高中化学第三章水溶液中的离子平衡4难溶电解质的溶解平衡同步检测含解析 人教版选修4
第四节 难溶电解质的溶解平衡
记一记
1.沉淀生成的主要方法有调节pH法和加沉淀剂法。
2．沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。
3．溶度积“三要素”：
(1)含义：难溶电解质溶液中离子浓度的幂之积。
(2)影响因素：Ksp只与温度有关。
(3)意义；Ksp反映难溶电解质的溶解能力，相同类型的难溶电解质，Ksp越小，溶解能力越小。
4．溶度积规则：
(1)当Qc>Ksp，有沉淀析出。
(2)当Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀和溶解处于平衡状态。
(3)当Qc
AgBr>AgI；而对于不同类型的物质，则不能直接比较，如Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶，需转化为溶解度进行比较。
3．已知不同金属离子在溶液中完全沉淀时，溶液的pH不同。
溶液中被沉淀的离子
Fe3＋
Cu2＋
完全生成氢氧化物沉淀时溶液的pH
≥3.7
≥4.4
据信息分析除去CuCl2中的FeCl3应选什么试剂，原理是什么？
[提示] 因FeCl3发生水解反应：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，故可选择CuO或CuCO3，消耗Fe3＋水解生成的H＋，调节溶液pH于3.7～4.4之间，从而促进Fe3＋完全以Fe(OH)3形式沉淀出来，并通过过滤除去Fe(OH)3及过量的CuO或CuCO3。
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4．已知溶度积Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgBr)＝5.0×10－13，现将AgCl与AgBr的饱和溶液等体积混合。能否有沉淀析出，若有沉淀析出，可能是什么？
[提示] 有，应是AgBr。因为AgBr的溶度积小，两种饱和溶液等体积混合后，相对于AgCl溶液Ag＋浓度减小了，而相对AgBr溶液，Ag＋浓度增大了，使AgBr(s)Ag＋(aq)＋Br－(aq)平衡左移，所以应有AgBr沉淀析出。
判一判
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)反应方程式AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl(aq)和AgCl===Ag＋＋Cl所表示的意义相同。(×)
(2)降低温度，饱和溶液中一定会有晶体析出。(×)
(3)只有当溶液中的离子浓度是0时，才能说明沉淀达到完全。(×)
(4)升高温度Ca(OH)2的溶解平衡Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)向左移动。(√)
(5)在AgCl悬浊液中加入饱和NaBr溶液有AgBr沉淀析出。(√)
(6)除去溶液中的SO，用钙盐不如用钡盐好。(√)
(7)除去锅炉中水垢中的CaSO4应加入适量的Na2CO3，待CaSO4完全转化为CaCO3后，再加酸处理。(√)
(8)Ksp只与难溶电解质的性质有关与其它条件无关。(×)
(9)不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为溶解程度大小的判断依据。(√)
(10)除去CuCH2中FeCl3可加NaOH溶液。(×)
练一练
1.[2019·南京高二月考]把Ca(OH)2放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋＋2OH－，下列说法正确的是( )
A．恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高
B．给溶液加热，溶液的pH升高
C．向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加
D．向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变
答案：C
2．[2019·广州高二质检]在有固态CaCO3存在的饱和溶液中，存在着如下平衡CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，加入下列溶液能使CaCO3质量增加的是( )
A．CaCl2溶液 B．KNO3溶液
C．NH4Cl溶液 D．NaCl溶液
答案：A
3．[2019·武汉高二调研]下列说法不正确的是( )
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A．Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关
B．由于Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)，所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀
C．其他条件不变，离子浓度改变时，Ksp不变
D．两种难溶电解质作比较时，Ksp小的溶解度一定小
答案：D
4．[2019·长沙高二检测]已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9×10－11。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO，浓度均为0.01 mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A．Cl－、Br－、CrO B．CrO、Br－、Cl－
C．Br－、Cl－、CrO D．Br－、CrO、Cl－
答案：C
知识点一 沉淀溶解平衡及其影响因素
1.下列有关AgCl沉淀溶解平衡的说法中正确的是( )
A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行，但速率相等
B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－
C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度减小
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
解析：沉淀溶解平衡是动态平衡，正、逆反应速率(或沉淀的生成、溶解速率)相等且大于0，A正确；难溶不等于不溶，溶解的AgCl能完全电离出Ag＋和Cl－，只是它们的浓度很小，B错误；通常难溶电解质的溶解度随温度升高而增大(氢氧化钙等除外)，C错误；加入NaCl固体，增大Cl浓度，使AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)溶解平衡逆向移动，析出AgCl沉淀，因此溶解的AgCl减少，D错误。
答案：A
2．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．加水
解析：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加MgSO4固体使该溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变大；加HCl溶液使该溶解平衡右移，Mg(OH)2固体减少，c(Mg2＋)变大；加NaOH固体使该溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变小。
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答案：D
知识点二 沉淀的生成、溶解与转化
3.[2019·黑龙江哈尔滨三中高二期中]25 ℃时，已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgBr)＝7.8×10－13。现向等浓度NaCl和NaBr的混合溶液中逐滴加入稀AgNO3溶液，先沉淀的是( )
A．AgCl B．AgBr C．同时沉淀 D．无法判断
解析：由于25 ℃时，Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)，等浓度的NaCl和NaBr混合溶液中逐滴加入稀AgNO3溶液，先达到AgBr的溶度积，故先析出AgBr沉淀，B项正确。
答案：B
4．[2019·湖南师大附中高二期中]向10 mL NaCl溶液中滴加1滴硝酸银溶液，出现白色沉淀，继续滴加1滴碘化钾溶液，沉淀转化为黄色，再滴入1滴硫化钠溶液，沉淀又转化为黑色，已知上述溶液的物质的量浓度均为0.1 mol·L－1，则沉淀的溶解度大小关系为( )
A．AgCl>AgI>Ag2S B．AgCl>Ag2S>AgI
C．Ag2S>AgI>AgCl D．无法判断
解析：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。向10 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀AgCl，继续滴加一滴KI溶液，沉淀转化为黄色的Agl，再滴加一滴Na2S溶液，沉淀又转化为黑色的Ag2S，根据上述沉淀转化过程可知，沉淀溶解度大小关系为AgCl>AgI>Ag2S，A项正确。
答案：A
知识点三 溶度积及应用
5.[2019·江西临川一中高二期中]已知：25 ℃时，CaCO3的Ksp＝2.8×10－9，现将浓度为2×10－4 mol·L－1的Na2CO3溶液与某浓度CaCl2溶液等体积混合，若要产生沉淀，则所用CaCl2溶液的浓度至少应大于( )
A．2.8×10－2 mol·L－1 B．5.6×10－5 mol·L－1
C．2.8×10－5 mol·LL－1 D．1.4×10－5 mol·L－1
解析：Na2CO3溶液的浓度为2×10－4 mol·L－1，某浓度CaCl2溶液等体积混合后溶液中c(CO)＝1×10－4 mol·L－1，根据Ksp＝c(CO)·c(Ca2＋)＝2.8×10－9可知，若要产生沉淀，混合后溶液中c(Ca2＋)≥ mol·L－1＝2.8×10－5，故将溶液等体积混合前，原CaCl2溶液的最小浓度为2×28×10－5 mol·L－1＝5.6×10－5 mol·L－1，故B正确。
答案：B
6．已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9×1011。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO，浓度均为0.010 mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L
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－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A．Cl－、Br－、CrO B．CrO、Br－、Cl－
C．Br－、Cl－、CrO D．Br－、CrO、Cl－
解析：设Cl－、Br－、CrO刚开始产生沉淀时，银离子的浓度分别为x mol·L－1、y mol·L－1、z mol·L－1，滴加少量AgNO3溶液时，对原溶液中阴离子浓度几乎无影响，则根据Ksp可得：0.01x＝1.56×10－10,0.01y＝7.7×10－13,0.01z2＝9×10－11，可分别解出x＝1.56×10－8，y＝7.7×10－11，z＝3×10－4.5，可知y”“<”或“＝”)，T2温度时Ksp(BaSO4)＝________。
(2)根据T1温度时BaSO4的沉淀溶解平衡曲线，判断下列说法正确的是________(填序号)。
A．加入Na2SO4固体可由a点变为b点
B．T1温度下，在T1曲线上方区域(不含曲线)的任意一点时，均有BaSO4沉淀生成
C．蒸发溶剂可能由d点变为T1曲线上a、b之间(不含a、b的某一点
D．升温可由b点变为d点
(3)T2时，现有0.2 mol的BaSO4沉淀，每次用1 L饱和Na2CO3溶液(浓度为1.7 mol·L－1)处理。若使BaSO4中的SO全部转化到溶液中，需要反复处理________次。[提示：BaSO4(s)＋CO(aq)BaCO3(s)＋SO2－”4(aq) K＝；Ksp(BaCO3)＝1.19×10－7]
解析：
(1)温度越高BaSO4的溶解度越大，T1温度下BaSO4的离子积较小，所以T1④>③>① B．①>②>④>③
C．①>②>③>④ D．③>②>④>①
解析：根据溶液中银离子或氯离子浓度的大小比较氯化银在该溶液中所能溶解的物质的量，银离子或氧离子浓度越小，氯化银所能溶解的物质的量越大。①蒸馏水中银离子或氯离子浓度为0；②0.03 mol·L－1盐酸中氯离子浓度为0.03 mol·L－1；③0.05 mol·L－1 AgNO3溶液中银离子浓度为0.05 mol·L－1；④0.02 mol·L－1 CaCl2溶液中氯离子浓度为0.04
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mol·L－1，所以氯化银所能溶解的物质的量由大到小的顺序为①>②>④>③，B项正确。
答案：B
3．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)。下列有关叙述中正确的是( )
①MnS的Ksp大于CuS的Ksp
②达到平衡时c(Mn2＋)＝c(Cu2＋)
③溶液中加入少量Na2S固体后，溶液中c(Cu2＋)、c(Mn2＋)保持不变
④该反应平，衡常数K＝
A．①④ B．②③ C．①②③ D．②③④
解析：组成相似的电解质，溶度积大的电解质容易转化为溶度积小的电解质，所以MnS的Ksp比CuS的Ksp大，故①正确；该反应达到平衡时各离子的浓度保持不变，但不一定相等，故②错误；溶液中加入少量Na2S固体后，溶液中c(S2－)增大，由于温度不变，溶度积不变，c(Cu2＋)、c(Mn2＋)均减小，故③错误；反应的平衡常数K＝＝＝，故④正确。
答案：A
4．下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A．Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度
B．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，氯化银的Ksp增大
C．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入碘化钾固体，氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D．在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中，通入CO2气体，溶解平衡不移动
解析：A项，通过溶度积比较溶解度的大小时，物质的类型必须相同，AB2与CD类型不同，不能比较，错误；B项，溶度积与温度有关，与物质的量浓度无关，错误；C项，碘化银的溶解度更小，由溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现，正确；D项，在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中通入CO2气体，会生成可溶性Ca(HCO3)，错误。
答案：C
5．[2019·山东师大附中高二期中]25 ℃时，Ksp(BaSO4)＝1×10－10，Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9。若溶液中某离子浓度小于等于1×10－5 mol·L－1，可视为该离子已沉淀完全，则在该温度下，下列说法不正确的是( )
A．Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，所以BaSO4比BaCO3溶解度更小
B．若误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的溶液，会引起Ba2＋中毒
C．向同浓度的Na2SO4和Na2CO3的混合液中滴加BaCl2溶液，BaSO3先析出
D．在将BaSO4固体溶于水所得的饱和溶液中，c(SO)＝1.0×10－5 mol·L－1
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解析：BaCO3与BaSO4组成形式相似，且Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)、故BaSO4比BaCO3溶解度更小，A正确；钡餐为硫酸锹的悬浊液，水中溶解的BaSO4达到饱和，此时c(Ba2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，饮用钡餐不会引起中毒，故若误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的溶液，不会引起钡离子中毒，B错误；向同浓度的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中滴加BaCl2溶液，由于BaCO3与BaSO4组成形式栩似，且Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，故BaSO4开始沉淀时所需Ba2＋浓度更小，BaSO4先析出，C正确；在将BaSO4固体溶于水所得的饱和溶液中，Qc＝Ksp，则c(SO)＝c(Ba2＋)＝＝ mol·L－1＝1.0×10－5 mol·L－1，D正确。
答案：B
6．[2019·黑龙江哈尔滨六中高二期末]已知某温度下，MnCO3、MnS的溶度积分别为2.0×10－11、5.0×10－14。下列推断不正确的是( )
A．碳酸锰的溶解度大于硫化锰的溶解度
B．碳酸锰转化成硫化锰的离子方程式为
MnCO3(s)＋S2－(aq)MnS(s)＋CO(aq)
C．碳酸锰转化成硫化锰的平衡常数K＝2.5×10－3
D．在含相同浓度的CO、S2－的溶液中滴加氯化锰溶液，先产生沉淀MnS
解析：碳酸锰和硫化锰的组成形式相似，溶度积：MnCO3>MnS，则碳酸锰的溶解度大于硫化锰的溶解度，故A正确；碳酸锰在水溶液中存在溶解平衡，当向溶液中加入硫离子时生成溶度积更小的硫化锰沉淀，使碳酸锰的溶解平衡右移，反应的离子方程式为MnCO3(s)＋S2－(aq)MnS(s)＋CO(aq)，故B正确；由B中分析可知，碳酸锰转化成硫化锰的平衡常数K＝＝·＝＝＝400，故C错误；MnS和MnCO3是同类型沉淀，可直接根据Ksp数值比较溶解性情况，Ksp数值小的优先产生沉淀，在含相同浓度的CO、S2－的溶液中滴加氯化锰溶液，由于Ksp(MnS)AgBr>AgI>Ag2S，故A项正确、B项错误；由于溶度积常数是温度常数，温度不变其值不变，C项正确；加入1滴硝酸银溶液后c(Cl－)可认为保持不变，即c(Cl－)＝1.8×10－6 mol·L－1，而AgNO3溶液相当于稀释100倍，故c(Ag＋)＝1×10－5 mol·L－1，c(Cl－)·c(Ag＋)＝1.8×10－111，A错误；Ksp只与温度有关，则Ksp(CaF2)只是温度的函数，与浓度无关，B错误；温度不变时，电离常数和溶度积常数均小变，Ka(HF)＝3.6×10－4，Ksp(CaF2)＝1.46×10－10，Ksp(HF)·Ksp(CaF2)≠1，C错误；两溶液混合后，钙离子浓度为0.1 mol·L－1，c(F－)＝＝6×10－3 mol·L－1，则Qc＝c(F－)·c(Ca2＋)＝(6×10－3)2×0.1＝3.6×10－6>Ksp(CaF2)，说明沉淀生成，D正确。
答案：D
9．常温下，取一定量的PbI2固体配成饱和溶液，t时刻改变某一条件，离子的浓度变化如图所示[注：第一次平衡时c(I－)＝2×10－3 mol·L－1，c(Pb2＋)＝1×10－3mol·L－1]，下列有关说法正确的是( )
A．常温下，PbI2的Ksp＝2×10－6
B．温度不变，向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液，PbI2的溶度积不变，Pb2＋浓度不变
C．常温下Ksp(PbS)＝8×10－28，向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液，PbI2(s)＋S2－(aq)PbS(s)＋2I－(aq)的化学平衡常数为5×1018
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D．t时刻改变的条件是升高温度，PbI2的Ksp增大
解析：由题给数据可得，Ksp(PbI2)＝c(Pb2＋)·c2(I－)＝1×10－3×(2×10－3)2＝4×10－9，A错误；由于硝酸铅是强电解质，完令电离产生Pb2＋，Pb2＋浓度增大，但温度不变，PbI2的溶度积不变，B错误；反应PbI2(s)＋S2－(aq)PbS(s)＋2I－(aq)的平衡常数K＝＝＝＝5×1018，C正确；t时刻若改变的条件是升高温度，c(Pb2＋、c(I－)应均呈增夫趋势，D错误。
答案：C
10．[2019·福建永春一中高二期末]一定温度下，金属硫化物的沉淀溶解平衡曲线如图所示。纵坐标p(Mn＋)表示－lg c(Mn＋)，横坐标p(S2－)表示－lg c(S2－)，下列说法不正确的是( )
A．该温度下，Ag2S的Ksp＝1.6×10－49
B．该温度下，溶解度的大小关系为NiS>SnS
C．SnS和NiS的饱和溶液中等＝104
D．向含有等物质的量浓度的Ag＋、Ni2＋、Sn2＋的溶液中加入饱和Na2S溶液，则析出沉淀的先后顺序为Ag2S、SnS、NiS
解析：由a(30,10－lg 4)可知，当c(S2－)＝10－30 mol·L－1时，c(Ag＋)＝10－10(10－lg 4) mol·L－1＝4×10－10 mol·L－1，Ksp(Ag2S)＝c2(Ag＋)·c(S2－)＝(4×10－10)2×10－30＝1.6×10－49，A正确；由SnS、NiS的沉淀溶解平衡曲线可知，当两条曲线表示的c(S2－)相同时，对应的c(Ni2＋)>c(Sn2＋)，由于SnS和NiS沉淀类制相同，则溶解度的大小关系为NiS>SnS，B正确；利用NiS的溶解平衡曲线上b点数据，则Ksp(NiS)＝c(Ni2＋)·c(S2－)＝10－6×10－15＝10－21，同理可得Ksp(SnS)＝c(Sn2＋)·c(S2－)＝10－25×100＝10－25，SnS和NliS的饱和溶液中＝＝＝10－4，C错误；假设溶液中Ag＋、Ni2＋与Sn2＋的浓度均为0.1 mol·L－1，分别生成Ag2S、NiS与SnS沉淀时，需要的c(S2－)分别为1.6×10－47 mol·L－1、10－20 mol·L－1、10－4 mol·L－1，因此生成沉淀的先后顺序为Ag2S、SnS与NiS，D正确。
答案：C
11．已知在25
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℃的水溶液中，AgX、AgY、AgZ均难溶于水，但存在溶解平衡。当达到平衡时，溶液中离子浓度的乘积是一个常数(此常数用Ksp表示)。
如：AgX(s)Ag＋(aq)＋X－(aq)
Ksp(AgX)＝c(Ag＋)·c(X－)＝1.8×10－10；
AgY(s)Ag＋(aq)＋Y－(aq)
Ksp(AgY)＝c(Ag＋)·c(Y－)＝1.0×10－12；
AgZ(s)Ag＋(aq)＋Z－(aq)
Ksp(AgZ)＝c(Ag＋)·c(Z－)＝8.7×10－17。
(1)根据以生信息，判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(用已被溶解的溶质的物质的量的浓度表示)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为__________________________________。
(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体，则c(Y－)将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在25 ℃时，若取0.188 g的AgY(相对分子质量为188)固体放入100 mL水中(忽略溶液体积的变化)，则溶液中Y－的物质的量浓度为
________________________________________________________________________。
(4)①由上述Ksp判断，在上述(3)的体系中，能否实现AgY向AgZ的转化，并简述理由：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②在上述(3)的体系中，能否实现AgY向AgX的转化？根据你的观点选答一项。
若不能，请简述理由：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
若能，则实现转化的必要条件是
________________________________________________________________________。
解析：
(1)AgX、AgY、AgZ三者组成相似，根据各物质的Ksp可知其溶解度S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)。
(2)由于AgY比AgX更难溶，则向AgY饱和溶液中加入AgX固体，会发生沉淀的转化：AgX(s)＋Y－(aq)AgY(s)＋X－(aq)，c(Y－)将减小。
(3)25 ℃时，Ksp(AgY)＝1.0×10－12，即溶液达到饱和时，c(Ag＋)＝c(Y－)＝1.0×10－6 mol·L－1，可知100 mL水溶解AgY的质量约为0.10 L×1.0×10－6 mol·L－1×188 g·mol－1＝1.88×10－5 g<0.188 g，即0.188 g AgY固体放入100 mL水中，形成AgY的饱和溶液且固体还有剩余，则溶液中c(Y－)＝1.0×10－6 mol·L－1。
(4)①由于Ksp(AgZ)Ksp(AgY)，但当c(X－)> mol·L－1＝1.8×10－4 mol·L－1时，也可实现AgY向AgX的转化。
答案：
(1)S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)
(2)减小
(3)1.0×10－6 mol·L－1
(4)①能。Ksp(AgY)＝1.0×10－12>Ksp(AgZ)＝8.7×10－17
②能。当溶液中c(X－)>1.8×10－4 mol·L－1时，可实现AgY向AgX的转化
12．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的目的，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度[S/(mol·L－1)]如图。
(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为________(填字母)。
A．<1 B．4左右 C．>6
(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是
________________________________________________________________________。
(4)要使Cu(OH)2沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水，生成[Cu(NH3)4]2＋，写出反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：
物质
FeS
MnS
CuS
PbS
HgS
ZnS
Ksp
6.3×10－18
2.5×10－13
1.3×10－36
3.4×10－28
6.4×10－53
1.6×10－24
某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，最适宜向此工业废水中加入过量的________(填字母)除去它们。
A．NaOH B．FeS C．Na2S
解析：(1)据图知pH＝4～5时，Cu2＋开始沉淀为Cu(OH)2，因此pH＝3时，主要以Cu2＋形式存在。(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，以保证Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋
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还未沉淀，据图知应控制溶液的pH为4左右。(3)据图知，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2＋。(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。(5)因为在FeS、CuS、PbS、HgS四种硫化物中只有FeS的溶度积最大，且与其他三种物质的溶度积差别较大，因此利用沉淀的转化可除去废水中的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，且因FeS也难溶，不会引入新的杂质。
答案：
(1)Cu2＋
(2)B
(3)不能 Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小
(4)Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O
(5)B
能力达标
13.以下是25 ℃时几种难溶电解质的溶解度：
难溶电解质
Mg(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
溶解度/g
9×10－4
1.7×10－6
1.5×10－4
3.0×10－9
在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子。例如：
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3＋，先将混合物溶于水，再加入一定量的试剂反应，过滤结晶即可；
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3＋，先将混合物溶于水，再加入足量的氢氧化镁，充分反应，过滤结晶即可；
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2＋，先将混合物溶于水，再加入一定量的H2O2，将Fe2＋氧化成Fe3＋，调节溶液的pH＝4，过滤结品即可。
请回答下列问题：
(1)上述三个除杂方案都能够达到很好的效果，Fe3＋、Fe2＋都被转化为________(填名称)而除去。
(2)①中加入的试剂应该选择________为宜，其因是
________________________________________________________________________。
(3)②中除去Fe3＋时所发生的总反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(4)下列与方案③相关的叙述中，正确的是________(填字母)。
A．H2O2是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质，不产生污染
B．将Fe2＋氧化为Fe3＋的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀难过滤
C．调节溶液pH＝4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
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D．Cu2＋可以大量存在于pH＝4的溶液中
E．在pH>4的溶液中Fe3＋一定不能大量存在
解析：①中为了不引入杂质离子，应加入氨水使Fe3＋沉淀，而不能用NaOH溶液。②中根据溶解度表可知Mg(OH)2能转化为Fe(OH)3，因此在MgCl2溶液中加入足量的Mg(OH)2可以除去杂质Fe3＋。③中利用高价阳离子Fe3＋极易水解的特点，据题意可知调节溶液的pH＝4可使Fe3＋沉淀完全，为了不引入新的杂质离子，因此可使用CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等来调节pH。
答案：(1)氢氧化铁 (2)氨水 不会引入新的杂质
(3)2Fe3＋(aq)＋3Mg(OH)2(s)===3Mg2＋(aq)＋2Fe(OH)3(s)
(4)ACDE
14．盐泥是氯碱工业中的废渣，主要成分是镁的硅酸盐和碳酸盐(含少量铁、铝、钙的盐)。实验室以盐泥为原料制取MgSO4·7H2O的实验过程如下：
已知：
①室温下Ksp[Mg(OH)2]＝6.0×10－12。
②在溶液中，Fe2＋、Fe3＋、Al3＋从开始沉淀到沉淀完全的pH范围依次为7.1～9.6、2.0～3.7、3.1～4.7。
③三种化合物的溶解度(S)随温度变化的曲线如图所示。
(1)在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2以及煮沸的目的是
________________________________________________________________________。
(2)若室温下的溶液中Mg2＋的浓度为6.0 mol·L－1，则溶液pH≥________才可能产生Mg(OH)2沉淀。
(3)由滤液I到滤液Ⅱ需先加入NaCl0调溶液pH约为5，再趁热过滤，则趁热过滤的目的是____________________，滤渣的主要成分是________。
(4)从滤液Ⅱ中获得MgSO4·7H2O晶体的卖验步骤依次为：
①向滤液Ⅱ中加入________；
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②过滤，得沉淀；
③________________________________________________________________________；
④蒸发浓缩，降温结晶；⑤过滤、洗涤得产品。
(5)若获得的MgSO4·7H2O的质量为24.6 g，则该盐泥中镁[以Mg(OH)2计]的百分含量约为________(MgSO4·7H2O的相对分子质量为246)。
解析：(1)加入稀硫酸可以使镁的硅酸盐或碳酸盐充分转化成Mg2＋。(2)由Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)可得，c(OH－)＝＝ mol·L－1＝10－6 mol·L－1，则c(H＋)＝10－8 mol·L－1，所以pH＝8。(3)加入NaClO，可以把Fe2＋氧化成Fe3＋，当pH大约为5时，Fe3＋、Al3＋转化成沉淀；根据溶解度曲线，温度较高时，CaSO4·2H2O的溶解度更小，所以滤渣的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3和CaSO4·2H2O。(4)使Mg2＋转化成MgSO4·7H2O的步骤为①加入NaOH溶液；②过滤得Mg(OH)2沉淀；③加入足量稀硫酸；④蒸发浓缩、降温结晶；⑤过滤、洗涤得产品。(5)根据镁元素守恒得该盐泥中镁的百分含量为×100%＝20.0%。
答案：
(1)提高Mg2＋的浸取率(其他合理答案均可)
(2)8
(3)温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底(或高温下CaSO4·2H2O溶解度小等合理答案均可) Al(OH)3、Fe(OH)3、CaSO4·2H2O
(4)NaOH溶液 向沉淀中加足量稀硫酸(合理答案均可)
(5)20.0%
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