2021届一轮复习鲁科版沉淀溶解平衡作业

2021届一轮复习鲁科版沉淀溶解平衡作业

沉淀溶解平衡 基础巩固 ‎1.(2019福建惠安惠南中学高三期中)下列说法正确的是(　　)‎ A.常温下向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp的值变大 B.用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗AgCl小 C.在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,[Ba2+]增大 D.物质的溶解度都随温度的升高而增加,物质的溶解都是吸热的 答案B 解析常温下向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,沉淀溶解平衡逆向移动,但是由于温度不变,所以Ksp的值不变,A项错误;用稀盐酸洗涤AgCl沉淀时由于沉淀溶解平衡逆向移动,所以溶解消耗的AgCl比用水洗涤损耗的AgCl小,B项正确;在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体,由于[SO‎4‎‎2-‎]增大,所以沉淀溶解平衡逆向移动,使溶液中的[Ba2+]减小,C项错误;大多数物质的溶解度随温度的升高而增加,说明多数物质的溶解是吸热的,只有少数物质溶解度随温度的降低而增大,这类物质的溶解是放热的,D项错误。‎ ‎2.可溶性钡盐有毒,医院中常用硫酸钡这种钡盐作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时,除催吐外,还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知室温下,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9 mol2·L-2,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10 mol2·L-2。下列推断正确的是(　　)‎ A.不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)　‎ B.抢救钡离子中毒患者时,若没有硫酸钠,可以用碳酸钠溶液代替 C.若误饮[Ba2+]=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒 D.可以用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃 答案D 解析因胃酸可与CO‎3‎‎2-‎反应生成水和二氧化碳,使溶液中CO‎3‎‎2-‎浓度降低,从而使平衡BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO‎3‎‎2-‎(aq)向溶解方向移动,使Ba2+浓度增大,会造成人体中毒,与Ksp大小无关,故A项错误;BaCO3能溶于胃酸,起不到解毒的作用,故B项错误;[Ba2+]=1.0×10-5 mol·L-1的溶液钡离子浓度很小,‎ 不会引起钡离子中毒,故C项错误;用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃,反应后[Ba2+]=‎1.1×1‎‎0‎‎-10‎‎0.36‎ mol·L-1,浓度很小,可起到解毒的作用,故D项正确。‎ ‎3.工业上采用湿法炼锌过程中,以ZnSO4为主要成分的浸出液中,含有Fe3+、Fe2+、Cu2+、Cl-等杂质,这些杂质对锌的电解工序有妨碍,必须事先除去。‎ 现有下列试剂可供选择:①酸性KMnO4溶液　②NaOH溶液　③ZnO　④H2O2溶液　⑤Zn　⑥Fe　⑦AgNO3‎ ‎⑧Ag2SO4‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.用酸性KMnO4溶液将Fe2+氧化成Fe3+,再转化为Fe(OH)3沉淀除去 B.用ZnO调节浸出液的酸碱性,可使某些离子形成氢氧化物沉淀 C.在实际生产过程中,加入Ag2SO4可除去Cl-,是利用了沉淀转化的原理 D.也可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性 答案A 解析用酸性KMnO4溶液氧化Fe2+时,会引入K+、Mn2+等新的杂质,这些离子在后续反应中难以除去。生产中应该使用H2O2溶液氧化Fe2+,然后加入ZnO或ZnCO3调节溶液的pH,使Fe3+等离子形成沉淀。‎ ‎4.25 ℃时,Ksp(FeS)=6.3×10-18 mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36 mol2·L-2,Ksp(ZnS)=1.3×10-24 mol2·L-2。下列有关说法中正确的是(　　)‎ A.25 ℃时,CuS的溶解度大于ZnS的溶解度 B.25 ℃时,饱和CuS溶液中Cu2+的浓度为1.3×10-36 mol·L-1　　‎ C.向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S,只有FeS沉淀生成 D.ZnS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Zn2+(aq)的平衡常数为1.0×1012‎ 答案D 解析A项中,三种物质均为AB型化合物,CuS的溶度积最小,因而溶解度最小;B项中,[Cu2+]=Ksp‎(CuS)‎‎=‎‎1.3‎×10-18 mol·L-1;C项中,Ksp(FeS)>Ksp(ZnS),应首先生成ZnS沉淀;D项中,K=‎[Zn‎2+‎]‎‎[Cu‎2+‎]‎‎=Ksp‎(ZnS)‎Ksp‎(CuS)‎=‎‎1.3×1‎‎0‎‎-24‎‎1.3×1‎‎0‎‎-36‎=1.0×1012。‎ ‎5.已知25 ℃时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12 mol3·L-3。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,测得溶液的pH=13,下列说法不正确的是(　　)‎ A.所得溶液中的[H+]=10-13 mol·L-1‎ B.所得溶液中由水电离产生的[OH-]=10-13 mol·L-1‎ C.所得溶液中的[Mg2+]=5.6×10-10 mol·L-1‎ D.所加烧碱溶液的pH=13‎ 答案D 解析溶液的pH=13,则[H+]=10-13 mol·L-1,A项正确;溶液的pH=13,则[H+]=10-13 mol·L-1,溶液中只有水电离产生H+,水电离产生的H+浓度[H+]=10-13 mol·L-1,水电离产生的H+和OH-浓度相等,所以所得溶液中由水电离产生的[OH-]=10-13 mol·L-1,B项正确;[H+]=10-13 mol·L-1,则[OH-]=10-1 mol·L-1,由于Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12 mol3·L-3,所以所得溶液中的[Mg2+]=‎5.6×1‎‎0‎‎-12‎‎(1‎‎0‎‎-1‎‎)‎‎2‎ mol·L-1=5.6×10-10 mol·L-1,C项正确;向MgCl2溶液加入一定量的烧碱溶液,发生反应后溶液的pH=13,所以所加NaOH溶液的pH应大于13,D项错误。‎ ‎6.(2019湖北鄂州、黄冈高三模拟)某科研课题小组研究利用含H+、Na+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、SO‎4‎‎2-‎的工业废电解质溶液,制备高纯的ZnO、MnO2、Fe2O3,设计出如下实验流程:‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)加入双氧水的目的是　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)第一次调pH使Fe3+完全沉淀,写出反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)第二次调pH前,科研小组成员分析此时的溶液,得到相关数据如下表(表中金属离子沉淀完全时,其浓度为1×10-5 mol·L-1)。　‎ 浓度‎(mol·L‎-1‎)‎ 氢氧化物 的Ksp 开始沉 淀的pH 沉淀完 全的pH Zn2+‎ ‎0.12‎ ‎1.2×10-17‎ mol3·L-3‎ ‎6.0‎ ‎8.1‎ Mn2+‎ ‎0.10‎ ‎4.0×10-14‎ mol3·L-3‎ ‎7.8‎ ‎9.8‎ 为防止Mn2+也同时沉淀造成产品不纯,最终选择将溶液的pH控制为7,则此时溶液中Zn2+的沉淀率为　　　　　　,利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时,必然含有极其微量的　　　　　(以物质的化学式表示)。 ‎ ‎(4)已知常温下,Ksp(MnS)=3.0×10-14 mol2·L-2、Ksp(ZnS)=1.5×10-24 mol2·L-2。在除锌时发生沉淀转化的反应为MnS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Mn2+(aq),其平衡常数K=　　　　　　。 ‎ ‎(5)沉锰反应在酸性条件下完成,写出该反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案(1)将Fe2+氧化为Fe3+‎ ‎(2)Fe3++3OH-Fe(OH)3↓‎ ‎(3)99%　Fe2O3　(4)2×1010‎ ‎(5)Mn2++S2O‎8‎‎2-‎+2H2OMnO2↓+2SO‎4‎‎2-‎+4H+‎ 解析(1)加入双氧水的目的是将Fe2+氧化为Fe3+。‎ ‎(2)第一次调pH使Fe3+完全沉淀,其反应的离子方程式为Fe3++3OH-Fe(OH)3↓。‎ ‎(3)pH控制为7时[H+]=10-7 mol·L-1,[OH-]=10-7 mol·L-1,[Zn2+]=Ksp‎[OH‎-‎‎]‎‎2‎=1.2×10-3 mol·L-1,‎1.2×1‎‎0‎‎-3‎‎0.12‎×100%=1%,则Zn2+的沉淀率=1-1%=99%。第一次调pH使Fe3+完全沉淀时,有及其少量的Fe3+存在,所以利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时,必然含有极其微量的Fe2O3。‎ ‎(4)根据题意可知,MnS(s)Mn2+(aq)+S2-(aq)‎ Ksp(MnS)=3.0×10-14 mol2·L-2,ZnS(s)Zn2+(aq)+S2-(aq)　Ksp(ZnS)=1.5×10-24 mol2·L-2,在除锌时发生沉淀转化反应为MnS(s)+Zn2+(aq)ZnS(s)+Mn2+(aq),其平衡常数K=‎3.0×1‎‎0‎‎-14‎‎1.5×1‎‎0‎‎24‎=2×1010。‎ ‎(5)沉锰反应在酸性条件下完成,由生成物为MnO2可知Mn化合价升高,则S化合价下降,根据得失电子守恒配平反应的离子方程式为Mn2++S2O‎8‎‎2-‎+2H2OMnO2↓+2SO‎4‎‎2-‎+4H+。‎ 能力提升 ‎7.(2019四川成都七中高三模拟)已知298 K时,Fe(OH)2和Cu(OH)2的饱和溶液中,金属阳离子[-lg[M2+]]与溶液pH的变化关系如a、b所示,已知:该温度下Ksp[Cu(OH)2][Cu2+],离子浓度越大,-lg[M2+]值越小,所以b线表示Fe(OH)2饱和溶液中的变化关系,A错误;[Fe2+]∶[Cu2+]=Ksp‎[Fe(OH‎)‎‎2‎]‎Ksp‎[Cu(OH‎)‎‎2‎]‎‎=‎1‎‎0‎‎-15.1‎‎1‎‎0‎‎-19.7‎=‎‎1‎‎1‎‎0‎‎-4.6‎=104.6∶1,B正确;Ksp[Cu(OH)2]1,A项错误;Ksp(CaF2)只与温度有关,B项错误;由已知得Ksp(CaF2)≠‎1‎Ka‎(HF)‎,C项错误;两溶液混合后,[Ca2+]=0.1 mol·L-1,[F-]=Ka‎(HF)×[HF]‎=6×10-3mol·L-1,则Q=[F-]2[Ca2+]=3.6×10-6 mol3·L-3>Ksp(CaF2),故体系中有CaF2沉淀产生,D项正确。‎ ‎9.已知:pAg=-lg[Ag+]。Ksp(AgCl)=1×10-10 mol2·L-2,Ksp(AgI)=1×10-17 mol2·L-2。如图是向10 mL AgNO3溶液中加入0.1 mol·L-1 NaCl溶液时,溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积变化的图像(实线)。根据图像所得下列结论正确的是(　　)‎ A.原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L-1‎ B.图中x点表示溶液中[Ag+]=[Cl-]‎ C.图中x点的坐标为(10,5)‎ D.把NaCl溶液换成0.1 mol·L-1的NaI溶液,则图像在终点后变为虚线部分 答案B 解析起始时,pAg=0,即-lg[Ag+]=0,则[Ag+]=1 mol·L-1,A项错误;x点时pAg=5,则[Ag+]=1×10-5 mol·L-1,根据Ksp(AgCl)=[Ag+][Cl-]=1×10-10 mol2·L-2,可得[Cl-]=1×10-5 mol·L-1,B项正确;x点表示溶液中[Ag+]=[Cl-]=1×10-5 mol·L-1,说明Ag+沉淀完全,由A项分析可知原溶液中[Ag+]=1 mol·L-1,则消耗的n(NaCl)=n(Cl-)=n(AgCl)≈1 mol·L-1×0.01 L=0.01 mol,V(NaCl溶液)=‎0.01mol‎0.1mol·‎L‎-1‎=0.1 L=100 mL,故x点的坐标为(100,5),C项错误;Ksp(AgI)Ksp(ZnS)时才生成ZnS沉淀,即[S2-]>Ksp‎(ZnS)‎‎[Zn‎2+‎]‎‎=‎‎1.6×1‎‎0‎‎-24‎‎1.0×1‎‎0‎‎-5‎ mol·L-1=1.6×10-19mol·L-1,D项说法正确。‎ ‎11.软锰矿(主要成分为MnO2)可用于制备锰及其化合物。‎ ‎(1)早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn3O4,再利用铝热反应原理制得锰,该铝热反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示:‎ 下表为t ℃时,有关物质的pKsp(注:pKsp=-lg Ksp)。‎ 物质 Fe(OH)3‎ Cu(OH)2‎ Ca(OH)2‎ Mn(OH)2‎ CuS CaS MnS MnCO3‎ pKsp ‎37.4‎ ‎19.32‎ ‎5.26‎ ‎12.7‎ ‎35.2‎ ‎5.86‎ ‎12.6‎ ‎10.7‎ 软锰矿还原浸出的反应为12MnO2+C6H12O6+12H2SO412MnSO4+6CO2↑+18H2O ‎①该反应中,还原剂为　　　　　。写出一种能提高还原浸出速率的措施:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②滤液1的pH　　　　(填“>”“<”或“=”)MnSO4浸出液的pH。 ‎ ‎③加入MnF2的主要目的是除去　　　　(填“Ca2+”“Fe3+”或“Cu2+”)。 ‎ ‎(3)由MnSO4制取MnCO3。‎ 往MnSO4溶液中加入过量NH4HCO3溶液,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ‎ 若往MnSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液,还会产生Mn(OH)2,可能的原因是:MnCO3(s)+2OH-(aq)Mn(OH)2(s)+CO‎3‎‎2-‎(aq),t ℃时,计算该反应的平衡常数K=　　　　(填数值)。 ‎ 答案(1)8Al+3Mn3O44Al2O3+9Mn ‎(2)①C6H12O6　升高反应温度(或将软锰矿研细等其他合理答案)　②>　③Ca2+‎ ‎(3)Mn2++2HCO‎3‎‎-‎MnCO3↓+H2O+CO2↑　100 L·mol-1　‎ 解析(1)高温下,Al和Mn3O4发生铝热反应生成Mn,根据反应物、生成物及反应条件可知,反应的化学方程式为8Al+3Mn3O44Al2O3+9Mn。‎ ‎(2)软锰矿还原浸出得到硫酸锰溶液,说明浸取液为稀硫酸,同时溶液中还含有Ca2+、Fe3+、Cu2+等杂质,调节溶液的pH,Fe(OH)3的pKsp为37.4,与其他氢氧化物相比最大,调节pH可以将Fe(OH)3沉淀出来,向滤液中加入硫化铵,CuS的pKsp为35.2,可以将铜离子转化为硫化物沉淀,再加入MnF2,形成CaF2沉淀,除去Ca2+,最后将得到的含有锰离子的盐溶液电解,可以得到金属锰。①软锰矿还原浸出的反应为12MnO2+C6H12O6+12H2SO412MnSO4+6CO2↑+18H2O,该反应中,锰元素化合价由+4价变为+2价、碳元素化合价由0价变为+4价,失电子化合价升高的反应物是还原剂,所以C6H12O6为还原剂;反应物接触面积越大、温度越高反应速率越大,所以能提高还原浸出速率的措施是升高反应温度或将软锰矿研细等。②由软锰矿还原浸出的反应可知,MnSO4浸出液呈强酸性,而后调节pH将Fe(OH)3沉淀下来,过滤得到滤液1,则滤液1的pH>MnSO4浸出液的pH。③CaF2难溶于水,滤液2中主要含有Mn2+、Ca2+、NH‎4‎‎+‎、SO‎4‎‎2-‎,加入MnF2的目的是形成CaF2沉淀,除去Ca2+。‎ ‎(3)锰离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸锰沉淀、水和二氧化碳气体,离子方程式为Mn2++2HCO‎3‎‎-‎MnCO3↓+H2O+CO2↑;由MnCO3(s)+2OH-(aq)Mn(OH)2(s)+CO‎3‎‎2-‎(aq)可知,K=‎[CO‎3‎‎2-‎]‎‎[OH‎-‎‎]‎‎2‎‎=Ksp‎(MnCO‎3‎)‎‎[Mn‎2+‎]‎Ksp‎[Mn(OH‎)‎‎2‎]‎‎[Mn‎2+‎]‎=‎‎1‎‎0‎‎-10.7‎‎1‎‎0‎‎-12.7‎ L·mol-1=100 L·mol-1。‎ 拓展深化 ‎12.某含镍(NiO)废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质,用此废料提取NiSO4的工艺流程如图1所示:‎ 图1‎ 已知:①有关金属离子生成氢氧化物沉淀时溶液的pH如图2所示。‎ 图2‎ ‎②25 ℃时,NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5 mol·L-1。HF的电离常数Ka=7.2×10-4 mol·L-1,Ksp(MgF2)=7.4×10-11 mol3·L-3。‎ ‎(1)加Na2CO3调节溶液的pH至5,得到废渣2的主要成分是　　　　　　　(填化学式)。 ‎ ‎(2)Mg能与饱和NH4Cl溶液反应产生NH3,请用化学平衡移动原理加以解释:　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用必要的文字和离子方程式回答)。 ‎ ‎(3)25 ℃时,1 mol·L-1的NaF溶液中[OH-]=　　　　　　　　　　　(列出计算式即可) mol·L-1。NH4F溶液呈　　　　(填“酸性”“碱性”或“中性”)。 ‎ ‎(4)已知沉淀前溶液中[Mg2+]=1.85×10-3 mol·L-1,当除镁率达到99%时,溶液中[F-]=　　　　 mol·L-1。 ‎ 答案(1)Fe(OH)3、Al(OH)3‎ ‎(2)NH4Cl水解反应的方程式为NH‎4‎‎+‎+H2ONH3·H2O+H+,Mg与H+反应产生H2,使[H+]减小,促进水解平衡向右移动,生成的NH3·H2O部分分解产生NH3,总反应的离子方程式为Mg+2NH‎4‎‎+‎Mg2++2NH3↑+H2↑‎ ‎(3)‎1‎‎0‎‎-14‎‎7.2×1‎‎0‎‎-4‎　酸性　(4)2.0×10-3‎ 解析(1)酸浸液中的杂质金属离子有Fe2+、Al3+、Mg2+,H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+,调节溶液的pH为5,根据图2可知,Al3+、Fe3+都形成沉淀。‎ ‎(3)F-在溶液中发生水解反应F-+H2OHF+OH-,水解常数Kh=KWKa‎=‎‎[HF][OH‎-‎]‎‎[F‎-‎]‎,水解平衡时F-近似取1 mol·L-1,[HF]=[OH-],则[OH-]=‎1‎‎0‎‎-14‎‎7.2×1‎‎0‎‎-4‎ mol·L-1。根据电离常数可知,电离能力HF>NH3·H2O,故水解能力NH‎4‎‎+‎>F-,所以NH4F溶液呈酸性。‎ ‎(4)[Mg2+][F-]2=Ksp,沉淀后[Mg2+]=1.85×10-5 mol·L-1,则[F-]2=‎7.4×1‎‎0‎‎-11‎‎1.85×1‎‎0‎‎-5‎ mol2·L-2,解得[F-]=2.0×10-3 mol·L-1。　‎