資源簡介

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2025魯科版化學選擇性必修1
分層作業21　沉淀溶解平衡
A級必備知識基礎練
題組1.沉淀溶解平衡與溶度積
1.下列說法中正確的是(　　)
A.只有難溶電解質在溶液中才存在沉淀溶解平衡
B.難溶電解質在溶液中只存在沉淀溶解平衡,不存在電離平衡
C.沉淀溶解平衡只能通過電解質溶于水時建立
D.達到沉淀溶解平衡時,電解質表面上的離子或分子脫離電解質的速率與溶液中的離子或分子回到電解質表面的速率相等
2.(2024·臨沂檢測)下列說法正確的是(　　)
A.難溶電解質的溶度積Ksp越小,則它的溶解度越小
B.Ksp(Ag2CrO4)C.溶度積常數Ksp與溫度有關,溫度越高,溶度積越大
D.升高溫度,某沉淀溶解平衡逆向移動,說明它的溶解度是減小的,Ksp也變小
3.(2024·青島檢測)在溫熱氣候條件下,淺海地區有厚層的石灰石沉積,而深海地區卻很少。下列解析不正確的是(　　)
A.與深海地區相比,淺海地區水溫較高,有利于游離的CO2增多、石灰石沉積
B.與淺海地區相比,深海地區壓強大,石灰石巖層易被CO2溶解,沉積少
C.深海地區石灰石巖層的溶解反應為CaCO3(s)+H2O(l)+CO2(aq)Ca(HCO3)2(aq)
D.海水呈弱堿性,大氣中CO2濃度增加,會導致海水中濃度增大
4.在BaSO4飽和溶液中加入少量BaCl2溶液產生BaSO4沉淀,若以Ksp表示BaSO4的溶度積常數,則平衡后溶液中(　　)
A.c平(Ba2+)=c平(S)=
B.c平(Ba2+)·c平(S)>Ksp,c平(Ba2+)=c平(S)
C.c平(Ba2+)·c平(S)=Ksp,c平(Ba2+)>c平(S)
D.c平(Ba2+)·c平(S)≠Ksp,c平(Ba2+)5.痛風是以關節炎反復發作及產生腎結石為特征的一類疾病,關節炎的原因歸結于在關節滑液中形成了尿酸鈉(NaUr)晶體,有關平衡如下:
①HUr(尿酸,aq)Ur-(尿酸根離子,aq)+H+(aq)　(37 ℃時,Ka=4.0×10-6 mol·L-1)
②NaUr(s)Ur-(aq)+Na+(aq)
(1)37 ℃時,1.0 L水中最多可溶解8.0×10-3 mol尿酸鈉,此溫度下尿酸鈉的Ksp為　　　　。
(2)關節炎發作多在腳趾和手指的關節處,這說明溫度降低時,尿酸鈉的Ksp　　(填“增大”“減小”或“不變”),生成尿酸鈉晶體的反應是　　　(填“放熱”或“吸熱”)反應。
(3)37 ℃時,某尿酸結石病人尿液中尿酸分子和尿酸根離子的總濃度為2.0×10-3 mol·L-1,其中尿酸分子的濃度為5.0×10-4 mol·L-1,該病人尿液的c(H+)為　　　　,pH　　　　(填“>”“<”或“=”)7。
題組2.沉淀溶解平衡的應用
6.工業上常先以MnO2為原料制得粗MnCl2溶液,通過添加過量難溶電解質MnS,使溶液中含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金屬離子形成硫化物沉淀,經過濾除去包括MnS在內的沉淀,再經蒸發、結晶,可得純凈的MnCl2。根據上述實驗事實,下列分析正確的是(　　)
A.MnS的Ksp小于CuS、PbS、CdS等硫化物的Ksp
B.除雜試劑MnS也可用FeS代替
C.MnS與Cu2+反應的離子方程式是Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)
D.整個過程中涉及的反應類型只有復分解反應
7.牙齒表面有一薄層釉質保護著,釉質層主要成分是難溶的羥基磷灰石,存在如下平衡:Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3(aq)+OH-(aq)　Ksp=6.8×10-37 mol9·L-9,已知Ca5(PO4)3F(s)的Ksp=2.8×10-61 mol9·L-9。下列說法不正確的是(　　)
A.在牙膏中添加適量的磷酸鹽,能起到保護牙齒的作用
B.正常口腔的pH接近中性,牙齒不易被腐蝕
C.使用添加NaF的含氟牙膏,可實現Ca5OH(s)向Ca5F(s)的轉化
D.口腔中的食物殘渣能產生有機酸,容易導致齲齒,使羥基磷灰石的Ksp增大
8.已知下表數據:
物質 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3
Ksp(25 ℃,單位省略) 4.9×10-17 2.2×10-20 2.8×10-39
沉淀完全時的pH范圍 ≥9.6 ≥6.4 ≥3
對含等物質的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的下列說法,正確的是(　　)
A.向該混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到的是藍色沉淀
B.該溶液中c平(S)∶[c平(Cu2+)+c平(Fe2+)+c平(Fe3+)]>5∶4
C.向該溶液中加入適量氯水,調節pH為4~5后過濾,可獲得純凈的CuSO4溶液
D.向該溶液中加入適量氨水,調節pH為9.6后過濾,將所得沉淀在空氣中灼燒,可得等物質的量的CuO、FeO、Fe2O3三種固體的混合物
B級關鍵能力提升練
以下選擇題中有1~2個選項符合題意。
9.已知室溫時Ksp(CaCO3)=3.36×10-9 mol2·L-2,Ksp(CaF2)=3.45×10-11 mol3·L-3。下列關于CaCO3和CaF2兩懸濁液說法錯誤的是(　　)
A.CaCO3和CaF2兩懸濁液中前者的c(Ca2+)較小
B.分別滴加稀硫酸,CaCO3與CaF2的溶度積常數均增大
C.分別加入0.1 mol·L-1的CaCl2溶液,c()和c(F-)均減小
D.CaCO3和CaF2共存的飽和溶液中,的值約為97.4 L·mol-1
10.(2024·濟南檢測)25 ℃時,Ksp(BaSO4)=1×10-10 mol2·L-2,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9 mol2·L-2。若溶液中某離子濃度小于等于1×10-5 mol·L-1,可視為該離子已沉淀完全,則在該溫度下,下列說法不正確的是(　　)
A.Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4),所以BaSO4比BaCO3溶解度更小
B.若誤飲c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液,會引起Ba2+中毒
C.向同濃度的Na2SO4和Na2CO3的混合液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先析出
D.在將BaSO4固體溶于水所得的飽和溶液中,c平(S)=1.0×10-5 mol·L-1
11.已知25 ℃時,電離常數Ka(HF)=3.6×10-4 mol·L-1,溶度積常數Ksp(CaF2)=1.46×10-10 mol3·L-3。現向1 L 0.2 mol·L-1 HF溶液中加入1 L 0.2 mol·L-1 CaCl2溶液,則下列說法中正確的是(　　)
A.25 ℃時,0.1 mol·L-1HF溶液的pH>1
B.Ksp(CaF2)隨溫度和濃度的變化而變化
C.該體系中Ksp(CaF2)=
D.該體系中有CaF2沉淀產生
12.25 ℃時,金屬離子初始濃度為0.1 mol·L-1時,發生相應變化的pH如下表所示:
離子 開始沉淀 完全沉淀(離子濃度等于10-5 mol·L-1) 開始溶解 完全溶解
Fe2+ 7.0 9.0 13.5 —
Fe3+ 1.9 3.2 14 —
Zn2+ 6.3 8.0 10.5(有 [Zn(OH)4]2-生成) 12.6
下列說法正確的是(　　)
A.Fe(OH)2懸濁液中,c平(OH-)=2c平(Fe2+)
B.加FeCl3可實現Zn(OH)2向Fe(OH)3有效轉化
C.若Zn2+初始濃度為0.2 mol·L-1,則Zn(OH)2開始溶解的pH<10.5
D.分離Zn2+、Fe2+:加堿至pH=13,攪拌后過濾,固體、濾液分別加酸至強酸性
13.(2024·煙臺檢測)下表是三種物質在水中的溶解度(20 ℃),下列說法正確的是(　　)
物質 MgCl2 Mg(OH)2 MgCO3
溶解度/g 74 0.000 84 0.01
A.已知MgCO3的Ksp=6.82×10-6 mol2·L-2,則所有含有固體MgCO3的溶液中,都有),且)·)=6.82×10-6 mol2·L-2
B.將表中三種物質與水混合,加熱、灼燒,最終的固體產物相同
C.除去粗鹽中含有的MgCl2雜質,最佳除雜試劑為NaOH溶液
D.用石灰水處理含有Mg2+和的硬水,發生反應的離子方程式為+2HC+2OH-CaCO3↓+MgCO3↓+2H2O
14.廢棄電池隨意丟棄會對土壤或水體產生污染,電池中含有的重金屬離子對植物生長有毒害作用,攝入人體還會傷害人的腦細胞、神經、肝、腎、骨骼等。某化學小組同學查閱一些難溶物常溫下的溶度積常數如表:
物質 Ksp(單位省略) 物質 Ksp(單位省略)
FeS 1.59×10-19 Fe(OH)3 2.6×10-39
CuS(黑色) 1.27×10-36 Al(OH)3 3.2×10-34
MnS(紅色) 2.5×10-13 Mn(OH)2 4.5×10-13
PbS 3.4×10-28 Pb(OH)2 1.2×10-15
HgS 6.4×10-52 Cu(OH)2 2.2×10-20
ZnS 1.6×10-24 Zn(OH)2 1.2×10-17
(1)該同學在含有相同濃度Mn2+和Cu2+的溶液中滴加Na2S的稀溶液,觀察到先出現的沉淀顏色是　　　　,該實驗說明在相同溫度下,同類型沉淀的Ksp越小,物質的溶解度　　　　(填“越大”或“越小”)。
(2)某溶液中含有Fe3+,已知常溫下Fe3+開始沉淀的pH為1.0,則此溶液中Fe3+的物質的量濃度為　　　　　　;若此溶液中含有與Fe3+等濃度的Al3+,調節pH使Fe3+沉淀完全時,得到的沉淀　　　　(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3。
(3)某工業廢水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+,若除去它們,最適宜加入過量的　　　(填字母)。
A.FeS B.Fe2O3
C.Na2S D.ZnO
寫出加入該試劑除去Pb2+時發生反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　。
(4)由FeCl3·6H2O晶體得到純的無水FeCl3,需要進行的操作是　　　　　　　　　　。
C級學科素養拔高練
15.Ⅰ.重金屬離子對河流及海洋造成嚴重污染。某化工廠廢水(pH=2.0,ρ≈1 g·cm-3)中含有Ag+、Pb2+等重金屬離子,其濃度各約為0.01 mol·L-1。排放前擬用沉淀法除去這兩種離子,有關數據如下:
物質 Ksp(單位省略) 物質 Ksp(單位省略)
AgI 8.3×10-17 PbI2 7.1×10-9
AgOH 5.6×10-8 Pb(OH)2 1.2×10-15
Ag2S 6.3×10-50 PbS 3.4×10-28
(1)你認為往廢水中投入　　　　(填字母),沉淀效果最好。
A.NaOH B.Na2S
C.KI D.Ca(OH)2
(2)常溫下,如果用生石灰處理上述廢水,使溶液的pH=8.0,處理后的廢水中c平(Pb2+)=　　 mol·L-1。
Ⅱ.為了研究難溶鹽的沉淀溶解平衡和沉淀轉化,某同學設計如下實驗。回答下列問題:
步驟1:向2 mL 0.005 mol·L-1 AgNO3溶液中加入2 mL 0.005 mol·L-1 KSCN溶液,靜置 出現白色沉淀
步驟2:取1 mL 上層清液于試管中,滴加1滴2 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液 溶液變為紅色
步驟3:向步驟2的溶液中,繼續加入5滴3 mol·L-1 AgNO3溶液 現象a,且溶液紅色變淺
步驟4:向步驟1余下的濁液中加入5滴3 mol·L-1 KI溶液 出現黃色沉淀
已知:25 ℃,Ksp(AgI,黃色)=8.3×10-17 mol2·L-2,Ksp(AgSCN,白色)=1.0×10-12 mol2·L-2。
(3)步驟3中現象a是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)向50 mL 0.005 mol·L-1的AgNO3溶液中加入150 mL 0.005 mol·L-1的KSCN溶液,若混合后溶液體積為200 mL,則溶液中Ag+的濃度約為　　　　 mol·L-1。
分層作業21　沉淀溶解平衡
1.D　解析 無論難溶電解質還是易溶電解質都存在沉淀溶解平衡,只要電解質在溶液中溶解達到飽和,溶解速率等于沉淀速率,就達到了沉淀溶解平衡狀態,A錯誤;有些難溶電解質在溶液中存在電離平衡,如Fe(OH)3為弱堿,在溶液中存在電離平衡,B錯誤;電解質溶于其他溶劑時,也能建立沉淀溶解平衡,C錯誤;達到沉淀溶解平衡時,溶解速率和沉淀速率相等,D正確。
2.D　解析 不同類型的電解質無法由溶度積來比較溶解度大小,同類型的難溶電解質Ksp越小,溶解度越小,A、B錯誤;溶度積常數Ksp與溫度有關,溫度升高,溶度積常數可能增大也可能減小,C錯誤;升高溫度,沉淀溶解平衡逆向移動,則說明它的溶解度是減小的,所以Ksp也變小,D正確。
3.D　解析 與深海地區相比,淺海地區水溫較高,CO2在海水中溶解度小,有利于游離的CO2增多,石灰石沉積,A項正確;與淺海地區相比,深海地區壓強大,CO2溶解度大,石灰石巖層易被CO2溶解,沉積少,B、C項正確;大氣中CO2濃度增加,會導致海水中轉化為HC,導致濃度減小,D項錯誤。
4.C　解析 在BaSO4飽和溶液中加入少量BaCl2溶液,使c(Ba2+)增大,BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq)平衡向左移動,c(S)減小,達到沉淀溶解平衡后,c平(Ba2+)>c平(S),A錯誤;Ksp只與溫度有關,故平衡后c平(Ba2+)·c平(S)=Ksp,B、D錯誤,C正確。
5.答案 (1)6.4×10-5 mol2·L-2　(2)減小　放熱　
(3)1.33×10-6 mol·L-1　<
解析 (1)尿酸鈉的Ksp=c平(Na+)·c平(Ur-)=8.0×10-3 mol·L-1×8.0×10-3 mol·L-1=6.4×10-5 mol2·L-2。
(2)由題給信息可知,關節炎是因為形成了尿酸鈉晶體,說明降低溫度時②的平衡逆向移動,Ksp減小。溫度降低平衡逆向移動,說明生成尿酸鈉晶體的反應是放熱反應。
(3)c平(HUr)=5.0×10-4 mol·L-1,c平(Ur-)=2.0×10-3 mol·L-1-5.0×10-4 mol·L-1=1.5×10-3 mol·L-1,根據Ka=,c平(H+)= mol·L-1≈1.33×10-6 mol·L-1,pH<7。
6.C　解析 通過添加過量難溶電解質MnS,使溶液中含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金屬離子形成硫化物沉淀,屬于沉淀的轉化,由難溶的物質轉化為更難溶的物質,MnS的Ksp大于CuS、PbS、CdS等硫化物的Ksp,A錯誤;除雜試劑MnS如用FeS代替,會引入新的雜質離子Fe2+,B錯誤;MnS與Cu2+反應的離子方程式為Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),C正確;工業上以MnO2制MnCl2,錳元素化合價降低,屬于氧化還原反應,沉淀的轉化屬于復分解反應,D錯誤。
7.D　解析 在牙膏中添加適量的磷酸鹽,增大了P的濃度,使得Ca5OH(s)5Ca2+(aq)+3(aq)+OH-(aq)平衡逆向移動,有利于生成羥基磷灰石,能起到保護牙齒的作用,A正確;正常口腔中的pH接近中性,化學平衡不移動,牙齒不易被腐蝕,B正確;Ca5(PO4)3F的Ksp遠小于Ca5OH(s)的Ksp,因此使用添加NaF的含氟牙膏,可實現Ca5OH(s)向Ca5F(s)的轉化,C正確;Ksp只受溫度的影響,溫度不變,Ksp不變,D錯誤。
8.B　解析 根據題表中Ksp及三種物質完全沉淀時的pH范圍可知,向混合液中逐滴加入氫氧化鈉溶液,Fe3+優先反應生成Fe(OH)3沉淀,所以應該最先看到紅褐色沉淀,A錯誤;Cu2+、Fe2+、Fe3+在溶液中都會發生水解,則溶液中c平(S)∶[c平(Cu2+)+c平(Fe2+)+c平(Fe3+)]>5∶4,B正確;加入適量氯水,Fe2+被氧化成Fe3+,Cl2被還原成Cl-,所以過濾后得到的溶液中含有Cl-,不是純凈的CuSO4溶液,C錯誤;由題表中數據可知,調節pH為9.6后過濾,沉淀中含有Cu(OH)2、Fe(OH)2和Fe(OH)3,將沉淀在空氣中灼燒,FeO易被氧化為Fe3O4,D錯誤。
9.B　解析 CaCO3懸濁液中c平(Ca2+)= mol·L-1=×10-5 mol·L-1,CaF2懸濁液中,Ksp(CaF2)=c平(Ca2+)·(F-)=4(Ca2+),故c平(Ca2+)= mol·L-1=×10-4 mol·L-1,因此CaCO3和CaF2兩懸濁液中前者的c平(Ca2+)較小,A正確;溶度積只與溫度有關,溫度不變,溶度積常數不變,B錯誤;加入CaCl2溶液,Ca2+濃度增大,CaCO3、CaF2沉淀溶解平衡均逆向移動,c平()和c平(F-)均減小,C正確;同一溶液中,Ca2+濃度相等,故≈97.4 L·mol-1,D正確。
10.B　解析 BaCO3與BaSO4組成形式相似,且Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4),故BaSO4比BaCO3溶解度更小,A正確;向同濃度的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中滴加BaCl2溶液,由于BaCO3與BaSO4組成形式相似,且Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4),故BaSO4開始沉淀時所需Ba2+濃度更小,BaSO4先析出,C正確;在將BaSO4固體溶于水所得的飽和溶液中,c平(S)=c平(Ba2+)= mol·L-1=1.0×10-5 mol·L-1,D正確;BaSO4可用作鋇餐透視,飽和BaSO4溶液中c平(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1,該濃度不會引起Ba2+中毒,B錯誤。
11.AD　解析 氟化氫為弱酸,在水溶液中不能完全電離,則25 ℃時,0.1 mol·L-1HF溶液的pH>1,A正確;Ksp只與溫度有關,與濃度無關,B錯誤;溫度不變時,電離常數和溶度積常數均不變,Ka(HF)·Ksp(CaF2)≠1,C錯誤;兩溶液混合后,c(Ca2+)=0.1 mol·L-1,c(F-)==6×10-3 mol·L-1,則Q=c2(F-)·c(Ca2+)=(6×10-3 mol·L-1)2×0.1 mol·L-1=3.6×10-6 mol3·L-3>Ksp(CaF2),說明有CaF2沉淀生成,D正確。
12.B　解析 Fe(OH)2懸濁液中,c平(OH-)=2c平(Fe2+)+c平(H+),A錯誤;根據表中數據,當金屬離子濃度相等時,Fe3+開始沉淀的pH=1.9,Zn2+開始沉淀的pH=6.3,說明Fe(OH)3比Zn(OH)2更難溶,Zn(OH)2懸濁液中加入Fe3+,可實現Zn(OH)2向Fe(OH)3的有效轉化,B正確;Zn(OH)2沉淀加入OH-,發生反應Zn(OH)2+2OH-[Zn(OH)4]2-,K=,平衡常數只受溫度的影響,Zn2+濃度增大,只會影響其開始沉淀的pH,不會影響氫氧化鋅開始溶解的pH,C錯誤;根據表中數據,加堿(如NaOH)至pH=13,Fe2+以Fe(OH)2形式存在,Zn(OH)2完全溶解生成[Zn(OH)4]2-,過濾,濾液中含有[Zn(OH)4]2-和所加堿的陽離子(如Na+),加酸后溶液中含有Zn2+和所加堿的陽離子(如Na+),并不能得到金屬陽離子只有Zn2+的溶液,D錯誤。
13.BC　解析 含有MgCO3的溶液中一定有)·)=6.82×10-6 mol2·L-2,但是)、)不一定相等,如溶液中同時含有MgCl2或Na2CO3,A錯誤;加熱MgCl2溶液過程中MgCl2水解,因HCl揮發,加熱、灼燒后最終得到的是MgO,加熱MgCO3溶液過程中因Mg(OH)2更難溶,MgCO3轉化為Mg(OH)2,灼燒Mg(OH)2得到MgO,B正確;由于Mg(OH)2的溶解度更小,故除去粗鹽中的MgCl2的最佳試劑是NaOH溶液,C正確;石灰水處理硬水得到的沉淀是CaCO3和Mg(OH)2的混合物,D錯誤。
14.答案 (1)黑色　越小　(2)2.6 mol·L-1　含有　(3)A　FeS(s)+Pb2+(aq)Fe2+(aq)+PbS(s)　(4)在干燥的HCl氣流中加熱脫水
解析 (1)相同溫度下,同類型沉淀的Ksp越小,溶解度越小,越先析出。根據表中數據,由于Ksp(MnS)>Ksp(CuS),所以CuS更難溶,在含有相同濃度Mn2+和Cu2+的溶液中滴加Na2S的稀溶液,優先析出CuS沉淀。
(2)常溫下Fe3+開始沉淀的pH為1.0,則此時溶液中c(OH-)=10-13 mol·L-1,此溶液中c平(Fe3+)= mol·L-1=2.6 mol·L-1;調節pH使Fe3+沉淀完全時,溶液中c(Fe3+)=10-5 mol·L-1,此時溶液中(OH-)= mol3·L-3=2.6×10-34 mol3·L-3,c(Al3+)·c3(OH-)=2.6 mol·L-1×2.6×10-34 mol3·L-3=6.76×10-34 mol4·L-4>Ksp[Al(OH)3],所以有Al(OH)3沉淀。
(3)加入的試劑應足量,為避免引入新的雜質,最好選擇難溶于水的FeS,除去Pb2+時發生反應的離子方程式為FeS(s)+Pb2+(aq)Fe2+(aq)+PbS(s)。
(4)在空氣中直接加熱FeCl3·6H2O晶體會發生水解生成氫氧化鐵和HCl,為了抑制其水解,應該在干燥的HCl氣流中加熱脫水。
15.答案 (1)B　(2)1.2×10-3　(3)出現白色沉淀　(4)4.0×10-10
解析 (1)由題給表格中的數據可知,硫化物的溶度積較小,則應選擇硫化鈉。
(2)Pb(OH)2的溶度積為1.2×10-15 mol3·L-3,pH=8.0,c平(OH-)=10-6 mol·L-1,則c平(Pb2+)= mol·L-1=1.2×10-3 mol·L-1。
(3)加入硝酸銀溶液,Ag+和SCN-反應得到AgSCN白色沉淀。
(4)向50 mL 0.005 mol·L-1的AgNO3溶液中加入150 mL 0.005 mol·L-1的KSCN溶液,KSCN溶液過量,溶液中剩余的c平(SCN-)==0.002 5 mol·L-1,則c平(Ag+)= mol·L-1=4.0×10-10 mol·L-1。
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