資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
2025魯科版化學(xué)選擇性必修1
分層作業(yè)22　沉淀溶解平衡圖像
A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練
題組1.常規(guī)沉淀溶解平衡曲線
1.某溫度時(shí),AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。關(guān)于AgCl懸濁液的下列說法正確的是(　　)
A.加入AgNO3溶液,可以使溶液由c點(diǎn)變到d點(diǎn)
B.加入少量水,平衡右移,Cl-濃度減小
C.d點(diǎn)沒有AgCl沉淀生成
D.c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp等于a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp
2.硫化汞(HgS)難溶于水,在自然界中呈紅褐色,常用于油畫顏料、印泥及朱紅雕刻漆器等。某溫度時(shí),HgS在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.向硫化汞的濁液中加入硫化鈉溶液,硫化汞的Ksp減小
B.圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是飽和溶液
C.向c點(diǎn)的溶液中加入Hg(NO3)2,則c(S2-)減小
D.升高溫度可以實(shí)現(xiàn)c點(diǎn)到b點(diǎn)的轉(zhuǎn)化
3.絢麗多彩的無機(jī)顏料的應(yīng)用曾創(chuàng)造了古代繪畫和彩陶的輝煌。硫化鎘(CdS)是一種難溶于水的黃色顏料,其在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示(T1A.圖中a和b分別為T1、T2溫度下CdS在水中的溶解度(mol·L-1)
B.圖中各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp的關(guān)系為Ksp(m)=Ksp(n)C.向m點(diǎn)的溶液中加入少量Na2S固體,溶液組成由m沿mpn線向p方向移動(dòng)
D.溫度降低時(shí),q點(diǎn)的飽和溶液的組成由q沿qp線向p方向移動(dòng)
題組2.對(duì)數(shù)型直線圖像
4.已知鋅及其化合物的性質(zhì)與鋁及其化合物相似。如圖所示橫軸為溶液的pH,縱軸為Zn2+或[Zn(OH)4]2-的物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)。25 ℃時(shí),下列說法不正確的是(　　)
A.往ZnCl2溶液中加入過量氫氧化鈉溶液,反應(yīng)的離子方程式為Zn2++4OH-[Zn(OH)4]2-
B.若要將某廢液中Zn2+完全沉淀,通常調(diào)控該溶液的pH在8.0~12.0之間
C.pH=8.0與pH=12.0的兩種廢液中,Zn2+濃度之比為108
D.該溫度時(shí),Zn(OH)2的溶度積常數(shù)(Ksp)為1×10-10 mol3·L-3
5.(2021·全國甲卷)已知相同溫度下,Ksp(BaSO4)下列說法正確的是(　　)
A.曲線①代表BaCO3的沉淀溶解曲線
B.該溫度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值為1.0×10-10 mol2·L-2
C.加適量BaCl2固體可使溶液由a點(diǎn)變到b點(diǎn)
D.c(Ba2+)=10-5.1 mol·L-1時(shí)兩溶液中=1
6.已知pA=-lg c平(A)。三種金屬硫化物在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法不正確的是 (　　)
A.a點(diǎn)無ZnS沉淀析出
B.可用MnS除去MnCl2溶液中混有的少量ZnCl2
C.向CuS懸濁液中加入少量水,平衡向CuS溶解的方向移動(dòng),c平(S2-)增大
D.CuS和MnS共存的懸濁液中,=10-20
7.(2023·全國甲卷)下圖為Fe(OH)3、Al(OH)3和Cu(OH)2在水中達(dá)沉淀溶解平衡時(shí)的pM-pH關(guān)系圖(pM=-lg[c(M)/(mol·L-1)];c(M)≤10-5 mol·L-1可認(rèn)為M離子沉淀完全)。下列敘述正確的是(　　)
A.由a點(diǎn)可求得Ksp[Fe(OH)3]=10-8.5 mol4·L-4
B.pH=4時(shí)Al(OH)3的溶解度為 mol·L-1
C.濃度均為0.01 mol·L-1的Al3+和Fe3+可通過分步沉淀進(jìn)行分離
D.Al3+、Cu2+混合溶液中c平(Cu2+)=0.2 mol·L-1時(shí)二者不會(huì)同時(shí)沉淀
B級(jí)關(guān)鍵能力提升練
以下選擇題中有1~2個(gè)選項(xiàng)符合題意。
8.已知:①t ℃時(shí)AgCl的Ksp=2×10-10 mol2·L-2;②在t ℃時(shí),Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A.t ℃時(shí),Ag2CrO4的Ksp為1×10-12 mol3·L-3
B.在飽和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4固體,可使溶液由Y點(diǎn)到X點(diǎn)
C.t ℃時(shí),反應(yīng)Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+Cr(aq)的平衡常數(shù)K=2.5×107 L·mol-1
D.t ℃時(shí),用0.01 mol·L-1 AgNO3溶液滴定20 mL 0.01 mol·L-1 KCl和0.01 mol·L-1 K2CrO4的混合溶液,Cr先沉淀
9.(2021·全國乙卷)HA是一元弱酸,難溶鹽MA的飽和溶液中c平(M+)隨c平(H+)而變化,M+不發(fā)生水解。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),298 K時(shí)(M+)~c平(H+)為線性關(guān)系,如下圖中實(shí)線所示。
下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.溶液pH=4時(shí),c平(M+)<3.0×10-4 mol·L-1
B.MA的溶度積Ksp(MA)=5.0×10-8 mol2·L-2
C.溶液pH=7時(shí),c平(M+)+c平(H+)=c平(A-)+c平(OH-)
D.HA的電離常數(shù)Ka(HA)≈2.0×10-4 mol·L-1
10.某些難溶性鉛鹽可用作涂料,如秦俑彩繪中使用的鉛白(PbCO3)和黃金雨中黃色的PbI2。室溫下PbCO3和PbI2在不同的溶液中分別達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)-lg c平(Pb2+)與-lg c平(C)或-lg c平(I-)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是 (　　)
A.Ksp(PbCO3)的數(shù)量級(jí)為10-14
B.p點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是PbCO3不飽和溶液
C.L1對(duì)應(yīng)的是-lg c平(Pb2+)與-lg c平(I-)的關(guān)系變化
D.向濃度均為1 mol·L-1的Na2CO3、NaI混合溶液中滴入Pb(NO3)2溶液先產(chǎn)生黃色沉淀
11.某元素M的氫氧化物M(OH)2(s)在水中的溶解反應(yīng)為
M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq)
M(OH)2(s)+2OH-(aq)[M(OH)4]2-(aq)
25 ℃,-lg c與pH的關(guān)系如圖所示,c為M2+或[M(OH)4]2-濃度的值。下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.曲線①代表-lgc平(M2+)與pH的關(guān)系
B.M(OH)2的Ksp約為1×10-7 mol3·L-3
C.向c平(M2+)=0.1 mol·L-1的溶液中加入NaOH溶液至pH=9.0,體系中元素M主要以M(OH)2(s)形式存在
D.向c平([M(OH)4]2-)=0.1 mol·L-1的溶液中加入等體積0.4 mol·L-1的HCl后,體系中元素M主要以M2+存在
C級(jí)學(xué)科素養(yǎng)拔高練
12.金屬氫氧化物在酸中溶解度不同,因此可以利用這一性質(zhì),控制溶液的pH,達(dá)到分離金屬離子的目的。難溶金屬的氫氧化物在不同pH下的溶解度[S/(mol·L-1)]如圖所示。
(1)pH=3時(shí)溶液中銅元素的主要存在形式是　　　　　　　　。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+,應(yīng)該控制溶液的pH為　　　　　　　　(填字母)。
A.<1 B.在4左右
C.>6
(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2+雜質(zhì),　　　　　　　　(填“能”或“不能”)通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除去,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)要使氫氧化銅沉淀溶解,除了加入酸之外,還可以加入氨水,生成[Cu(NH3)4]2+,寫出反應(yīng)的離子方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)已知一些難溶物的溶度積常數(shù)如下表:
物質(zhì) FeS MnS CuS PbS HgS ZnS
6.3×10-18 2.5×10-13 1.3×10-35 3.4×10-28 6.4×10-33 1.6×10-24
某工業(yè)廢水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+,最適宜向此工業(yè)廢水中加入過量的　　　　　　　　(填字母)除去它們。
A.NaOH B.FeS C.Na2S
分層作業(yè)22　沉淀溶解平衡圖像
1.D　解析 加入AgNO3溶液,c(Ag+)增大,c(Cl-)減小,而c、d點(diǎn)c(Cl-)相同,A項(xiàng)錯(cuò)誤;加入少量水,平衡右移,AgCl固體部分溶解,則c(Cl-)不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;d點(diǎn)處Q=c(Ag+)·c(Cl-)>Ksp(AgCl),有氯化銀沉淀生成,C項(xiàng)錯(cuò)誤;溫度不變,Ksp不變,a、c點(diǎn)是相同溫度下的沉淀溶解平衡,Ksp相同,D項(xiàng)正確。
2.C　解析 溫度不變,硫化汞的Ksp不變,A項(xiàng)錯(cuò)誤;a點(diǎn)在沉淀溶解平衡曲線的下方,未達(dá)到飽和,B項(xiàng)錯(cuò)誤;c點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液為飽和溶液,加入Hg(NO3)2,Hg2+濃度增大,S2-的濃度減小,C項(xiàng)正確;升高溫度,Hg2+與S2-濃度均升高,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.B　解析 CdS的沉淀溶解平衡:CdS(s)Cd2+(aq)+S2-(aq),其溶度積Ksp=c平(Cd2+)·c平(S2-),在飽和溶液中,c平(Cd2+)=c平(S2-),結(jié)合圖像可以看出,圖中a和b分別表示T1和T2溫度下CdS的溶解度(mol·L-1),A項(xiàng)正確;CdS的沉淀溶解平衡中的溶度積受溫度影響,m、n和p點(diǎn)均在溫度為T1條件下的沉淀溶解平衡曲線上,則其溶度積相同,B項(xiàng)錯(cuò)誤;m點(diǎn)達(dá)到沉淀溶解平衡,向其中加入硫化鈉后,平衡逆向移動(dòng),c平(Cd2+)減小,c平(S2-)增大,溶液組成由m沿mpn向p方向移動(dòng),C項(xiàng)正確;從圖像中可以看出,隨著溫度的升高,Ksp增大,說明CdS(s)Cd2+(aq)+S2-(aq)為吸熱過程,則溫度降低時(shí),q點(diǎn)對(duì)應(yīng)飽和溶液的溶解度下降,溶液中的c平(Cd2+)與c平(S2-)同時(shí)減小,會(huì)沿qp線向p點(diǎn)方向移動(dòng),D項(xiàng)正確。
4.D　解析 根據(jù)圖像,往ZnCl2溶液中加入過量NaOH溶液,Zn2+最終以[Zn(OH)4]2-的形式存在,故離子方程式為Zn2++4OH-[Zn(OH)4]2-,A項(xiàng)正確;控制溶液的pH在8.0~12.0之間時(shí),可以將該廢液中的Zn2+完全沉淀,B項(xiàng)正確;由a點(diǎn)可知pH=7.0即c平(OH-)=10-7 mol·L-1時(shí),lg c平(Zn2+)=-3.0,即c平(Zn2+)=10-3 mol·L-1,則
Ksp[Zn(OH)2]=c平(Zn2+)·(OH-)=10-3 mol·L-1×(10-7 mol·L-1)2=10-17 mol3·L-3。pH=8.0即c平(OH-)=10-6 mol·L-1時(shí),c平(Zn2+)= mol·L-1=10-5 mol·L-1,pH=12.0即c平(OH-)=10-2 mol·L-1時(shí),c平(Zn2+)= mol·L-1=10-13 mol·L-1,故兩種廢液中Zn2+濃度之比為=108,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.B　解析 BaCO3、BaSO4均為難溶物,Ksp(BaSO4)6.C　解析 pA=-lg c(A),則c平(A)=10-pA mol·L-1,故pA越大,c平(A)越小,所以平衡曲線右上方為不飽和溶液,平衡曲線左下方為過飽和溶液。a點(diǎn)為ZnS的不飽和溶液,沒有ZnS沉淀析出,A項(xiàng)正確。MnS的溶解度大于ZnS,向MnCl2溶液中加入MnS固體,可以促使平衡MnS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Mn2+(aq)向右移動(dòng),即MnS轉(zhuǎn)化為更難溶的ZnS,達(dá)到除去Zn2+的目的,B項(xiàng)正確。向CuS懸濁液中加入少量水,平衡向CuS溶解的方向移動(dòng),由于懸濁液中存在CuS固體,溶液依然是飽和的,所以c平(S2-)不變,C項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)pS2-=0,pMn2+=15,即c平(S2-)=1 mol·L-1時(shí),c平(Mn2+)=10-15 mol·L-1,Ksp(MnS)=c平(Mn2+)·c平(S2-)=10-15 mol2·L-2;當(dāng)pS2-=25,pCu2+=10,即c平(S2-)=10-25 mol·L-1時(shí),c平(Cu2+)=10-10 mol·L-1,Ksp(CuS)=c平(Cu2+)·c平(S2-)=10-35 mol2·L-2;CuS和MnS共存的懸濁液中,=10-20,D項(xiàng)正確。
7.C　解析 由點(diǎn)a(2,2.5)可知,此時(shí)pH=2,pOH=12,則Ksp[Fe(OH)3]=c平(Fe3+)·(OH-)=10-2.5×10-12×3 mol4·L-4=10-38.5 mol4·L-4,故A錯(cuò)誤;由點(diǎn)(5,6)可知,此時(shí)pH=5,pOH=9,則Ksp[Al(OH)3]=c平(Al3+)·(OH-)=10-6×10-9×3 mol4·L-4=10-33 mol4·L-4,pH=4時(shí)Al(OH)3的溶解度為 mol·L-1=10-3 mol·L-1,故B錯(cuò)誤;由圖可知,當(dāng)Fe3+完全沉淀時(shí),Al3+尚未開始沉淀,可通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法分步沉淀Al3+和Fe3+,故C正確;由圖可知,Al3+沉淀完全時(shí),c平(Al3+)≤10-5 mol·L-1,pM≥5,此時(shí)pH約為4.7,在此pH下Cu2+剛開始沉淀的濃度為0.1 mol·L-1,而題中c平(Cu2+)=0.2 mol·L-1>0.1 mol·L-1,則Al3+、Cu2+會(huì)同時(shí)沉淀,故D錯(cuò)誤。
8.AC　解析 Ag2CrO4的沉淀溶解平衡為Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+Cr(aq),根據(jù)圖像曲線上的數(shù)據(jù)結(jié)合溶度積常數(shù)概念計(jì)算得到Ksp(Ag2CrO4)=(Ag+)·c平(Cr)=(10-3 mol·L-1)2×10-6 mol·L-1=1×10-12 mol3·L-3,A正確;在Ag2CrO4飽和溶液中加入K2CrO4固體,可使沉淀溶解平衡逆向移動(dòng),則溶液中c(Cr)增大,c(Ag+)減小,不可能由Y點(diǎn)到X點(diǎn),B錯(cuò)誤;在t ℃時(shí),Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+Cr(aq)的平衡常數(shù)K==
=2.5×107 L·mol-1,C正確;混合溶液中c平(Cl-)=0.01 mol·L-1,c平(Cr)=0.01 mol·L-1,向其中滴加0.01 mol·L-1AgNO3溶液,開始生成AgCl沉淀時(shí)所需c(Ag+)= mol·L-1=2×10-8 mol·L-1,開始生成Ag2CrO4沉淀時(shí)所需c(Ag+)= mol·L-1=10-5 mol·L-1>2×10-8 mol·L-1,故先析出氯化銀沉淀,D錯(cuò)誤。
9.C　解析 由圖可知pH=4,即c平(H+)=10×10-5 mol·L-1時(shí),(M+)=7.5×10-8 mol2·L-2,c平(M+)= mol·L-1=×10-4 mol·L-1<3.0×10-4 mol·L-1,A項(xiàng)正確;MA的飽和溶液中,M+不發(fā)生水解,A-發(fā)生水解,其飽和溶液呈堿性,當(dāng)溶液pH=7時(shí),需要加酸調(diào)節(jié),即還有其他酸根離子存在,C項(xiàng)錯(cuò)誤;溶液中c平(M+)=c平(HA)+c平(A-),Ka(HA)=。將c平(H+)=10×10-5 mol·L-1時(shí),(M+)=7.5×10-8 mol2·L-2和c平(H+)=20×10-5 mol·L-1時(shí),(M+)=10.0×10-8 mol2·L-2,代入上述計(jì)算式,解得Ksp(MA)=5.0×10-8 mol2·L-2,Ka(HA)=2.0×10-4 mol·L-1,B、D項(xiàng)正確。
10.AC　解析 Ksp(PbCO3)=c平(Pb2+)·c平(C),則lg c平(Pb2+)=lg[Ksp(PbCO3)]-lg c(C),同理lg c(Pb2+)=lg[Ksp(PbI2)]-2lgc(I-),則圖像L1對(duì)應(yīng)的是-lg c(Pb2+)與-lg c(I-)的關(guān)系變化,圖像L2對(duì)應(yīng)的是-lg c(Pb2+)與-lg c(C)的關(guān)系變化,則Ksp(PbCO3)=c(Pb2+)·c(C)=1.0×10-13.1 mol2·L-2,數(shù)量級(jí)為10-14,故A正確,C正確;離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)值越小,則離子濃度越大,p點(diǎn)位于L2的左下方,則對(duì)應(yīng)PbCO3溶液為過飽和溶液,故B錯(cuò)誤;Ksp(PbCO3)=1.0×10-13.1 mol2·L-2,Ksp(PbI2)=c平(Pb2+)·(I-)=1.0×10-8 mol3·L-3,c平(C)和c平(I-)均為1 mol·L-1,形成PbCO3飽和溶液時(shí),c(Pb2+)= mol·L-1=10-13.1 mol·L-1,形成PbI2飽和溶液時(shí),c(Pb2+)=10-8 mol·L-1,則生成PbCO3沉淀需要的Pb2+的濃度更小,故先生成白色沉淀,故D錯(cuò)誤。
11.BD　解析 由元素M的氫氧化物M(OH)2(s)在水中的溶解反應(yīng)為M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq)①,M(OH)2(s)+2OH-(aq)[M(OH)4]2-(aq)②,可知在酸性較強(qiáng)的情況下反應(yīng)①正向移動(dòng),反應(yīng)②逆向移動(dòng),則在酸性較強(qiáng)時(shí)M2+濃度大,堿性較強(qiáng)時(shí)[M(OH)4]2-濃度大,由分析可知曲線①代表-lg c平(M2+)與pH的關(guān)系,故A正確;M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq),Ksp=c平(M2+)·(OH-),由題圖可知,在pH=7.0時(shí),-lg c(M2+)=3.0,c(M2+)=10-3 mol·L-1,則c平(OH-)==10-7 mol·L-1,Ksp=c平(M2+)·(OH-)=10-3×(10-7)2 mol3·L-3=10-17 mol3·L-3,故B錯(cuò)誤;由圖像可知在pH=9時(shí)[M(OH)4]2-和M2+含量極低,主要以M(OH)2(s)形式存在,故C正確;由曲線②可知,c平([M(OH)4]2-)=0.1 mol·L-1,即-lg c=1.0,則pH≈14.5,則c平(OH-)=100.5 mol·L-1>3 mol·L-1>0.4 mol·L-1,因此加入等體積0.4 mol·L-1的鹽酸后,c平(OH-)減小,鹽酸的量不能使M(OH)2溶解,所以體系中M不可能主要以M2+存在,D錯(cuò)誤。
12.答案 (1)Cu2+　(2)B　(3)不能　Co2+和Ni2+沉淀的pH范圍相差太小　(4)Cu(OH)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O　(5)B
解析 (1)據(jù)圖知pH=4~5時(shí),Cu2+開始沉淀為Cu(OH)2,因此pH=3時(shí),銅元素主要以Cu2+形式存在。
(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3+,即要保證Fe3+完全沉淀,而Cu2+還未沉淀,據(jù)圖知pH應(yīng)為4左右。
(3)據(jù)圖知,Co2+和Ni2+沉淀的pH范圍相差太小,無法通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2+。
(5)若在廢水中加入過量的NaOH、Na2S,仍會(huì)污染環(huán)境。對(duì)于FeS,其溶度積遠(yuǎn)大于CuS、PbS、HgS,因此應(yīng)用沉淀轉(zhuǎn)化法可除去廢水中的Cu2+、Pb2+、Hg2+,且因FeS也難溶,不會(huì)引入新的雜質(zhì)。
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