3.4 沉淀溶解平衡 每一練（蘇教版選修4）
基礎(chǔ)達標(biāo)
1.在100 L 0.10 ol•L-1的AgNO3溶液中加入100 L 溶有2.08 g BaCl2的溶液，再加入100 L溶有0.010 ol CuSO4•5H2O的溶液，充分反應(yīng)。下列說法中正確的是（ ）
A.最終得到白色沉淀和無色溶液
B.最終得到的白色沉淀是等物質(zhì)的量的兩種化合物的混合物
C.最終得到的溶液中，Cl-的物質(zhì)的量為0.02 ol
D.在最終得到的溶液中，Cu2+的物質(zhì)的量濃度為0.01 ol•L-1
解析：此題為一計算推斷題。經(jīng)計算AgNO3、BaCl2、CuSO4•5H2O三種物質(zhì)的物質(zhì)的量都為0.01 ol，反應(yīng)生成的AgCl和BaSO4各為0.01 ol,溶液中剩余的是0.01 ol 、0.01 ol Cl-和0.01 ol Cu2+，所以溶液應(yīng)呈藍色，故A、C是錯誤的，三種溶液混合后溶液的體積增大兩倍，Cu2+的物質(zhì)的量濃度為0.033 ol•L-1。
答案：B
2.一定溫度下，在氫氧化鋇的懸濁液中，存在氫氧化鋇固體與其電離的離子間的溶解平衡關(guān)系：Ba(OH)2（固體） Ba2++2OH-。向此種懸濁液中加入少量的氫氧化鋇粉末，下列敘述正確的是（ ）
A.溶液中鋇離子數(shù)目減小 B.溶液中鋇離子濃度減小
C.溶液中氫氧根離子濃度增大 D.pH減小
解析：氫氧化鋇懸濁液中存在氫氧化鋇的固體和氫氧化鋇飽和溶液的溶解平衡，即氫氧化鋇的固體溶解到溶液中電離生成鋇離子和氫氧根離子，溶液中的鋇離子和氫氧根離子結(jié)合，沉淀出氫氧化鋇的固體，再加入少量的氫氧化鋇粉末，由于溶液中固體不存在濃度問題，平衡沒有發(fā)生移動�？墒沁x項中所描述的量都發(fā)生變化，與結(jié)論相矛盾。是否從該體系的另一方面分析，水的量發(fā)生變化考慮？由于加入的氫氧化鋇粉末在水中轉(zhuǎn)化為結(jié)晶水合物，消耗了一定量的水，平衡發(fā)生移動。溶解的離子結(jié)合生成氫氧化鋇的固體，引起溶解物質(zhì)相應(yīng)的量發(fā)生變化。選項A中的鋇離子的個數(shù)隨著水的量的減少，溶液質(zhì)量、溶質(zhì)質(zhì)量都相應(yīng)減少，其個數(shù)必然減少。
本題也可采用排除法，當(dāng)平衡發(fā)生移動時，一定會引起相應(yīng)物質(zhì)的數(shù)量變化。若是討論某種具體物質(zhì)的數(shù)量，它應(yīng)該絕對變化，如溶質(zhì)微粒個數(shù)、溶質(zhì)質(zhì)量和溶液質(zhì)量等。但若討論兩個量的比值，在特定條件下可能不變，如溶解度、濃度等。
答案：A
3.工業(yè)廢水中常含有Cu2+、Cd2+、Pb2+等重金屬離子，可通過加入過量的難溶FeS、nS，使這些金屬離子形成硫化物沉淀除去。根據(jù)以上事實，可推知FeS、nS具有的相關(guān)性質(zhì)是（ ）
A.在水中的溶解能力大于CuS、CdS、PbS
B. 在水中的溶解能力小于CuS、CdS、PbS
C.在水中的溶解能力與CuS、CdS、PbS相同
D.二者均具有較強的吸附性
解析：因FeS(s) Fe2++S2- nS(s) n2++S2-,生成的S2-與Cu2+、Cd2+、Pb2+生成更難溶CuS、CdS、PbS，因而選A。
答案：A
4.在氯化亞鐵溶液中加入下列物質(zhì)能產(chǎn)生沉淀的是（ ）
A.通入硫化氫氣體 B.加入氯化鈉溶液
C.加入硫化鈉溶液 D.通入二氧化碳氣體
解析：Na2S溶液中有大量S2-，能與Fe2+反應(yīng)生成不溶于水的FeS。即Ｆe2++S2-====FeS↓。
答案：C
5.要使工業(yè)廢水中的重金屬Pb2+沉淀，可用硫酸鹽、碳酸鹽、硫化物等作沉淀劑，已知Pb2+與這些離子形成的化合物的溶解度如下：
化合物PbSO4PbCO3PbS
溶解度/g1.03×10-41.81×10-71.84×10-14
由上述數(shù)據(jù)可知，選用的沉淀劑最好是（ ）
A.硫化物 B.硫酸鹽
C.碳酸鹽 D.以上沉淀劑均可
解析：由溶度積可知ＰbS的溶解度最小，則PbS最易沉淀析出。
答案：Ａ
6.當(dāng)氫氧化鎂固體在水中達到溶解平衡g(OH)2（s） g2+(aq)+2OH-(aq)時，為使g(OH)2固體的量減少，須加入少量的（ ）
A.NH4NO3 B.NaOH C.gSO4 D.NaHSO4
解析：加入NH 4NO 3后 與OH-反應(yīng)生成NH3•H2O，從而使g(OH)2溶解；加入NaHSO4后，H++OH-====H2O，使g(OH)2溶解，故選A、D。
答案：AD
7.25 ℃時，在含有大量PbI2的飽和溶液中存在平衡PbI2(s) 2Pb2+(aq)+2I-(aq)，加入KI溶液，下列說法正確的是（ ）
A.溶液中Pb2+和I-濃度都增大 B.溶度積常數(shù)Ksp增大
C.沉淀溶解平衡向左移動 D.濃度商Qc增大
解析：加入KI溶液，c（I-）增大，則溶解平衡向左移動，Qc增大。故選CD。
答案：CD
綜合運用
8.對水垢的主要成分是CaCO3和g(OH)2而不是CaCO3和gCO3的原因解釋，其中正確的有（ ）
A.g(OH)2的溶度積大于gCO3的溶度積，且在水中發(fā)生了沉淀轉(zhuǎn)化
B.g(OH)2的溶度積小于gCO3的溶度積，且在水中發(fā)生了沉淀轉(zhuǎn)化
C.gCO3電離出的 發(fā)生水解，使水中OH-濃度減小，對g(OH)2的沉淀溶解平衡而言 ，Qc＜Ksp，生成g(OH)2沉淀
D.gCO3電離出的 發(fā)生水解，使水中OH-濃度增大，對g(OH)2的沉淀溶解平衡而言，Qc＞Ksp,生成g(OH)2沉淀
解析：g(OH)2的Ksp小于gCO3的Ksp,故B正確；gCO3水解產(chǎn)生OH-，而與g2+結(jié)合生成難溶物g(OH)2沉淀，故D正確。
答案：BD
9.已知AgCl為難溶于水和酸的白色固體，Ag2S為難溶于水和酸的黑色固體。向AgCl和水的懸濁液中加入足量的Na2S溶液并振蕩，結(jié)果白色固體完全轉(zhuǎn)化為黑色固體：
（1）寫出白色固體轉(zhuǎn)化為黑色固體的離子方程式：____________________________________。
（2）簡要說明白色固體轉(zhuǎn)化為黑色固體的原因：____________________________________。
解析：此題可以用平衡移動原理解釋。
答案：（1）2AgCl+S2-====Ag2S+2Cl-
(2)因為Ag2S的溶解度比AgCl的溶解度小，根據(jù)平衡移動原理，沉淀溶解平衡向離子濃度減小的方向移動
10.工業(yè)上制取純凈的CuCl2•2H2O的主要過程是：①將粗氧化銅（含少量Fe）溶解于稀鹽酸中，加熱、過濾、調(diào)節(jié)濾液的pH為3；②對①所得濾液按下列步驟進行操作：

已知Cu2+、Fe2+在pH為4—5時不水解，而Fe3+卻幾乎完全水解而沉淀。請回答下列問題：
（1）X是什么物質(zhì)？其反應(yīng)的離子方程式是_______________________________________。
（2）Y物質(zhì)應(yīng)具備的條件是_______________________，生產(chǎn)中Y可選：______________。
（3）溶液乙在蒸發(fā)結(jié)晶時應(yīng)注意：_______________________________________________。
解析：①根據(jù)框圖，加入氧化劑X可把Fe2+氧化為Fe3+，而沒有增加新雜質(zhì)，所以X為Cl2；②結(jié)合題示，調(diào)節(jié)pH至4—5，使Fe3+全部沉淀，同樣不引進新雜質(zhì)，所以Y最好為CuO或Cu(OH)2；③CuCl2溶液在蒸發(fā)結(jié)晶過程中發(fā) 生水解，為抑制其水解，根據(jù)Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+，加入鹽酸可抑制其水解，在蒸發(fā)過程中要不斷攪拌且不能蒸干。
答案：（1） Cl2 Cl2+2Fe2+====2Fe3++2Cl-
(2)調(diào)節(jié)溶液酸性，使pH為4—5，且不引進新雜質(zhì) CuO或Cu(OH)2
（3）通入HCl氣體（或加入鹽酸），并不斷攪拌且不能蒸干
11.室溫下：AgCl的溶解度是1.93×10-3 g•L-1，則AgCl的溶度積____________________。
解析：先求出AgCl飽和溶液的物質(zhì)的量濃度： =1.34×10-5 ol•L-1，再求Ksp，由AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)。
c（Ag+）=c（Ｃl-）=1.34×10-5 ol•L-1，從而Ksp(AgCl)=c（Ag+）•c（Cl-）=1.80×10-10。
答案：1.80×10-10
12.已知：某溫度時，Ksp(AgCl)=c(Ag+)•c（Ｃl-）=1.8×10-10 Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ａg+)•c( )=1.1×10-12，試求：
（1）此溫度下AgCl飽和溶液和Ag2CrO4飽和溶液的物質(zhì)的量 濃度，并比較兩者的大小。
（2）此溫度下，在0.010 ol•L-1的AgNO3溶液中，AgCl與Ag2CrO4分別能達到的最大物質(zhì)的量濃度，并比較兩者的大小。
解析：(1)AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
c（AgCl）=
=1.3×10-5(ol•L-1)
Ag2 CrO4(s) 2Ag+(aq)+ （aq）
2x x
(2x)2•x=Ksp
c（Ag2CrO4）= =6.5×10-5(ol•L-1)
所以c（AgCl）＜c（Ag2CrO4）
(2)在0.010 ol•L-1AgNO3溶液中，
c（Ag+）=0.010 ol•L-1
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
溶液平衡時：0.010+x x
(0.010+x)•x=1.8×10-10
因為x很小
所以0.010+x≈0.010
x=1.8×10-8（ol•L-1）
c（AgCl）=1.8×10-8（ol•L-1）
Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)+ (aq)
溶解平衡時：0.010+x x
(0.010+2x)2•x=1.1×10-10
因為x很小 所以0.010+2x≈0.010
x=1.1×10-10( ol•L-1)
所以c（Ag2CrO4）=1.1×10-10(ol•L-1 )
所以c（AgCl）＞c（Ag2CrO4）
答案：(1)c（AgCl）=1.3×10-5 ol•L-1，
c（ Ag2CrO4）=6.5×10-5 ol•L-1，
Ag2CrO4的物質(zhì)的量濃度大。
（2）c（AgCl）=1.8×10-8 ol•L-1，
c（Ag2CrO4）=1.1×10-10 ol•L-1，
AgCl的物質(zhì)的量濃度大。
13.已知在BaCO3飽和溶液中c(Ｂa2+)•c( )=8.1×10-9, H++ 的電離平衡常數(shù)K=5.61×10-11。
在0.2 ol•L-1的BaCl2溶液中加入等體積的0.2 ol•L-1的NaHCO3溶液。通過計算說明混合后的溶液 中有無沉淀。
解析：混合后尚未發(fā)生反應(yīng)時，c（Ba2+）=c（ＨCO-3）=0.1 ol•L-1。
設(shè) 電離出的 濃度為x。
由于x值極小，所以0.1-x≈0.1 x= =2.37×10-6
混合溶液中c（Ba2+）•c（ ）=2.37×10-7＞8.1×10-9,所以有沉淀析出。
答案：有沉淀生成。
14.試通過計算分析，能否通過加堿的方法將濃度為0.10 ol•L-1的Fe3+和g2+完全分離。已知Ksp［Fe(OH)3］=4.0×10-38,Ksp［g(OH)2］=1.2×10-11。
解析：Fe3+開始沉淀時：c(OH-)= =7.4×10-13
g2+開始沉淀時：c(OH -)= =1.1×10-5
Fe3+完全沉淀時：c(OH-)= =1.58×10-13＜1.1×10-5
可見，當(dāng)Fe3+完全沉淀時，g2+尚未沉淀，因而通過加堿的方法可以將濃度均為0.10 ol•L1的Fe3+和g2+完全分離。
提示：通常認(rèn)為殘留離子濃度≤10-5 ol•L-1時沉淀已完全。
答案：可以將g2+、Fe3+完全分離。
拓展探究
15.與c(H+)•c(OH-)=KW類似，F(xiàn)eS飽和溶液中c(Fe2+)•c(S2-)=Ksp(FeS)。常溫下Ksp(FeS)=8.1×10-17。
（1）理論上FeS的溶解度為_____________g，而事實上其濃度遠大于這個數(shù)值，其原因可能是_________________________________________________________________。
（2）已知FeS飽和溶液中c(H+)與c(S2-)之間存在以下限量關(guān)系：c2(H+)•c(S2-)=1.0×10-22，為了使溶液里c(Fe2+)達到1 ol•L-1，現(xiàn)將適量FeS投入其飽和溶液中，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液中的c(H+)為_____________ol•L-1。
解析：（1）FeS(s) Fe2++S2-,與水的離子積類似，極少量溶解的FeS電離出的兩種離子濃度乘積也為常數(shù)，稱溶度積常數(shù)，用Ksp表示 。Ksp不受濃度影響，一般只受溫度影響。在FeS飽和溶液中，c(Fe2+)=c(S2-)= =9×10-9 ol•L-1,設(shè)其飽和溶液為1 L（由于FeS溶解度很小，該溶液的密度近似為1 g/c3），則n(FeS)=9×10-9 ol，即1 000 g水溶解的FeS質(zhì)量為(FeS)=9×10-9 ol×88 g/ol=7.92×10-7 g，則100 g水溶解的FeS的質(zhì)量為7.92×10-8 g。那么FeS的溶解度理論上為7.92×10-8g，事實上實際溶解度比7.92×10-8g大得多，原因是S2-+H2O HS-+OH-，F(xiàn)e2++2H2O Fe(OH)2+2H+,這兩種離子均在溶液中發(fā)生水解，使c(Fe2+)、c(S2-)降低，促使FeS(s) Fe2++S2-的溶解平衡向溶解的方向進行。
（2）當(dāng)溶液中c(Fe2+)=1 ol•L-1時，c(S2-)= =8.1×10-17ol•L-1,由于c2(H+)•c(S2-)=1×10-22,則溶液中c2(H+)= ,c(H+)≈1.11×10-3 ol•L-1 。
答案：（1）7.92×10-8,S2-+H2O HS-+OH-，F(xiàn)e2++2H2O Fe(OH)2+2H+,這兩種離子均在溶液中發(fā)生水解，使c(Fe2+)、c（S2-）降低，促使FeS(s) Fe2++S2-的溶解平衡向溶解的方向進行。
（2）1.11×10-3 ol•L-1

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