓度不断减小,平衡向沉淀溶解的方向移动。
②盐溶液溶解法:如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2NMg2++2NH3·H2O。
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Na2S具有还原性,所以可用于除去工业废水中的Cu2+。(　×　)
(2)除去MgCl2溶液中的Fe2+,直接加入氨水调pH即可。(　×　)
(3)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸,是因为稀硫酸不与CaCO3反应。(　×　)
(4)硬水含有较多Ca2+、Mg2+、HC,加热煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+。(　×　)
1.CaCO3悬浊液中存在下列平衡:CaCO3(s)Ca2+(aq)+C(aq);加入下列溶液,可使固体明显减少的是 (　B　)
A.Na2CO3溶液 B.盐酸
C.NaCl固体 D.CaCl2溶液
解析:加入Na2CO3溶液,增大溶液中C浓度,使溶解平衡逆向移动,固体增多,A不符合题意;盐酸会消耗C,使溶解平衡正向移动,固体减少,B符合题意;NaCl固体直接溶解,对平衡无影响,固体量不变,C不符合题意;加入CaCl2溶液,增大溶液中Ca2+浓度,使溶解平衡逆向移动,固体增多,D不符合题意。
2.孔雀石主要含碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO4及CaCO3,首先将其溶于稀硫酸中,得到的溶液中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+。从下列所给试剂中选择:
A.KMnO4 B.(NH4)2S
C.H2O2 D.KSCN
(1)为使Fe2+、Fe3+一起沉淀,需先加C(填字母),此时发生反应的离子方程式为
2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
(2)然后再加CuO(或CuCO3)(填化学式)调整溶液的pH只生成Fe(OH)3沉淀。
解析:(1)为使Fe2+、Fe3+一起沉淀,应先加入氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,同时不能引入新的杂质,所以应选用H2O2,发生的反应为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。(2)加入的物质应能与H+反应,且不引入新的阳离子杂质,所以可以选用CuO或CuCO3。
知识点二　沉淀的转化
1.沉淀转化的实验探究
(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+AgNO3AgCl↓+NaNO3 AgCl(s)+KI(aq)AgI(s)+KCl(aq) 2AgI(s)+Na2S(aq)Ag2S(s)+2NaI(aq)
(2)实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
实验 操作
实验 现象 产生白色沉淀 白色沉淀转化为红褐色沉淀
化学方 程式 MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl 3Mg(OH)2(s)+ 2FeCl3(aq) 2Fe(OH)3(s)+ 3MgCl2(aq)
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。两者溶解度差别越大,转化越容易。
3.沉淀转化的应用
(1)锅炉除水垢
水垢[含CaSO4(s)]CaCO3(s)Ca2+(aq),两步反应的离子方程式:CaSO4(s)+C(aq) CaCO3(s)+S(aq),CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2↑。
(2)自然界中矿物的转化
如:原生铜的硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝)
CuSO4与ZnS转化为铜蓝的离子方程式为Cu2+(aq)+ZnS(s) CuS(s)+Zn2+(aq)。
(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等难溶物将某些金属离子转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
①用FeS除去Hg2+的离子方程式:FeS(s)+Hg2+(aq) HgS(s)+Fe2+(aq)。
②ZnS除去工业废水中的Pb2+:Pb2+(aq)+ZnS(s) PbS(s)+Zn2+(aq)。
(4)防治龋齿: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。
1.现进行实验:
(1)将0.10 mol·L-1 BaCl2溶液和0.10 mol·L-1 Na2CO3溶液等体积混合,得到悬浊液a;将悬浊液a过滤,得到滤液b和白色沉淀c。
(2)向滤液b中滴加0.10 mol·L-1 Na2CrO4溶液,滤液出现浑浊。
(3)向沉淀c中滴加0.10 mol·L-1 Na2CrO4溶液,沉淀变为黄色。
下列关于上述实验的分析错误的是 (　B　)
A.悬浊液a中存在沉淀溶解平衡:BaCO3(s)Ba2+(aq)+C(aq)
B.滤液b中不含Ba2+
C.实验(3)表明BaCO3转化为BaCrO4
D.实验可以证明Ksp(BaCrO4)解析:悬浊液a中含有BaCO3,则其中存在沉淀溶解平衡:BaCO3(s) Ba2+(aq)+C(aq),A正确;向滤液b中滴加0.10 mol·L-1 Na2CrO4溶液,滤液出现浑浊,说明滤液b中含Ba2+,B错误;向沉淀c中滴加0.10 mol·L-1 Na2CrO4溶液,沉淀变为黄色,表明BaCO3转化为BaCrO4,C正确;一种沉淀更易转化为比它更难溶的沉淀,则该实验可以证明Ksp(BaCrO4)2.锅炉水垢是一种安全隐患,为除去水垢中的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为易溶于酸的CaCO3,再用酸除去。下列说法正确的是 (　B　)
A.Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)
B.沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动
C.转化过程的平衡常数K=
D.沉淀转化的难易与溶解度大小无关
解析:从沉淀转化的角度,CaSO4转化为溶解度更小的CaCO3,则Ksp(CaCO3)3.(1)向2 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中滴加2~4滴0.2 mol·L-1的MgCl2溶液,产生白色沉淀;再滴入0.1 mol·L-1 FeCl3溶液4滴,生成红褐色沉淀。不能(填“能”或“不能”)得出实验结论:Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀,原因是NaOH与MgCl2反应时,NaOH过量,Fe(OH)3沉淀可以由过量的NaOH与FeCl3反应生成。
(2)化工生产中常用MnS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)。计算该反应的平衡常数K为5.0×1025(CuS和MnS的Ksp分别为4.0×10-36、2.0×10-10)。
(3)已知:25 ℃时,Ksp(BaSO4)=1×10-10,Ksp(BaCO3)=1×10-9。万一误服了少量BaCO3,应尽快用大量0.5 mol·L-1 Na2SO4溶液洗胃,如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化,残留在胃液中的Ba2+浓度仅为2×10-10 mol·L-1。
1.研究发现,在牙膏中添加氟化物能起到预防龋齿的作用,这是因为F-能与牙齿表面的釉质层{主要成分是羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]}发生反应生成氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]:Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq)Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)。下列说法错误的是 (　D　)
A.食物在口腔中分解产生的有机酸会破坏Ca5(PO4)3OH的溶解平衡
B.高氟地区的人群以及6岁以下的儿童不宜使用含氟牙膏
C.相比羟基磷灰石,氟磷灰石能够抵抗有机酸对牙齿的侵蚀
D.常温下,氟磷灰石的Ksp比羟基磷灰石的大
解析:食物在口腔中分解产生的有机酸电离出的H+与Ca5(PO4)3OH电离的OH-可以发生反应,破坏Ca5(PO4)3OH的溶解平衡,A正确;高氟地区的人群不宜使用含氟牙膏,容易产生氟斑牙,6岁以下的儿童吞咽功能不够熟练,牙缝容易残留较多牙膏,不宜使用含氟牙膏,B正确;牙齿表面釉质层的主要成分是难溶的Ca5(PO4)3OH,F-可将其转化为更难溶的Ca5(PO4)3F,从而保护牙齿,氟磷灰石能够抵抗有机酸对牙齿的侵蚀,C正确;沉淀向Ksp小的进行转化,则Ca5(PO4)3F的Ksp小于Ca5(PO4)3OH,D错误。
2.下列说法错误的是 (　D　)
A.制备BaSO4沉淀,洗涤沉淀时选择稀硫酸比选择水更好
B.向pH=3的醋酸中加水稀释至原体积的100倍,稀释后溶液的pH<5
C.除去MgCl2溶液中的Fe3+,可加入过量MgCO3,过滤后再向滤液中加适量盐酸
D.向2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液中滴加3滴0.1 mol·L-1 KI溶液,再滴加0.1 mol·L-1 Na2S溶液,产生黑色沉淀的离子方程式为2AgI(s)+S2-(aq)Ag2S(s)+2I-(aq)
解析:AgNO3过量,两个过程均为沉淀生成的过程,加入Na2S溶液,产生黑色沉淀的离子方程式为2Ag++S2-Ag2S↓,D错误。
3.为研究沉淀的生成及其转化,某小组进行如下实验。下列关于该实验的分析不正确的是(　C　)
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.该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
D.③中颜色变化说明有AgI生成
解析:白色沉淀为AgSCN(s),由②中溶液变红,说明上层清液中含有SCN-,即说明在溶液中存在沉淀溶解平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq),A、B正确;因①中AgNO3过量,余下的浊液中含有过量的Ag+,可与KI反应生成黄色沉淀AgI,不能说明AgSCN可转化为AgI,因此不能证明AgI比AgSCN更难溶,C错误;Ag+与I-结合生成AgI黄色沉淀,则③中颜色变化说明有AgI生成,D正确。
4.某实验小组按如图所示进行实验:
下列说法错误的是 (　C　)
A.①③溶液中均有c(Mg2+)·c2(OH-)=Ksp[Mg(OH)2]
B.③溶液又变红的原因:沉淀溶解平衡正向移动
C.①溶液中c(OH-)等于③溶液中c(OH-)
D.③溶液中存在:2c(Mg2+)>c(Cl-)
解析:Mg(OH)2为难溶电解质,存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),A正确;③中溶液又变红,可知溶液显碱性,结合选项A可知,沉淀溶解平衡正向移动,B正确;①中含Mg(OH)2,③中含Mg(OH)2、MgCl2,MgCl2的存在会使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡逆向移动,则c(OH-):③<①,C错误;③中溶液显碱性,则c(H+)c(Cl-),D正确。
5.某化工厂废水(pH=2.0,ρ≈1 g·mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度均约为0.01 mol·L-1。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,查找有关数据如表:
难溶 电解质 AgI PbI2 AgOH Pb(OH)2 Ag2S PbS
Ksp 8.5× 10-17 7.1× 10-9 5.6× 10-8 1.2× 10-15 6.3× 10-50 8.0× 10-28
回答下列问题。
(1)你认为往废水中投入c(填字母),Ag+、Pb2+沉淀效果最好。
a.KI　　b.NaOH　　c.Na2S
(2)常温下,如果用NaOH处理上述废水,使溶液的pH=9.0,处理后的废水中c(Pb2+)=1.2×10-5 mol·L-1。
(3)如果用食盐处理只含Ag+的废水,测得处理后的废水(ρ≈1 g·mL-1)中NaCl的质量分数为0.117%。已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,则该工厂处理后的废水中c(Ag+)=9×10-9 mol·L-1。若排放标准要求为c(Ag+)低于1.0×10-8 mol·L-1,该工厂的废水符合(填“符合”或“不符合”)排放标准。
解析:(1)因为难溶电解质的溶度积越小越易转化为沉淀,由题表中的数据可知,硫化物的溶度积较小,则应选择硫化钠,故答案为c。(2)Pb(OH)2的溶度积为1.2×10-15,pH=9.0,c(OH-)=10-5 mol·L-1,Ksp=c2(OH-)×c(Pb2+)=
1.2×10-15,c(Pb2+)= mol·L-1=1.2×10-5 mol·L-1。(3)废水中NaCl的质量分数为0.117%,ρ≈1 g·mL-1,所以c(Cl-)= mol·L-1=0.02 mol·L-1;Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),c(Ag+)= mol·L-1=9×10-9 mol·L-1<1.0×10-8 mol·L-1,符合排放标准。
(总分:45分)
1.(3分)《梦溪笔谈》记载:“又石穴中水,所滴皆为钟乳……”溶洞与钟乳石的形成涉及的反应为Ca(HCO3)2(aq)CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(g),下列分析错误的是(　C　)
A.溶有CO2的水流经石灰岩区域,生成可溶于水的Ca(HCO3)2
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
解析:溶有CO2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Ca(HCO3)2,故A正确;酸雨条件下,溶液中H+浓度增大,CaCO3与溶液中的H+反应转化为Ca(HCO3)2,不利于钟乳石的形成,故C错误。
2.(3分)下列有关沉淀溶解平衡应用的说法不正确的是 (　A　)
A.误食可溶性钡盐可尽快用5%的Na2CO3溶液洗胃
B.含氟牙膏能预防龋齿是因为发生了沉淀的转化反应
C.AgCl沉淀溶解达到平衡时,Ag+和Cl-浓度不一定相等
D.用Na2CO3溶液使锅炉水垢中的CaSO4转化成疏松、易溶于酸的CaCO3
解析:误食可溶性钡盐(如BaCl2)应使用硫酸盐(如Na2SO4)溶液洗胃,以形成难溶于酸的BaSO4沉淀,使用Na2CO3会生成BaCO3沉淀,但它在胃酸(酸性环境)中可能部分溶解,释放Ba2+,导致解毒效果不佳,A项错误;含氟牙膏中的氟离子(F-)可与牙齿中的羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]发生沉淀转化,生成更难溶、更耐酸的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F],从而预防龋齿,B项正确;AgCl沉淀溶解达到平衡时,离子浓度满足c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl),但c(Ag+)和c(Cl-)不一定相等,其值取决于溶液中的离子来源和初始条件,C项正确;Na2CO3溶液中的C可与CaSO4发生沉淀转化CaSO4(s)+CCaCO3(s)+S,CaCO3更难溶且疏松、易溶于酸,便于去除水垢,D项正确。
3.(3分)为探究沉淀转化的规律,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　)
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
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)4.(3分)已知常温下,Ksp(CuS)=6.0×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24,Ksp(PbS)=9.0×10-28。在自然界中,闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)遇CuSO4溶液均能转化成铜蓝(CuS)。下列说法正确的是 (　C　)
A.饱和PbS溶液中,c(Pb2+)=4.5×10-14 mol·L-1
B.相同温度下,在水中的溶解度:ZnS>CuS>PbS
C.向PbS固体中滴加一定量CuSO4溶液,反应达到平衡时,溶液中=1.5×108
D.向含浓度相同的Cu2+、Zn2+、Pb2+的混合溶液中逐滴加入Na2S稀溶液,Zn2+先沉淀
解析:饱和PbS溶液中存在PbS(s) Pb2+(aq)+S2-(aq),Ksp(PbS)=c(Pb2+)·c(S2-)=9.0×10-28,又c(Pb2+)=c(S2-),故c(Pb2+)=3.0×10-14 mol·L-1,A错误;由于ZnS、CuS、PbS类型相同,通过Ksp的比较可确定溶解度的大小,Ksp越小,溶解度越小,故相同温度下,在水中的溶解度:ZnS>PbS>CuS,B错误;=1.5×108,C正确;向含浓度相同的Cu2+、Zn2+、Pb2+的混合溶液中逐滴加入Na2S稀溶液,Ksp越小需要的S2-越少,故Cu2+先沉淀,D错误。
5.(3分)已知25 ℃时各物质Ksp见下表:
物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 Mg(OH)2 Ca(OH)2
Ksp(25 ℃) 4.9×10-17 2.2×10-20 2.8×10-39 5.6×10-12 5.0×10-6
下列说法不正确的是 (　C　)
A.25 ℃时,某溶液中Ca2+浓度为5.0 mol·L-1,理论上pH不超过11
B.浓度均为0.1 mol·L-1的CuSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液,向其中逐滴加入NaOH溶液,先看到红褐色沉淀
C.除去MgCl2溶液中混有的少量Fe3+可以加MgO或Mg(OH)2或镁粉调节pH,过滤
D.除去CuCl2溶液中混有的少量Fe2+,向该溶液中加入适量氯水,再加CuO粉末调节pH,过滤
解析:根据Ca(OH)2的溶度积公式,当c(Ca2+)为5.0 mol·L-1时,计算得c(OH-)=1×10-3 mol·L-1,对应pH=11,理论上pH不超过11,故A正确;Fe(OH)3的Ksp远小于Cu(OH)2,计算得Fe(OH)3开始沉淀的pH≈1.38,而Cu(OH)2开始沉淀的pH≈4.67,故Fe(OH)3先沉淀,故B正确;除去MgCl2溶液中混有的少量Fe3+可以加MgO或Mg(OH)2调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,但不能加入镁粉,因为Mg能与Fe3+反应生成Fe2+,导致MgCl2溶液中混有少量难于除去的Fe2+,不符合除杂原则,故C错误;除去CuCl2溶液中混有的少量Fe2+,可先加入适量氯水将Fe2+氧化为Fe3+,然后加入CuO粉末调节溶液pH,由于Fe(OH)3的Ksp远小于Cu(OH)2的Ksp,Fe3+沉淀完全时的pH远小于Cu2+开始沉淀的pH,因此通过调节pH可以使Fe3+以Fe(OH)3的形式沉淀除去,而Cu2+仍留在溶液中,且不引入新的杂质,故D正确。
6.(3分)常温下进行下列实验,根据实验操作或目的所得的结论正确的是(　D　)
选项 实验操作或目的 结论
A 向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成蓝色沉淀 Ksp[Mg(OH)2]B 测定水体中氯化物含量时,采用标准AgNO3溶液进行滴定[常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.3×10-17] 滴定时可采用KI作指示剂
C 向饱和Na2CO3溶液中加入少量BaSO4粉末,过滤,向洗净的沉淀中滴加稀盐酸,有气泡产生 Ksp(BaCO3)D 通过加碱使废水中的Cr3+降至1×10-5 mol·L-1{常温下Ksp[Cr(OH)3]=1×1} 加碱后废水的pH=5
解析:向浓度均为0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成Cu(OH)2蓝色沉淀,表明Ksp[Cu(OH)2]小,A错误;Ksp(AgI)比Ksp(AgCl)小很多,先生成AgI,且难以转化成AgCl,不能采用KI作指示剂,B错误;C浓度大,BaSO4部分转化为BaCO3,不能据此比较Ksp(BaSO4)、Ksp(BaCO3)的相对大小,C错误;Ksp[Cr(OH)3]=1×10-32,处理后废水中c(Cr3+)=1×10-5 mol·L-1,则c(Cr3+)·c3(OH-)=1×10-32,c(OH-)=1×10-9 mol·L-1,pH=5,D正确。
7. (3分)在化学分析中,用AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl-,以K2CrO4为指示剂,利用Ag+与Cr反应生成砖红色沉淀指示滴定终点。已知:-lg c(Ag+)与-lg c(Cl-)或-lg c(Cr)的变化关系如图所示,且Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2CrO4)。下列说法正确的是(　B　)
A.曲线Ⅰ代表-lg c(Ag+)与-lg c(Cl-)的变化关系
B.a+b=10
C.该滴定过程中一定不发生反应2AgCl+CrAg2CrO4+2Cl-
D.常温下,仅往Ag2CrO4的悬浊液中加入少量的K2CrO4溶液,Ksp(Ag2CrO4)增大
解析:由Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)可知,溶液中lg c(Ag+)为0时,溶液中lg c(Cl-)=lg Ksp(AgCl),溶液中lg c(Cl-)为0时,溶液中lg c(Ag+)=lg Ksp(AgCl);由Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(Cr)可知,溶液中lg c(Ag+)为0时,溶液中lg c(Cr)=lg Ksp(Ag2CrO4),溶液中lg c(Cr)为0时,溶液中lg c(Ag+)=,则由题图可知,曲线Ⅰ代表-lg c(Ag+)与-lg c(Cr)的变化关系、曲线Ⅱ代表-lg c(Ag+)与-lg c(Cl-)的变化关系,由此可知,AgCl的溶度积Ksp(AgCl)=10-10、Ag2CrO4的溶度积Ksp(Ag2CrO4)=10-12。由分析可知,A错误;由题图可知,溶液中-lg c(Ag+)为4时,-lg c(Cr)=a、-lg c(Cl-)=b,由溶度积可知,a=12-4×2=4,b=10-4=6,则a+b=10,B正确;由方程式可知,反应的平衡常数K==10-8,该反应的平衡常数极小,反应很难发生,但滴定过程中,Cl-接近完全反应时,该反应可能发生,C错误;溶度积是温度函数,温度不变,溶度积不变,所以加入K2CrO4溶液时,Ag2CrO4的溶度积不变,D错误。
8.(12分)氯化亚铜(CuCl)是一种重要的化工原料,难溶于水,在潮湿空气中易水解氧化。回答下列问题。
(1)向CuSO4与NaCl的混合溶液中通入SO2即可制得CuCl,制备过程中主要发生了以下三步反应,请写出第三步的化学反应方程式:
CuSO4+4NaCl(过量)Na2[CuCl4]+Na2SO4;2Na2[CuCl4]+SO2+2H2O2NaH[CuCl3]+H2SO4+2NaCl;
NaH[CuCl3]NaCl+HCl+CuCl↓。
(2)CuCl在含一定浓度Cl-的溶液中会部分溶解,存在平衡:2CuCl(s)Cu+(aq)+[CuCl2]-(aq)　ΔH<0,溶液中c(Cu+)和c{[CuCl2]-}的关系如图。
①上述反应在B点的平衡常数K=6×10-12。
②使图中的A点变为B点的措施可以是升高温度。
(3)利用CuCl难溶于水的性质,可以除去水溶液中的Cl-。
①除Cl-的方法是向含Cl-的溶液同时加入Cu和CuSO4,该反应的离子方程式为Cu+Cu2++2Cl-2CuCl。
②若用Zn替换Cu可加快除Cl-速率,但需控制溶液的pH。若pH过低,除Cl-效果下降的原因是Zn会与H+反应。
解析:(2)①K=c(Cu+)·c{[CuCl2]-}=2×10-6×3×10-6=6×10-12。②使题图中的A点变为B点,c(Cu+)和c{[CuCl2]-}都降低,说明平衡逆向移动,即可以升温。
9.(12分)我国科学家利用多相催化剂MnxOy,以O2为氧化剂,NH3为氮源,在温和条件下制备酰胺、腈类。某小组以菱锰矿(主要成分为MnCO3,含Fe3O4、CoO和SiO2等)为原料制备MnxOy。
已知:常温下,Ksp(CoS)=3.0×10-26,Ksp(MnS)=5.0×10-14。H2S的电离常数:Ka1=9.0×10-8,Ka2=1.0×10-12。
回答下列问题。
(1)“酸浸”过程中,Fe3O4溶解的离子方程式为Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O。
(2)“沉铁”中加入MnO2的目的是MnO2+4H++2Fe2+2Fe3++Mn2++2H2O(用离子方程式表示)。已知常温下,Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38,Fe3+恰好完全沉淀时(此时Fe3+浓度为1.0×10-5 mol·L-1)溶液的pH=3.3(已知
lg 2=0.3)。
(3)“沉钴”中发生的反应为H2S(aq)+Co2+(aq)CoS(s)+2H+(aq),该反应的平衡常数K=3.0×106。
(4)“沉锰”过程中,生成Mn2(OH)2CO3沉淀的离子方程式为4HC+2Mn2+Mn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O。
解析:(1)“酸浸”过程中,稀硫酸将Fe3O4溶解生成Fe2(SO4)3、FeSO4和水,反应的离子方程式为Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O。(2)“沉铁”中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,使其更容易转化为沉淀而除去,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+2Fe3++Mn2++2H2O;已知常温下,Ksp[Fe(OH)3]=8×10-38,Fe3+恰好完全沉淀时,Fe3+浓度为1.0×10-5 mol·L-1,根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=1.0×10-5 mol·L-1×c3(OH-)=8×10-38,解得c(OH-)=2×10-11 mol·L-1,故c(H+)=×10-3 mol·L-1,则溶液的pH=3.3。(3)常温下,Ksp(CoS)=3.0×10-26,H2S的电离常数:Ka1=9.0×10-8,Ka2=1.0×10-12,“沉钴”中发生的反应为H2S(aq)+Co2+(aq) CoS(s)+2H+(aq),该反应的平衡常数K===3.0×106。(4)“沉锰”过程中,MnSO4与NH4HCO3反应生成Mn2(OH)2CO3沉淀,同时产生CO2,反应的离子方程式为4HC+2Mn2+Mn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O。

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