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第四节 难溶电解质的溶解平衡
A组
1.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:A项,反应开始时,各离子的浓度没有必然的关系;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
2.向AgCl饱和溶液中加水,下列叙述正确的是( )
A.AgCl的溶解度增大
B.AgCl的溶解度、Ksp均不变
C.AgCl的Ksp增大
D.AgCl的溶解度、Ksp均增大
解析:物质的溶解度和溶度积都是温度的函数,与溶液的浓度无关。所以向AgCl饱和溶液中加水,AgCl的溶解度和Ksp都不变,故B项正确。
答案:B
3.在2 mL物质的量浓度相等的NaCl和NaI溶液中滴入几滴AgNO3溶液,发生的反应为( )
A.只有AgCl沉淀生成
B.先有AgI沉淀生成
C.生成等物质的量的AgCl和AgI沉淀
D.两种沉淀都有,但以AgCl为主
解析:在同浓度的NaCl和NaI溶液中c(Cl-)=c(I-),但滴入几滴AgNO3溶液后,由于Ksp(AgI)<Ksp(AgCl),所以先生成AgI沉淀。故B项正确。
答案:B
4.下列说法正确的是( )
A.溶度积就是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积
B.溶度积常数是不受任何条件影响的常数,简称溶度积
C.可用离子积Qc判断沉淀溶解平衡进行的方向
D.所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的
解析:溶度积不是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的简单乘积,还与平衡式中的化学计量数成幂指数关系;溶度积受温度的影响,不受离子浓度的影响。
答案:C
5.Mg(OH)2在下列四种情况下,其溶解度最大的是( )
A.在纯水中
B.在0.1 mol·L-1的MgCl2溶液中
C.在0.1 mol·L-1的NH3·H2O中
D.在0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中
解析:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),加入MgCl2和NH3·H2O均能抑制Mg(OH)2的溶解,加入CH3COOH能促进Mg(OH)2的溶解。
答案:D
6.一定温度下,石灰乳悬浊液中存在下列平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),当向一定量的石灰乳悬浊液中加入少量生石灰时,下列说法正确的是( )
A.溶液中Ca2+数目减少
B.溶液中c(Ca2+)增大
C.溶液中pH增大
D.溶液中溶质的质量分数增大
解析:生石灰溶于水可以和水化合生成氢氧化钙,同时放出大量的热。由于溶剂水减少,且溶质增加,同时氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低,所以溶液中一定有晶体析出,浓度也会降低。
答案:A
7.已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如图,横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或Zn(OH)4]2-的物质的量浓度(假设Zn2+浓度为10-5 mol·L-1时,Zn2+已沉淀完全)。下列说法不正确的是( )
A.往ZnCl2溶液中加入足量氢氧化钠溶液,离子方程式为Zn2++4OH-Zn(OH)4]2-
B.从图中数据计算可得Zn(OH)2的溶度积Ksp=10-17
C.某废液中含Zn2+,沉淀Zn2+可以控制溶液pH的范围是8~12
D.向1 L 1 mol·L-1 ZnCl2溶液中加入NaOH固体至pH=6,需NaOH 2 mol
解析:氢氧化钠溶液过量时,溶液呈碱性,据图,Zn2+转化为Zn(OH)4]2-,A正确;图中左边表示溶解平衡Zn(OH)2(s)Zn2+(aq)+2OH-(aq),Ksp=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-3×(10-7)2=10-17,B正确;pH在8~12时,Zn2+、Zn(OH)4]2-浓度都小于10-5 mol·L-1,即Zn2+完全沉淀,C正确;当pH=6时,c(Zn2+)==0.1 mol·L-1,生成Zn(OH)2为(1 mol·L-1-0.1 mol·L-1)×1 L=0.9 mol,需要NaOH 1.8 mol,D错误。
答案:D
8.已知常温时Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=1.0×10-16,Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。下列说法中正确的是( )
A.由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),所以AgI可以转化为AgCl
B.向Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4,溶解平衡逆向移动,所以Ag2CrO4的Ksp减小
C.由于Ksp(Ag2CrO4)<Ksp(AgCl),所以沉淀AgCl容易转化为沉淀Ag2CrO4
D.常温下,AgCl饱和溶液中加入NaI,若要使溶液中开始转化为AgI,则NaI的浓度必不低于×10-11 mol·L-1
解析:沉淀往往向生成更难溶物的方向转化,所以选项A错。溶度积只受温度的影响,B错。不同类型的物质,不能根据溶度积的大小判断物质溶解度的大小,C错。若要有碘化银沉淀生成,则c(Ag+)·c(I-)>Ksp(AgI)。因为在氯化银溶液中,c(Ag+)=×10-5 mol·L-1,所以此时c(I-)≥ mol·L-1,因此D正确。
答案:D
9.下列有关电解质溶液的说法正确的是( )
A.在蒸馏水中滴加浓硫酸,KW不变
B.CaCO3难溶于稀硫酸,也难溶于醋酸
C.在Na2S稀溶液中,c(H+)=c(OH-)-2c(H2S)-c(HS-)
D.NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同
解析:A中蒸馏水中滴加浓硫酸,浓硫酸稀释时放出大量的热使温度升高,所以KW变大,A错误;B中CaCO3与稀硫酸反应生成微溶的CaSO4,CaSO4覆盖在CaCO3表面从而中止反应的进行,CaCO3能溶于醋酸中,B错误;C中Na2S溶液中,质子守恒关系式为c(OH-)=c(H+)+2c(H2S)+c(HS-),C正确;D中,CH3COONH4溶液中CH3COO-与N均发生水解反应,使水的电离程度变大,D错误。
答案:C
10.实验:
①0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和0.1 mol·L-1NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c;
②向滤液b中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,出现浑浊;
③向沉淀c中滴加0.1 mol·L-1KI溶液,沉淀变为黄色。
下列分析不正确的是( )
A.浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.滤液b中不含有Ag+
C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI
D.实验可以证明AgI比AgCl更难溶
解析:由②及沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)可知A选项正确、B选项错误;由③及难溶沉淀可以转化为更难溶沉淀可知C、D正确。
答案:B
11.牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着,它在唾液中存在下列溶解平衡:Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq) 。试回答问题:
(1)小孩吃糖后,如果不及时刷牙或漱口,细菌和酶就会作用于糖,在口腔内产生有机羧酸,久而久之,牙齿就会受到腐蚀,其原因是 。
(2)已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上述矿化产物Ca5(PO4)3OH的溶解度更小,质地更坚硬。当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿,其原因是(用离子方程式和简要文字说明) 。
(3)根据以上原理,请你提出一种其他促进矿化的方法:
。
解析:(1)有机羧酸电离出H+与Ca5(PO4)3OH电离出的OH-发生反应:H++OH-H2O,使Ca5(PO4)3OH的溶解平衡向右移动,Ca5(PO4)3OH逐渐溶解,导致牙齿腐蚀出现龋齿。
(2)根据难溶电解质的转化规律,溶解度较小的物质可以转化成溶解度更小的物质。依据题给信息可知,F-可以替代平衡中的OH-,生成溶解度更小、质地更坚硬的Ca5(PO4)3F,从而保护牙齿防止龋齿:5Ca2++3P+F-Ca5(PO4)3F↓。
(3)促进矿化的方法之一就是使Ca5(PO4)3OH的溶解平衡向左移动,减少Ca5(PO4)3OH的溶解。一种可行的方法是在牙膏中加Ca2+,使上述溶解平衡向左移动。
答案:(1)有机羧酸电离出H+与Ca5(PO4)3OH电离出的OH-发生反应:H++OH-H2O,使Ca5(PO4)3OH的溶解平衡向右移动
(2)F-与Ca5(PO4)3OH溶解产生的Ca2+、P发生反应生成更难溶的Ca5(PO4)3F:5Ca2++3P+F-Ca5(PO4)3F↓
(3)在牙膏中加Ca2+,使上述溶解平衡向左移动
B组
1.已知Ag2SO4的Ksp 为2.0×10-5,将适量Ag2SO4固体溶于100 mL水中至刚好饱和,该过程中Ag+和S浓度随时间变化关系如图饱和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034 mol·L-1]。若t1时刻在上述体系中加入100 mL 0.020 mol·L-1 Na2SO4 溶液,下列示意图中,能正确表示t1时刻后Ag+和S浓度随时间变化关系的是( )
解析:Ag2SO4刚好为100 mL的饱和溶液,因为c(Ag+)=0.034 mol·L-1,所以c(S)=0.017 mol·L-1;当加入100 mL 0.020 mol·L-1 Na2SO4溶液后,c(S)=0.018 5 mol·L-1,c(Ag+)=0.017 mol·L-1(此时Qc<Ksp)。由计算可知选B。
答案:B
2.(双选)硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下。下列说法正确的是( )
A.温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(S)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点对应的溶液是不饱和溶液
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:温度一定,Ksp(SrSO4)不变,A项错;由题中沉淀溶解平衡曲线可知,313 K时,c(Sr2+)、c(S)最大,Ksp最大,B项正确;a点c(Sr2+)小于平衡时c(Sr2+),故未达到饱和,沉淀继续溶解,C项正确;从283 K升温到363 K要析出固体,依然为饱和溶液,D项错。
答案:BC
3.某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析,下列判断错误的是( )
A.KspFe(OH)3]<KspCu(OH)2]
B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
解析:b、c两点金属阳离子的浓度相等,设都为x,c(OH-)b=10-12.7 mol·L-1,c(OH-)c=10-9.6 mol·L-1,则KspFe(OH)3]=x×(10-12.7)3,KspCu(OH)2]=x×(10-9.6)2,故KspFe(OH)3]<KspCu(OH)2],A选项正确;a点到b点的碱性增强,而NH4Cl溶于水后显酸性,故B选项错;只要温度一定,KW就一定,故C选项正确;溶度积曲线上的点代表的溶液都已饱和,曲线左下方的点都不饱和,右上方的点都是Q>K,要析出沉淀,故D选项正确。
答案:B
4.已知常温下,AgBr的Ksp=4.9×10-13、AgI的Ksp=8.3×10-17。
(1)现向含有AgI的饱和溶液中:
①加入固体AgNO3,则c(I-) (填“变大”“变小”或“不变”,下同);
②若加入更多的AgI固体,则c(Ag+) ;
③若加入AgBr固体,则c(I-) ;而c(Ag+) 。
(2)有关难溶盐的溶度积及溶解度(与AgBr、AgI无关),有以下叙述,其中正确的是 。
A.两种难溶盐电解质,其中Ksp小的溶解度一定小
B.向含有AgCl固体的溶液中加入适量的水使AgCl溶解又达到平衡时,AgCl的溶度积不变,其溶解度也不变
C.将难溶电解质放入纯水中,溶解达到平衡时,电解质离子的浓度的乘积就是该物质的溶度积
D.溶液中存在两种可以与同一沉淀剂生成沉淀的离子,则Ksp小的一定先生成沉淀
E.难溶盐电解质的Ksp和温度有关
F.同离子效应(加入与原电解质具有相同离子的物质),使难溶盐电解质的溶解度变小,也使Ksp变小
(3)现向含有NaBr、KI均为0.002 mol·L-1的溶液中加入等体积的浓度为4×10-3 mol·L-1的AgNO3溶液,则产生的沉淀是 (填化学式);若向其中再加入适量的NaI固体,则最终可发生沉淀转化的总离子方程式为
。
解析:(1)①加入AgNO3固体,使c(Ag+)增大,AgI溶解平衡向左移动,c(I-)变小。②加入更多的AgI固体,仍是该温度下的饱和溶液,各离子浓度不变。③因AgBr的溶解度大于AgI的溶解度,所以加入AgBr固体时,使c(Ag+)变大,而使AgI的溶解平衡向生成AgI的方向移动,c(I-)变小。
(2)A项中只有相同类型的难溶电解质,Ksp越小,溶解度才越小,不同类型的难溶电解质不能根据Ksp判断溶解度的大小,A错误;B项中因温度不变,故再次达到平衡时,Ksp与S均不变,B正确;Ksp是各离子浓度的幂之积,C错误;D项中生成沉淀的先后还与离子的浓度有关,D错误;E正确;同离子效应不会改变Ksp,F错误。
(3)等体积混合后c(Br-)=c(I-)=0.001 mol·L-1,
c(Ag+)=2×10-3 mol·L-1。
I-转化为AgI沉淀所需
c(Ag+)= mol·L-1=8.3×10-14 mol·L-1。
Br-转化为AgBr沉淀所需c(Ag+)= mol·L-1=4.9×10-10 mol·L-1,故Ag+过量,AgI、AgBr均沉淀出来,而再向其中加入适量NaI固体时,会有AgBr转化为AgI。
答案:(1)①变小 ②不变 ③变小 变大
(2)B、E
(3)AgI、AgBr AgBr(s)+I-(aq)AgI(s)+Br-(aq)
5.(1)在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+。①在提纯时为了除去Fe2+,常加入合适氧化剂,使Fe2+氧化为Fe3+,下列物质可采用的是 。
A.KMnO4 B.H2O2
C.氯水 D.HNO3
②然后再加入适当物质调整溶液至pH=4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,调整溶液pH可选用下列中的 。
A.NaOH B.NH3·H2O
C. CuO D.Cu(OH)2
(2)甲同学怀疑调整溶液至pH=4是否能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的,乙同学认为可以通过计算确定,他查阅有关资料得到如下数据,常温下Fe(OH)3的溶度积Ksp=1.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20,通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时就认为沉淀完全,若溶液中CuSO4的浓度为3.0 mol·L-1,则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为 ,Fe3+完全沉淀即c(Fe3+)≤1.0×10-5 mol·L-1]时溶液的pH为 ,通过计算确定上述方案 (填“可行”或“不可行”)。
解析:(1)①四个选项中的物质均能将Fe2+氧化成Fe3+,但只有H2O2的还原产物为H2O,不引入新的杂质。
②加入CuO或Cu(OH)2时既不引入新的杂质,同时能消耗Fe3+水解生成的H+,从而促进Fe3+完全水解为Fe(OH)3而除去。
(2)KspCu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-),则c(OH-)==1.0×10-10(mol·L-1),则c(H+)=1.0×10-4 mol·L-1,pH=4。
Fe3+完全沉淀时:KspFe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-),则c(OH-)==1.0×10-11 mol·L-1。此时c(H+)=1×10-3 mol·L-1,pH=3,因此上述方案可行。
答案:(1)①B ②C、D (2)4 3 可行
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