第八章第4讲难溶电解质的溶解平衡.doc

第4讲　难溶电解质的溶解平衡
以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH>0为例
外界条件
移动方向
平衡后c(Ag＋)
平衡后c(Cl－)
Ksp
升高温度

加水稀释

加入少量AgNO3

通入HCl

通入H2S

题组一　沉淀溶解平衡及其影响因素
1．有关AgCl的沉淀溶解平衡的说法正确的是
A．AgCl沉淀生成和溶解同时在不断进行，且速率相等
B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－
C．只要向含有AgCl的饱和溶液中加入盐酸，一定会有沉淀生成
2．已知溶液中存在平衡：
Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)　ΔH<0，下列有关该平衡体系的说法正确的是

①升高温度，平衡逆向移动
②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度
③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液
④恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高
⑤给溶液加热，溶液的pH升高
⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加
⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变
A．①⑥ B．①⑥⑦
C．②③④⑥ D．①②⑥⑦
3．下列叙述不正确的是 (　　)
A．CaCO3能够溶解在CO2的水溶液中
B．Mg(OH)2可溶于盐酸，不溶于NH4Cl溶液
C．AgCl可溶于氨水
D．MgSO4溶液中滴加Ba(OH)2得到两种沉淀
题组二　沉淀溶解平衡在工农业生产中的应用
(一)废水处理
4．水是人类生存和发展的宝贵资源，而水质的污染问题却越来越严重。目前，世界各国已高度重视这个问题，并采取积极措施进行治理。
(1)工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法都正确的是__________(填字母编号，可多选)。
选项
污染物
处理措施
方法类别
A
废酸
加生石灰中和
物理法
B
Cu2＋等重金属离子
加硫化物沉降
化学法
C
含纯碱的废水
加石灰水反应
化学法
(2)下图是某市污水处理的工艺流程示意图：

①下列物质中不可以作为混凝剂(沉降剂)使用的是______(填字母编号，可多选)。
A．偏铝酸钠 B．氧化铝
C．碱式氯化铝 D．氯化铁
②混凝剂除去悬浮物质的过程是________(填字母编号)。
A．物理变化 B．化学变化
C既有物理变化又有化学变化
(3)在氯氧化法处理含CN－的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一)，氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
某厂废水中含KCN，其浓度为650 mg·L－1。现用氯氧化法处理，发生如下反应：KCN＋2KOH＋Cl2===KOCN＋2KCl＋H2O再投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请配平下列化学方程式：
KOCN＋KOH＋Cl2―→CO2＋N2＋KCl＋H2O。
若处理上述废水20 L，使KCN完全转化为无毒物质，至少需液氯__________g。
(二)废物利用
5．硫酸工业中废渣称为硫酸渣，其成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。

已知溶液pH＝3.7时，Fe3＋已经沉淀完全；一水合氨电离常数Kb＝1.8×10－5，其饱和溶液中c(OH－)约为1×10－3 mol·L－1。请回答：
(1)写出A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：____________________________。
(2)上述流程中两次使用试剂①，推测试剂①应该是________(填以下字母编号)。
A．氢氧化钠 B．氧化铝 C．氨水 D．水
(3)溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH＝13，如果pH过小，可能导致的后果是________________(任写一点)。
(4)H中溶质的化学式：______________。
(5)计算溶液F中c(Mg2＋)＝25 ℃时，氢氧化镁的Ksp＝5.6×10－12)。

考点二　溶度积常数及应用

(1)溶解平衡一般是吸热的，温度升高平衡右移，Ksp增大，但Ca(OH)2相反。
(2)对于溶解平衡：AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)，对于相同类型的物质，Ksp的大小，反映了难溶电解质在溶液中溶解能力的大小，也反映了该物质在溶液中沉淀的难易。与平衡常数一样，Ksp与温度有关。不过温度改变不大时，Ksp变化也不大，常温下的计算可不考虑温度的影响。

题组一　溶度积的有关计算及应用
1．在25 ℃时，FeS的Ksp＝6.3×10－18，CuS的Ksp＝1.3×10－36，ZnS的Ksp＝1.3×10－24。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．除去某溶液中的Cu2＋，可以选用FeS作沉淀剂
2．(1)已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，则将AgCl放在蒸馏水中形成饱和溶液，溶液中的c(Ag＋)是多少？

(2)已知Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，则将Mg(OH)2放入蒸馏水中形成饱和溶液，溶液的pH为多少？

(3)在0.01 mol·L－1的MgCl2溶液中，逐滴加入NaOH溶液，刚好出现沉淀时，溶液的pH是多少？当Mg2＋完全沉淀时，溶液的pH为多少？
3．已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10－12，现在向0.001 mol·L－1 K2CrO4和0.01 mol·L－1 KCl混合液中滴加0.01 mol·L－1 AgNO3溶液，通过计算回答：
(1)Cl－、CrO谁先沉淀？

(2)刚出现Ag2CrO4沉淀时，溶液中Cl－浓度是多少？(设混合溶液在反应中体积不变)
题组二　溶度积与溶解平衡曲线
4．在t ℃时，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知t ℃时AgCl的Ksp＝4×10－10，下列说法不正确的是
A．在t ℃时，AgBr的Ksp为4.9×10－13
B．在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体，可使溶液由c点变到b点
C．图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
D．在t ℃时，AgCl(s)＋Br－(aq)AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常数K≈816
5.已知25 ℃时，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，向100 mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加入400 mL 0.01 mol·L－1 Na2SO4溶液，下列叙述正确的是 (　　)
A．溶液中析出CaSO4固体沉淀，最终溶液中c(SO)比原来的大
B．溶液中无沉淀析出，溶液中c(Ca2＋)、c(SO)都变小
C．溶液中析出CaSO4固体沉淀，溶液中c(Ca2＋)、c(SO)都变小
D．溶液中无沉淀析出，但最终溶液中c(SO)比原来的大

1．(2009·广东，18改编)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(SO)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
2．(2011·浙江理综，13)海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：

模拟海水中的离子浓度/mol·L－1
Na＋
Mg2＋
Ca2＋
Cl－
HCO
0.439
0.050
0.011
0.560
0.001
注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5 mol·L－1，可认为该离子不存在；
实验过程中，假设溶液体积不变。
Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9
Ksp(MgCO3)＝6.82×10－6
Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6
Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12
下列说法正确的是 (　　)
A．沉淀物X为CaCO3
B．滤液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋
C．滤液N中存在Mg2＋、Ca2＋
D．步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
3．(2010·山东理综，15)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．Ksp[Fe(OH)3]
已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。
5．(1)(2012·浙江理综，12D改编)相同温度下，将足量氯化银固体分别放入相同体积的①蒸馏水、②0.1 mol·L－1盐酸、③0.1 mol·L－1氯化镁溶液、④0.1 mol·L－1硝酸银溶液中，Ag＋浓度：____________。

(2)[2012·浙江理综，26(1)]已知：I2＋2S2O===S4O＋2I－
相关物质的溶度积常数见下表：
物质
Cu(OH)2
Fe(OH)3
CuCl
CuI
Ksp
2.2×10－20
2.6×10－39
1.7×10－7
1.3×10－12
某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl2·2H2O晶体，加入__________，调至pH＝4，使溶液中的Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中的c(Fe3＋)＝______________。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl2·2H2O晶体。
6．[2011·福建理综，24(3)]已知25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝__

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

2．对饱和AgCl溶液(有AgCl固体存在)进行下列操作后，c(Ag＋)和Ksp(AgCl)均保持不变的是
A．加热 B．加少量水稀释 C．加入少量盐酸 D．加入少量AgNO3

3．已知25 ℃时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12，MgF2的溶度积常数Ksp＝7.4×10－11。下列说法正确的是 (　　)
A．25 ℃时，向饱和MgF2溶液中加入饱和NaOH溶液后，不可能有Mg(OH)2生成
B．25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者c(Mg2＋)大
C．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大
D．25 ℃时，Mg(OH)2固体在同体积同浓度的氨水和NH4Cl溶液中的Ksp相比较，前者小

4．某酸性化工废水中含有Ag＋、Pb2＋等重金属离子。有关数据如下：
难溶电解质
AgI
Ag2S
PbI2
Pb(OH)2
PbS
Ksp(25 ℃)
8.3×10－12
6.3×10－50
7.1×10－9
1.2×10－15
3.4×10－26
在废水排放之前，用沉淀法除去这两种离子，应该加入的试剂是 (　　)
A．氢氧化钠 B．硫化钠 C．碘化钾 D．氢氧化钙

5．25 ℃时，PbCl2固体在不同浓度盐酸中的溶解度如图。
在制备PbCl2的实验中，洗涤PbCl2固体最好选用
(　　)
A．蒸馏水
B．1.00 mol·L－1盐酸
C．5.00 mol·L－1盐酸
D．10.00 mol·L－1盐酸

6．已知AgCl的溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，下列说法不正确
的是(　　)
A．除去溶液中Ag＋加盐酸盐比硫酸盐好
B．加入H2O，溶解平衡不移动
C．用NaCl溶液代替蒸馏水洗涤AgCl，可以减少沉淀损失
D．反应2AgCl(s)＋Na2SAg2S(s)＋2NaCl说明溶解度：AgCl>Ag2S

7．常温时，Ksp[Mg(OH)2]＝1.1×10－11，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10－12，Ksp(CH3COOAg)＝2.3×10－3，下列叙述不正确的是 (　　)
A．浓度均为0.2 mol·L－1的AgNO3溶液和CH3COONa溶液等体积混合一定产生CH3COOAg沉淀
B．将0.001 mol·L－1的AgNO3溶液滴入0.001 mol·L－1的KCl和0.001 mol·L－1的K2CrO4溶液中，先产生Ag2CrO4沉淀
C．c(Mg2＋)为0.11 mol·L－1的溶液中要产生Mg(OH)2沉淀，溶液的pH要控制在9以上
D．在其他条件不变的情况下，向饱和AgCl水溶液中加入NaCl溶液，Ksp(AgCl)不变

8．一定温度下，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

9．已知：pAg＝－lg{c(Ag＋)}，Ksp(AgCl)＝1×10－12。如图是向
10 mL AgNO3溶液中逐渐加入0.1 mol·L－1的NaCl溶液时，溶液的pAg随着加入NaCl溶液的体积(单位mL)变化的图像(实线)。根据图像所得下列结论正确的是[提示：Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)] (　　)
A．原AgNO3溶液的物质的量浓度为0.1 mol·L－1
B．图中x点的坐标为(100,6)
C．图中x点表示溶液中Ag＋被恰好完全沉淀
D．把0.1 mol·L－1的NaCl换成0.1 mol·L－1 NaI则图像在终点后变为虚线部分

10．已知常温下反应，①NH3＋H＋NH(平衡常数为K1)，②Ag＋＋Cl－AgCl(平衡常数为K2)，
③Ag＋＋2NH3Ag(NH3)(平衡常数为K3)。①、②、③的平衡常数关系为K1>K3>K2，据此所做的以下推测合理的是 (　　)
A．氯化银不溶于氨水
B．银氨溶液中加入少量氯化钠有白色沉淀
C．银氨溶液中加入盐酸有白色沉淀
D．银氨溶液可在酸性条件下稳定存在

11．某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。请回答下列问题：

(1)下列说法正确的是________(填序号)。
A．向BaSO4饱和溶液中加入固体Na2SO4可以由a点变到b点
B．通过蒸发可以由d点变到c点
C．d点无BaSO4沉淀生成
D．a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
(2)将100 mL 1 mol·L－1 H2SO4溶液加入100 mL含Ba2＋ 0.137 g的溶液中充分反应后，过滤，滤液中残留的Ba2＋的物质的量浓度约为__________。

(3)若沉淀分别用100 mL纯水和100 mL 0.01 mol·L－1的H2SO4溶液洗涤，两种情况下损失的BaSO4的质量之比为__________。

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pH，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)如下图所示。

(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是________(写化学式)。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为______。
A．<1　　　　　B．4左右　　　　　C>6
(3)在Ni(NO3)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)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_______除去它们(选填序号)。
A．NaOH B．FeS C．Na2S

13．25 ℃时几种难溶电解质的溶解度如表所示：
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
沉淀完全时的pH
11.1
6.7
9.6
3.7
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，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，加入一定量的H2O2，将Fe2＋氧化成Fe3＋，调节溶液的pH＝4，过滤结晶即可。请回答下列问题：
(1)上述三个除杂方案都能够达到很好效果，Fe2＋、Fe3＋都被转化为__________(填化学式)而除去。
(2)①中加入的试剂应该选择__________，其原因是_______________________。
(3)②中除去Fe3＋所发生的离子方程式为________________________________。
(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
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

14．减少SO2的排放、回收利用SO2已成为世界性的研究课题。我国研究人员设计的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收高温焙烧废渣产生的SO2来制备硫酸锰的生产流程如下：

浸出液的pH<2，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Pb2＋等其他金属离子。有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH如表所示，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果如图所示。
离子
离子半径(pm)
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe2＋
74
7.6
9.7
Fe3＋
64
2.7
3.7
Al3＋
50
3.8
4.7
Mn2＋
80
8.3
9.8
Pb2＋
121
8.0
8.8
Ca2＋
99

已知PbO2的氧化性大于MnO2的氧化性。请回答下列问题：
(1)废渣的主要成分是硫铁矿，1 mol FeS2高温焙烧转移________mol电子。
(2)在氧化后的浸出液中加入石灰浆，用于调节浸出液的pH，pH应调节至________。
(3)阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是________(填写序号)。
A．溶液的pH
B．金属离子的电荷
C．金属离子的半径
D．吸附时间
(4)操作a包括__________等过程。

15．欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr2O转化为Cr(OH)3沉淀除去。已知该条件下：
离子
氢氧化物开始沉淀时的pH
氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe2＋
7.0
9.0
Fe3＋
1.9
3.2
Cr3＋
6.0
8.0
(1)某含铬废水处理的主要流程如图所示：

①初沉池中加入的混凝剂是K2SO4·Al2(SO4)3·2H2O，其作用为(用离子方程式表示)_______________________________________________________________。
②反应池中发生主要反应的离子方程式是Cr2O＋3HSO＋5H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O。根据“沉淀法”和“中和法”的原理，向沉淀池中加入NaOH溶液，此过程中发生主要反应的离子方程式是__
证明Cr3＋沉淀完全的方法是______________。

(2)工业可用电解法来处理含Cr2O废水。实验室利用如图装置模拟处理含Cr2O的废水，阳极反应式是Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应式是2H＋＋2e－===H2↑。Fe2＋与酸性溶液中的Cr2O反应的离子方程式是_______________________________，
得到的金属阳离子在阴极区可沉淀完全。用电解法处理该溶液中0.01 mol Cr2O时，至少得到沉淀的质量是________g。