高中化学选修4第3章第4节 难溶电解质的溶解平衡

高中化学选修4第3章第4节 难溶电解质的溶解平衡

2011-2012 学年高二化学选修 4（人教版）同步练习第三章 第四节 难溶电解质的溶解平衡 1. 下列说法中正确的是( ) A．饱和石灰水中加入一定量生石灰，温度明显升高，所得溶液的 pH 增大 B．AgCl 悬浊液中存在平衡：AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，往其中加入少量 NaCl 粉末，平衡向左移动，溶液中离子的总浓度会减小 C．AgCl 悬浊液中加入 KI 溶液，白色沉淀变成黄色，证明此条件下 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) D．硬水中含有较多的 Ca2＋、Mg2＋、HCO－ 3 、SO2－ 4 ，加热煮沸可以完全除去其中的 Ca2＋、Mg2＋ 解析：A 项中温度升高，Ca(OH)2 溶解度降低，碱性减弱，pH 减小，A 项错误；B 项中加入 NaCl， 虽然平衡左移，但加入了 NaCl 粉末会使溶液中离子的总浓度会增大，B 项错误；沉淀总是向溶解度 更小的方向转化，C 项中现象说明 AgI 的溶解度小于 AgCl，对于同类型(阴、阳离子个数分别相等) 的难溶物，Ksp 越小，溶解度越小，C 项正确；D 项加热煮沸，只能降低 Ca2＋、Mg2＋的浓度，而不可 能完全除去，D 项错误。 答案：C 2．下列说法正确的是( ) A．向 Na2SO4 溶液中加入过量 BaCl2 溶液，则 SO 2－ 4 沉淀完全，溶液中只含 Ba2＋、 Na＋和 Cl－，不含 SO2－ 4 B．Ksp 小的物质的溶解能力一定比 Ksp 大的物质的小 C．为减小洗涤过程中固体的损失，最好选用稀 H2SO4 代替 H2O 来洗涤 BaSO4 沉淀 D．洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好 解析：生成 BaSO4 沉淀后的溶液中仍然存在 Ba2＋和 SO2－ 4 ，因为有 BaSO4 的沉淀溶解平衡存在，A 不 正确；同类型物质的 Ksp 数值越小，溶解能力越小，不同类型的物质则不能直接比较，B 不正确。从 减小 BaSO4 沉淀损失的角度而言，用稀 H2SO4 洗涤效果好，因为 H2SO4 可以抑制 BaSO4 的溶解，C 正确。洗涤沉淀一般 2～3 次即可，次数过多会使沉淀溶解而减少。 答案：C 3 ． 硫 酸 锶 (SrSO4) 在 水 中 的 沉 淀 溶 解 平 衡 曲 线 如 下 图 所 示 。 下 列 说 法 正 确 的 是 ( ) A．温度一定时，Ksp(SrSO4)随 c(SO2－ 4 )的增大而减小 B．三个不同温度中，313 K 时 Ksp(SrSO4)最大 C．283 K 时，图中 a 点对应的溶液是饱和溶液 D．283 K 下的 SrSO4 饱和溶液升温到 363 K 后变为不饱和溶液 解析：A 项，Ksp 只与温度有关，与浓度的大小无关；283 K 时对比线上所有的点为饱和溶液，而 a 点在此温度下是不饱和溶液。D 项，283 K 下的 SrSO4 饱和溶液升温到 363 K 后，因 363 K 时的 Ksp 小于 283 K 时的 Ksp，故溶液变为过饱和溶液。 答案：B 4．往含 I－和 Cl－的稀溶液中滴入 AgNO3 溶液，沉淀的质量与加入 AgNO3 溶液体积的关系如右图所示。 则原溶液中 c(I－)/c(Cl－)的比值为( ) A．(V2－V1)/V1 B．V1/V2 C．V1/(V2－V1) D．V2/V1 解析：根据 I－＋Ag＋===AgI↓(黄色)，Cl－＋Ag＋===AgCl↓(白色)，结合图示，可知 I－、Cl－消耗 AgNO3 溶液的体积分别为 V1、(V2－V1)，因此在原溶液中 c(I－)/c(Cl－)＝V1/(V2－V1)。 答案：C 5．已知 AgCl 为难溶于水和酸的白色固体，Ag2S 为难溶于水和酸的黑色固体。向 AgCl 和水形成的悬浊 液中加入足量的 Na2S 溶液并振荡，结果白色固体完全转化为黑色固体： (1)写出白色固体转化为黑色固体的离子方程式： ________________________________________________________________________。 (2)简要说明白色固体转化为黑色固体的原因。 解析：由于 AgCl 的溶解度远大于 Ag2S 的溶解度，即 Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)，当在 AgCl 与水的悬浊 液中加入 Na2S(aq)时，对 Ag2S 来说 Qc>Ksp，所以 2Ag＋＋S2－===Ag2S↓，使 AgCl(s) Ag＋＋Cl－ 溶解平衡向右移动，最终转化成 Ag2S。 答案：(1)2AgCl＋S2－===Ag2S＋2Cl－ (2)因为 Ag2S 的溶解度比 AgCl 的溶解度小，根据平衡移动原理，沉淀溶解平衡向离子浓度减小的方 向移动 6. 与 c(H＋)·c(OH－)＝Kw 类似，FeS 饱和溶液中存在：FeS(s) Fe2＋(aq)＋S2－(aq)， c(Fe2＋)·c(S2－)＝Ksp。常温下 Ksp＝8.1×10－17。 (1)理论上 FeS 的溶解度为____________________________________________。 (2)又知 FeS 饱和溶液中 c(H＋)与 c(S2－)之间存在以下限量关系：[c(H＋)]2·c(S2－)＝1.0×10－22，为了使 溶液中 c(Fe2＋)达到 1 mol/L，现将适量 FeS 投入其饱和溶液中，应调节溶液中的 c(H＋)为______。 解析：(1)由 FeS(s) Fe2＋(aq)＋S2－(aq) c(Fe2＋)＝ Ksp＝ 8.1×10－17＝9×10－9 mol·L－1 即 1 L 溶液中可溶解 9×10－9 mol 的 FeS(令所得溶液的密度为 1 g·cm－3) 由(100 g＋S)∶S＝1 000 g∶(9×10－9×88)g 所以 S＝7.92×10－8 g (2)c(Fe2＋)＝1 mol·L－1，则 c(S2－)＝ Ksp c(Fe2＋) ＝8.1×10－17 1 mol·L－1 ＝8.1×10－17mol·L－1，c(H＋)＝ 1.0×10－22 8.1×10－17 ＝1.11×10－3 mol·L－1。 答案：(1)7.92×10－8 g (2)1.11×10－3 mol·L－1 一、选择题 1．有关 AgCl 沉淀的溶解平衡说法正确的是( ) A．AgCl 沉淀生成和沉淀溶解不断进行，但速率为 0 B．AgCl 难溶于水，溶液中没有 Ag＋和 Cl－ C．升高温度，AgCl 沉淀的溶解度增大 D．向 AgCl 沉淀中加入 NaCl 固体，AgCl 沉淀的溶解度不变 解析：溶解平衡为动态平衡，是沉淀生成的速率和沉淀溶解的速率达到相等而并非速率为 0 的状态， 物质的难溶是相对的，因此 AgCl 溶液中 Ag＋、Cl－非常少，向 AgCl 沉淀中加 NaCl，增大 c(Cl－)， 使平衡向逆方向移动，则溶解度减小。 答案：C 2．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( ) A．反应开始时，溶液中各离子浓度相等 B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等 C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变 D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解 解析：本题考查了沉淀溶解平衡的建立与特征。A 项：反应开始时，各离子的浓度没有必然的关系。 B 项正确。C 项沉淀溶解达到平衡时溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等。D 项：沉淀溶 解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，由于固体的浓度为常数，故平衡不发生移动。 答案：B 3．一定温度下，在氢氧化钡的悬浊液中，存在氢氧化钡固体与其电离的离子间的溶解平衡关系： Ba(OH)2(s) Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)。向此种悬浊液中加入少量的氧化钡粉末，下列叙述正确的是 ( ) A．溶液中钡离子数目减小 B．溶液中钡离子浓度减小 C．溶液中氢氧根离子浓度增大 D．pH 减小 解析：在 Ba(OH)2 悬浊液中，加入 BaO 粉末，使溶液中水量减少，部分 Ba2＋和 OH－结合为 Ba(OH)2 固体析出，使 Ba2＋、OH－数目减小，但由于温度没有改变，溶解度不变，Ba2＋和 OH－的浓度不变， 溶液的 pH 不变。 答案：A 4. 纯净的 NaCl 并不潮解，但家庭所用的食盐因含有 MgCl2 杂质而易于潮解。为得到纯净的氯化钠，有 人设计这样一个实验：把买来的食盐放入纯 NaCl 的饱和溶液中一段时间，过滤即得纯净的 NaCl 固 体。对此有下列说法，其中正确的是( ) A．食盐颗粒大一些有利于提纯 B．设计实验的根据是 MgCl2 比 NaCl 易溶于水 C．设计实验的根据是 NaCl 的溶解平衡 D．在整个过程中，NaCl 的物质的量浓度会变大 解析：饱和食盐水已不再溶解食盐，但对于 MgCl2 并未达到 饱和。NaCl(s) Na＋(aq)＋Cl－(aq)， 当 MgCl2 被溶解时，c(Cl－)增大，平衡左移，还可得到比原来更多的食盐。 答案：C 5．已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgBr)＝7.8×10－13。现将 AgCl 与 AgBr 的饱和溶液等体积混合， 再加入足量浓 AgNO3 溶液，发生的反应为( ) A．只有 AgBr 沉淀 B．AgCl 和 AgBr 沉淀等量生成 C．AgCl 和 AgBr 沉淀都有，但以 AgCl 沉淀为主 D．AgCl 和 AgBr 沉淀都有，但以 AgBr 沉淀为主 解析：在 AgCl 和 AgBr 两饱 和溶液中，前者 c(Ag＋)大于后者 c(Ag＋)，c(Cl－)>c(Br－)。当将 AgCl、 AgBr 两饱和溶液混合时，发生沉淀的转化：生成 AgBr 沉淀。当加入足量的浓 AgNO3 溶液时，AgBr 沉淀有所增多，但 AgCl 沉淀增加更多。 答案：C 6．大理石可以用作墙面、地面和厨房桌面，其主要成分是碳酸钙。食醋不慎滴在大理石桌面上，会使其 失去光泽，变得粗糙。下列能正确解释此现象的是( ) A．食醋中的水使碳酸钙溶解 B．食醋中的醋酸将碳酸钙氧化 C．食醋中的醋酸与碳酸钙反应并放出大量的二氧化碳气体 D．食醋中的醋酸与碳酸钙发生了复分解反应 解析：CaCO3 难溶于水，但能与比碳酸酸性强的酸发生复分解反应，如醋酸的酸性就比碳酸强，又 由于食醋中含醋酸的浓度很低，所以几滴食醋与大理石反应不可能放出大量的 CO2，本题实际也是 对难溶性物质的转化考查，一般来说，强酸可以与弱酸盐反应，生成相应的强酸盐和弱酸的规律， 从溶解平衡角度看，由于生成了更弱的酸，而导致平衡向溶解的方向移动。 答案：D 7．在 BaSO4 饱和溶液中，加入 Na2SO4(s)，达平衡时( ) A．c(Ba2＋)＝c(SO2－ 4 ) B．c(Ba2＋)＝c(SO2－ 4 )＝[Ksp(BaSO4)]1/2 C．c(Ba2＋)≠c(SO2－ 4 )，c(Ba2＋)·c(SO2－ 4 )＝Ksp(BaSO4) D．c(Ba2＋)≠c(SO2－ 4 )，c(Ba2＋)· c(SO2－ 4 )≠Ksp(BaSO4) 解析：BaSO4 饱和溶液中存在溶解平衡，c(Ba2＋)＝c(SO2－ 4 )且 c(Ba2＋)·c(SO2－ 4 )＝Ksp(BaSO4)。加入 Na2SO4(s)，Na2SO4 溶于水中电离出 SO 2－ 4 使 c(SO2－ 4 )增大，溶解平衡逆向移动，使 c(Ba2＋)减小，但达 到平衡时溶度积不变，仍然有 c(Ba2＋)·c(SO2－ 4 )＝Ksp(BaSO4)。 答案：C 8．在 100 mL 0.01 mol·L－1 KCl 溶液中，加入 1 mL 0.01 mol· L－1 AgNO3 溶液，下列说法正确的是(已知 AgCl 的 Ksp＝1.8×10－10)( ) A．有 AgCl 沉淀析出 B．无 AgCl 沉淀析出 C．无法确定 D．有沉淀但不是 AgCl 解析：Qc＝c(Cl－)·c(Ag＋)＝0.01 mol·L－1×100 101 ×0.01/101 mol·L－1≈10－6×1.8×10－10＝Ksp，故有 AgCl 沉淀生成。 答案：A 9．已知 25℃时，Ka(HF)＝3.6×10－4，Ksp(CaF 2)＝ 1.46×10－10。现向 1 L 0.2 mol·L－1 HF 溶液中加入 1 L 0.2 mol·L－1 CaCl2 溶液，则下列说法中，正确的 是( ) A．25℃时，0.1 mol·L－1 HF 溶液中 pH＝1 B．Ksp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化 C．该体系中没有沉淀产生 D．该体系中 HF 与 CaCl2 反应产生沉淀 解析：两溶液混合后，c(HF)＝0.1 mol·L－1，则有c(H＋)·c(F－) c(HF) ＝[c(F－)]2 0.1 ＝3.6×10－4，[c(F－)]2＝3.6×10 －5。c(Ca2＋)＝0.1 mol·L－1。[c(F－)]2·c(Ca2＋)＝3.6×10－6>1.46×10－10，体系中有 CaF2 沉淀析出。 答案：D 10. 已知同温度下的溶解度：Zn(OH)2>ZnS，MgCO3>Mg(OH)2。就溶解或电离出 S2－ 的能力而言， FeS>H2S>CuS，则下列离子方程式错误的是( ) A．Mg2＋＋2HCO－ 3 ＋2Ca2＋＋4OH－===Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O B．Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋ C．Zn2＋＋S2－＋2H2O===Zn(OH)2↓＋H2S↑ D．FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑ 解析：因为溶解度：Zn(OH)2>ZnS，溶液中离子反应往往是生成更难溶的物质，则 Zn2＋和 S2－结合时 更容易生成 ZnS，Zn2＋＋S2－===ZnS↓，C 项错误。 答案：C 二、非选择题 11．已知 25℃时，Ksp[Cu(OH)2]＝2×10－20。 (1)某 CuSO4 溶液里 c(Cu2＋)＝0.02 mol/L，如要生成 Cu(OH)2 沉淀，应调整溶液的 pH，使之大于 ________。 (2)要使 0.2 mol·L－1 CuSO4 溶液中 Cu2＋沉淀较为完全(使 Cu2＋浓度降至原来的千分之一)，则应向溶液 里加入 NaOH 溶液，使溶液的 pH 为________。 解析：(1)根据 题意：当 c(Cu2＋)·c(OH－)2＝2×10－20 时开始出现沉淀，则 c(OH－)＝ 2×10－20 c(Cu2＋) ＝ 2×10－20 0.02 ＝10－9 mol·L－1，c(H＋)＝10－5 mol·L－1，pH＝5，所以要生成 Cu(OH)2 沉淀，应调整 pH≥5。 (2)要使 Cu2＋浓度降至 0.2 mol·L－1/1 000＝2×10－4 mol·L－1，c(OH－)＝ 2×10－20 2×10－4 ＝10－8 mol·L－1， c(H＋)＝10－6 mol·L－1。此时溶液的 pH＝6。 答案：(1)5 (2)6 12．已知在 25℃的水溶液中，AgX、AgY、AgZ 均难溶于水，但存在沉淀溶解平衡。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，Ksp 和水的 Kw 相似)。 如：AgX(s) Ag＋(aq)＋X－(aq) Ksp(A gX)===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)根据以上信息，判断 AgX、AgY、AgZ 三者的溶解度(用已被溶解的溶质的物质的量/1 L 溶液表 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－)________(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 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)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：(2)由于 AgY 比 AgX 更难溶，则向 AgY 的饱和溶液中加入 AgX 固体，发生沉淀的转化，AgX(s) ＋Y－(aq)===AgY(s)＋X－(aq)，则 c(Y－)减小。 (3)25℃时，AgY 的 Ksp＝1.0×10－1 2，即溶液达到饱和时，c(Ag＋)＝c(Y－)＝1.0×10－6 mol·L－1，而将 0.188 g AgY 溶于 100 mL 水中，形成的为饱和溶液(溶质还有未溶解的)，则 c(Y－)＝1.0×10－6 mol·L－ 1。 (4)由于 Ksp(AgZ)1.8×10－4 mol·L－1 时，即可由 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，AgY 开始向 AgX 转化，若要实现 AgY 向 AgX 的转化，必须保持溶液 中的 c(X－)>1.8×10－4 mol·L－1 13.水体中重金属铅的污染问题备受关注。水溶液中铅的存在形态主要有 Pb2＋、Pb(OH)＋、Pb(OH)2、 Pb(OH)－ 3 、Pb(OH)2－ 4 ，各形态的浓度分数α随溶液 pH 变化的关系如下图所示： (1)Pb(NO3)2 溶液中，c(NO－ 3 ) c(Pb2＋) ________2(填“>”“＝”或“<”)；往该溶液中滴入氯化铵溶液后， c(NO－ 3 ) c(Pb2＋) 增加，可能的原因是________________________________。 (2)往 Pb(NO3)2 溶液中滴入稀 NaOH 溶液，pH＝8 时溶液中存在的阳离子(Na＋除外)有__________，pH ＝9 时主要反应的离子方程式为_______________________。 (3)某课题组制备了一种新型脱铅剂，能有效去除水中的痕量铅，实验结果如下表： 离 子 Pb2＋ Ca2＋ Fe3＋ Mn2＋ Cl－ 处理前浓度/(mg·L－1) 0.100 29.8 0.120 0.087 51.9 处理后浓度/(mg·L－1) 0.004 22.6 0.040 0.053 49.8 上表中除 Pb2＋外，该脱铅剂对其他离子的去除效果最好的是________。 (4)如果 该脱铅剂(用 EH 表示)脱铅过程中主要发生的反应为：2EH(s)＋Pb2＋E2Pb(s)＋2H＋则脱铅的最 合适 pH 范围为( ) A．4～5 B．6～7 C．9～10 D．11～12 解析：(1)根据题中铅的多种存在方式，可知 Pb2＋易水解：Pb2＋＋H2O Pb(OH )＋＋H＋，Pb(OH)＋＋ H2O Pb(OH)2＋H＋……故在 Pb(NO3)2 溶液中 c(NO－ 3 )/c(Pb2＋)>2，当加入 NH4Cl 后 Pb2＋与 Cl－反应 先成微溶性的 PbCl2 使 Pb2＋浓度降低，故 c(NO－ 3 )/c(Pb2＋)增加。(2)由题所给图示可知当 pH＝8 时溶液 中存在的阳离子为 Pb2＋、Pb(OH)＋和 H＋，而在 pH＝9 时图中 c[Pb(OH)＋]迅速降低，而 Pb(OH)2 浓度 增大，故发生的反应为 Pb(OH)＋＋OH－===Pb(OH)2。(3)分析比较表中所给数据可知 Cu2＋、Mn2＋、Cl －的浓度都降低不到原浓度的 1/2，而 Fe3＋却降低为原浓度的 1/3，故对 Fe3＋的去除效果最好。(4)由所给平衡可知，要使脱铅效果好，铅应以 Pb2＋的形式存在，pH<7，而 c(H ＋)增大时 2EH(s)＋Pb2＋ E2Pb(s)＋2H＋又会向逆反应方向移动，c(H＋)不宜过大，所以脱铅最适宜的 pH 为 6～7。 答案：(1)> Pb2＋与 Cl－反应，Pb2＋浓度减少 (2)Pb2＋、Pb(OH)＋、H＋ Pb(OH)＋＋OH－ Pb(OH)2 (3)Fe3＋ (4)B 14．已知难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡： MmAn(s) mMn＋(aq)＋nAm－(aq) Ksp＝c(Mn＋)m·c(Am－)n，称为溶度积。 某学习小组欲探究 CaSO4 沉淀转化为 CaCO3 沉淀的可能性，查得如下资料：(25℃) 难溶电解质 CaCO3 CaSO4 MgCO3 Mg(OH)2 Ksp 2.8×10－9 9.1×10－6 6.8×10－6 1.8×10－11 实验步骤如下： ①往 100 mL 0.1 mol·L－1 的 CaCl2 溶液中加入 100 mL 0.1 mol ·L－1 的 Na2SO4 溶液，立即有白色沉淀生 成。 ②向上述悬浊液中加入固体 Na2CO3 3 g，搅拌，静置，沉淀后弃去上层清液。 ③再加入蒸馏水搅拌，静置，沉淀后再弃去上层清液。 ④______________________________________________________________________。 (1)由题中信息 Ksp 越大，表示电解质的溶解度越________(填“大”或“小”)。 (2)写出第②步发生反应的化学方程式：_____________________________。 (3)设计第③步的目的是________________________________________。 (4)请补充第④步操作及发生的现象：_________________________________。 解析：由 Ksp 表达式不难看出其与溶解度的关系，在硫酸钙的悬浊液中存在着：CaSO4(s) SO2－ 4 (aq) ＋Ca2＋(aq)，而加入 Na2CO3 后，溶液中 CO 2－ 3 浓度较大，而 CaCO3 的 Ksp 较小，故 CO 2－ 3 与 Ca2＋结合 生成沉淀，即 CO2－ 3 ＋Ca2＋===CaCO3。既然是探究性实验，必须验证所推测结果的正确性，故设计了 ③④步操作，即验证所得固体是否为碳酸钙。 答案：(1)大 (2)Na2CO3＋CaSO4===Na2SO4＋CaCO3 (3)洗去沉淀中附着的 SO2－ 4 (4)向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解