核心素养测评 三十.docx
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核心素养测评三十
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核心素养测评三十
难溶电解质的溶解平衡
一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)
1.已知BaCO3和BaSO4均为难溶电解质,其溶度积分别为Ksp(BaCO3)=5.1×
10-9mol2·L-2,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2·L-2,则下列说法中正确的是
( )
A.向等浓度的Na2SO4和Na2CO3的混合溶液中滴加BaCl2溶液,先沉淀的是BaCO3
B.在浓度为2.0×10-5mol·L-1Na2SO4溶液中,加入等体积的1.0×10-5mol·L-1BaCl2溶液,能产生沉淀
C.在清理有关仪器的BaSO4沉淀时,常加入饱和Na2CO3溶液,使BaSO4转化为BaCO3再用酸处理
D.用稀硫酸洗涤BaSO4效果比用水好,BaCO3也能用此法处理
【解析】选C。
溶解度小的BaSO4先沉淀,A错误;c(Ba2+)·c(S
)=(0.5×1.0×
10-5mol·L-1)×1.0×10-5mol·L-1=5×10-11mol2·L-2小于Ksp(BaSO4),不会产生BaSO4沉淀,B错误;虽然BaCO3溶解度大于BaSO4,但当C
浓度很大时,BaSO4也可转化成BaCO3沉淀,C正确;用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀可以抑制BaSO4的溶解而减少损失,BaCO3却与稀硫酸反应生成BaSO4沉淀,故BaCO3沉淀不能用稀硫酸洗,D错误。
2.(双选)(2020·海口模拟改编)已知298K时,Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(NiCO3)=1.0×10-7;p(Ni)=-lgc(Ni2+),p(B)=-lgc(S2-)或-lgc(C
)。
在含物质的量浓度相同的Na2S和Na2CO3的混合溶液中滴加Ni(NO3)2溶液产生两种沉淀,溶液中阳离子、阴离子浓度关系如图所示。
下列说法错误的是( )
A.对于曲线Ⅰ,在b点加热,b点向c点移动
B.常温下NiCO3的溶解度小于NiS的溶解度
C.向d点对应的溶液中加入对应阴离子的钠盐,d点向b点移动
D.p为3.5时对应的阴离子是C
【解析】选A、B。
一般情况,加热可使难溶电解质的溶解度增大,其溶度积常数增大,所以溶液中c(Ni2+)和c(B2-)都增大,但pNi和pB存在关系为pNi=pKsp(NiB)-pB。
所以对于曲线Ⅰ,在b点加热,b点不是向c点移动,而是向a点方向移动,A错误;NiS和NiCO3是同类型难溶电解质,由于Ksp(NiCO3)=1.0×10-7>Ksp(NiS)=1.0×10-21,常温下NiCO3的溶解度大于NiS的溶解度,B错误;对于d所处溶液,向d点对应的溶液中加入对应阴离子的钠盐,沉淀溶解平衡逆向移动,即c(B2-)增大,则c(Ni2+)减小,pNi增大,即d点向b点移动,C正确;a点对应的是较小的pKsp(NiB),即Ksp(NiB)较大,因此a点对应的是NiCO3,pNi=pB=
=3.5,D正确。
【加固训练】
下列说法中,正确的是( )
A.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解即停止
B.Ksp越小,难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱
C.Ksp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关
D.相同温度下,AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同
【解析】选C。
难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀溶解平衡是动态平衡,沉淀和溶解速率相同,A错误;Ksp可用来判断相同类型的化合物在水中溶解度的大小,但是如果化合物的类型不同,就不能进行直接判断,Ksp越小的难溶电解质在水中的溶解能力不一定越弱,B错误;沉淀溶解平衡存在溶度积常数,Ksp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关,C正确;相同温度下,AgCl在水中的溶解能力大于在NaCl溶液中的溶解能力,因为氯化钠溶液中氯离子对氯化银溶解起到抑制作用,D错误。
3.粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2+。
提纯时,为了除去Fe2+,常加入少量H2O2,然后再加入少量碱至溶液pH=4,可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。
下列说法不正确的是( )
A.溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4
B.加入H2O2,将Fe2+氧化,2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H2O
C.由于CuSO4的催化作用,会使部分H2O2分解而损失
D.调节溶液pH=4的依据是Cu(OH)2比Fe(OH)3更难溶解
【解析】选D。
加入少量稀H2SO4可抑制Cu2+的水解,A正确;B、C均正确;调节溶液pH=4的依据是此时Fe3+已完全沉淀,而Cu2+还未沉淀,即Fe(OH)3比Cu(OH)2更难溶解。
【加固训练】
可溶性钡盐有毒,医院中常用硫酸钡这种钡盐作为内服造影剂。
医院抢救钡离子中毒患者时,除催吐外,还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。
已知:
某温度下,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9;Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。
下列推断正确的
是( )
A.不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)
B.抢救钡离子中毒患者时,若没有硫酸钠,可以用碳酸钠溶液代替
C.若误饮c(Ba2+)=1.0×10-5mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒
D.可以用0.36mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃
【解析】选D。
胃液中为盐酸环境,难溶的碳酸盐在胃液中会溶解,故A、B错误;硫酸钡作内服造影剂,说明硫酸钡电离出的钡离子浓度是安全的,此时c(Ba2+)=
=1.05×10-5mol·L-1>1.0×10-5mol·L-1,故误饮c(Ba2+)=1.0×10-5mol·L-1的溶液时,不会引起钡离子中毒,故C错误;用
0.36mol·L-1的Na2SO4溶液洗胃时,胃液中:
c(Ba2+)=
=
mol·L-1=3.1×10-10mol·L-1<1.05×10-5mol·L-1,故D正确。
4.(2020·徐州模拟)硫化汞(HgS)难溶于水,在自然界中呈红褐色,常用于油画颜料、印泥及朱红雕刻漆器等。
某温度时,HgS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.向HgS的浊液中加入硫化钠溶液,HgS的Ksp减小
B.图中a点对应的是饱和溶液
C.向c点的溶液中加入0.1mol·L-1Hg(NO3)2,则c(S2-)减小
D.升高温度可以实现c点到b点的转化
【解析】选C。
HgS的Ksp只与温度有关,A不正确;曲线以下的点都是不饱和时的点,B不正确;加入Hg(NO3)2时,c(Hg2+)增大,平衡向生成沉淀的方向移动,c(S2-)减小,C正确;升高温度时,硫化汞的溶解度增大,c(Hg2+)和c(S2-)都增大,D不正确。
二、非选择题(本题包括2小题,共26分)
5.(12分)利用水钴矿(主要成分为Co2O3,含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸钴的工艺流程如图:
已知:
①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Co(OH)2
Al(OH)3
Mn(OH)2
完全沉淀pH
3.7
9.6
9.2
5.2
9.8
(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是________________________________。
(2)加入NaClO3的作用是__________, 发生反应的离子方程式是_________。
(3)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。
滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是______________;使用萃取剂适宜的pH是________(填选项序号)。
A.接近2.0 B.接近3.0 C.接近5.0
(4)“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。
已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。
当加入过量NaF后,所得滤液中
=__________。
(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________除去它们(选填序号)。
A.NaOH B.FeS C.Na2S
【解析】
(1)Na2SO3具有还原性,能够将溶液中的Co3+、Fe3+还原。
(2)根据流程图分析第一步加入Na2SO3的目的是将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+,第二步加入NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+,因最后制取草酸钴所以不能氧化Co2+,发生反应的离子方程式为Cl
+6Fe2++6H+
6Fe3++Cl-+3H2O。
(3)根据流程图可知,滤液Ⅱ中存在Mn2+、Co2+,由萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系可知,调节溶液pH接近3.0时,可使Mn2+萃取较多,并且Co2+被萃取的少。
(4)
=
=
=0.7。
(5)要使三种离子生成沉淀,最好选择难溶于水的FeS,使它们转化为更难溶解的金属硫化物沉淀,同时又不会引入其他离子。
答案:
(1)将Co3+、Fe3+还原
(2)将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+
Cl
+6Fe2++6H+
6Fe3++Cl-+3H2O
(3)除去Mn2+ B (4)0.7 (5)B
6.(14分)根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题:
(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤,若测得滤液中c(C
)=
10-3mol·L-1,则Ca2+是否沉淀完全?
________(填“是”或“否”)。
[已知c(Ca2+)≤10-5mol·L-1时可视为沉淀完全;Ksp(CaCO3)=4.96×10-9]
(2)已知:
25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下:
pH
<8.0
8.0~9.6
>9.6
颜色
黄色
绿色
蓝色
25℃时,在Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液的颜色为________。
(3)向50mL0.018mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L-1的盐酸,生成沉淀。
已知该温度下AgCl的Ksp=1.0×10-10,忽略溶液的体积变化,请计算:
①完全沉淀后,溶液中c(Ag+)=________。
②完全沉淀后,溶液中pH=________。
③如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50mL0.001mol·L-1的盐酸,是否有白色沉淀生成?
________(填“是”或“否”)。
【解析】
(1)根据Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·c(C
)=4.96×10-9,得c(Ca2+)=
mol·L-1=4.96×10-6mol·L-1<10-5mol·L-1,可视为沉淀完全。
(2)设Mg(OH)2饱和溶液中c(OH-)为xmol·L-1,则0.5x3=5.6×10-12,x>1×10-4,c(H+)<1×10-10mol·L-1,pH>10,溶液为蓝色。
(3)①反应前,n(Ag+)=0.018mol·L-1×0.05L=0.9×10-3mol,n(Cl-)=
0.020mol·L-1×0.05L=1×10-3mol;反应后剩余的Cl-为0.1×10-3mol,则混合溶液中,c(Cl-)=1.0×10-3mol·L-1,c(Ag+)=
=1.0×10-7mol·L-1。
②H+没有参与反应,完全沉淀后,c(H+)=0.010mol·L-1,pH=2。
③因为加入的盐酸中c(Cl-)和反应后所得溶液中的c(Cl-)相同,c(Cl-)没有改变,c(Ag+)变小,所以Qc=c(Ag+)·c(Cl-) 答案: (1)是 (2)蓝色 (3)①1.0×10-7mol·L-1 ②2 ③否 一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分) 1.(双选)向含MgCl2和CuCl2的溶液中逐滴加入0.1mol·L-1的NaOH溶液,沉淀的质量(m)与加入NaOH溶液体积(V)的关系如图所示,已知V2=3V1,下列说法正确的是( ) A.原溶液中MgCl2和CuCl2的物质的量浓度不相等 B.该实验不能证明Cu(OH)2的Ksp比Mg(OH)2的Ksp小 C.水的电离程度: A>B>C D.若向Cu(OH)2悬浊液中加入MgCl2溶液,一定会有Mg(OH)2生成 【解析】选A、C。 由题图可知,O~A段生成的蓝色沉淀为Cu(OH)2,A~B段生成的沉淀为Mg(OH)2,V2=3V1,说明n[Mg(OH)2]=2n[Cu(OH)2],故原溶液中MgCl2和CuCl2的物质的量浓度不相等,A正确;CuCl2的物质的量浓度小且Cu2+先沉淀,说明Cu(OH)2的Ksp比Mg(OH)2的Ksp小,B错误;A点溶液中溶质为NaCl和MgCl2,B点溶液中溶质为NaCl,C点溶液中溶质为NaCl和NaOH,镁离子水解促进水的电离,NaOH抑制水的电离,NaCl对水的电离无影响,故水的电离程度: A>B>C,C正确;若要生成沉淀,则必须满足Qc>Ksp,题中未给出相关离子的浓度,故无法判断是否生成沉淀,D错误。 2.已知: pCu=-lgc(Cu+),pX=-lgc(X-)。 298K时,Ksp(CuCl)=a×10-6,Ksp(CuBr)=b×10-9,Ksp(CuI)=c×10-12。 在CuCl、CuBr、CuI的饱和溶液中阳离子和阴离子浓度关系如图所示。 下列说法正确的是( ) A.298K时,在CuCl的饱和溶液中加入少量NaCl,c(Cu+)和c(Cl-)都减小 B.图中x代表CuI曲线,且P点c(Cu+)=c(I-) C.298K时增大M点的阴离子浓度,则y上的点向N点移动 D.298K时CuBr(s)+I-(aq) CuI(s)+Br-(aq)的平衡常数K的数量级为103或102 【解析】选D。 CuCl的饱和溶液中存在溶解平衡: CuCl(s) Cu+(aq)+Cl-(aq),加入少量NaCl,c(Cl-)增大,平衡逆向移动,c(Cu+)减小,但c(Cl-)增大,A项错误;图中横纵坐标之和pCu+pX=[-lgc(Cu+)]+[-lgc(X-)]=-lgc(Cu+)c(X-)=-lgKsp(CuX),故横纵坐标之和越小,Ksp越大,因此x代表溶解度最大的CuCl曲线,P点c(Cu+)=c(Cl-)或根据P点横纵坐标均为3,c(Cu+)=c(X-)= 10-3mol·L-1,计算出Ksp(CuX)=10-6,B项错误;y代表CuBr曲线,增大M点的c(Br-),CuBr(s) Cu+(aq)+Br-(aq),平衡逆向移动,c(Cu+)减小,但c(Br-)增大,而M点向N点移动,pCu减小,pBr增大,则c(Cu+)增大,c(Br-)减小,C项错误;该反应的平衡常数K= = = = = ×103,故平衡常数的数量级为103或102,D项正确。 【加固训练】 硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图,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,313K时Ksp(SrSO4)最大 C.283K时,图中a点对应的溶液是饱和溶液 D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液 【解析】选B。 温度一定时,Ksp(SrSO4)不变,A错误;由题中沉淀溶解平衡曲线可看出,c(Sr2+)相同时c(S )在313K最大,Ksp最大,B正确;283K时,a点c(Sr2+)小于平衡时c(Sr2+),故未达到饱和,沉淀继续溶解,C错误;从283K升温到363K要析出固体,依然为饱和溶液,D错误。 3.(2020·济南模拟)某温度下,向10mL0.1mol·L-1NaCl溶液和10mL 0.1mol·L-1K2CrO4溶液中分别滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液。 滴加过程中 pM[-lgc(Cl-)或-lgc(Cr )]与所加AgNO3溶液体积之间的关系如图所示。 已知Ag2CrO4为红棕色沉淀。 下列说法错误的是( ) A.该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=4×10-12 B.a1、b、c三点所示溶液中c(Ag+): a1>b>c C.若将上述NaCl溶液浓度改为0.2mol·L-1,则a1点会平移至a2点 D.用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂 【解析】选B。 根据pM=-lgc(Cl-)或pM=-lgc(Cr )可知,c(Cr )越小,pM越大,根据图象,向10mL0.1mol·L-1NaCl溶液和10mL0.1mol·L-1K2CrO4溶液中分别滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液。 当滴加10mL0.1mol·L-1AgNO3溶液时,氯化钠恰好反应,滴加20mL0.1mol·L-1AgNO3溶液时,K2CrO4恰好反应,因此a1所在曲线为氯化钠,b、c所在曲线为K2CrO4,据此分析解答。 b点时恰好反应生成Ag2CrO4,-lgc(Cr )=4.0,c(Cr )=10-4mol·L-1,则c(Ag+)=2×10-4mol·L-1,该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=c(Cr )×c2(Ag+)=4×10-12,故A正确;a1点恰好反应,-lgc(Cl-)=4.9,c(Cl-)=10-4.9mol·L-1,则c(Ag+)=10-4.9mol·L-1,b点c(Ag+)=2×10-4mol·L-1,c点,K2CrO4过量,c(Cr )约为原来的 ,则c(Cr )=0.025mol·L-1,则c(Ag+)= = ×10-5mol·L-1,a1、b、c三点所示溶液中b点的c(Ag+)最大,故B错误;温度不变,氯化银的溶度积不变,若将上述NaCl溶液浓度改为0.2mol·L-1,平衡时,-lgc(Cl-)=4.9,但需要的硝酸银溶液的体积变成原来的2倍,因此a1点会平移至a2点,故C正确;根据上述分析,当溶液中同时存在Cl-和Cr 时,加入硝酸银溶液,Cl-先沉淀,用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂,滴定至终点时,会生成Ag2CrO4红棕色沉淀,故D正确。 二、非选择题(本题包括2小题,共32分) 4.(16分)海水矿物质中镁的含量仅次于氯和钠,居第三位。 由于对镁的需求非常巨大,很多沿海国家都建有大型海水提镁工厂,有关物质的Ksp如表所示,请回答下列问题。 物质 CaCO3 MgCO3 Ca(OH)2 Mg(OH)2 Ksp 2.8×10-9 6.8×10-6 5.5×10-6 1.8×10-11 (1)能否直接把贝壳研磨成粉末撒入海水中使Mg2+转化为MgCO3沉淀? ________(填“能”或“不能”),其原因是__ __。 (2)实际生产中是把Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,而不是转化为MgCO3沉淀,其理由是 __; 请你推测应将贝壳进行怎样的加工处理: ________。 (3)某同学在实验室条件下模拟该生产过程,在加试剂时,误将纯碱溶液加入海水中,他思考了一下,又在得到的混合体系中加入过量的烧碱溶液,你觉得他________(填“能”或“不能”)将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,理由是__ ______ ____________________。 (4)过滤出Mg(OH)2沉淀后,用试剂________(填化学式)将其溶解,选择该试剂的理由是__ _______________________。 【解析】 (1)CaCO3和MgCO3的组成中阴、阳离子个数比相同,从Ksp看,CaCO3的溶解能力比MgCO3的小,所以不能直接加贝壳粉末使Mg2+转化为MgCO3沉淀。 (2)MgCO3的溶解度比Mg(OH)2的溶解度大,所以应把Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,即应把贝壳研磨、煅烧、加水制成石灰乳[Ca(OH)2]。 (3)由沉淀的转化知,烧碱电离产生的OH-能与MgCO3溶解产生的Mg2+生成溶解度更小的Mg(OH)2沉淀,使MgCO3的沉淀溶解平衡不断向右移动。 (4)盐酸电离的H+与Mg(OH)2溶解产生的OH-结合生成水,使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡不断向右移动。 答案: (1)不能 MgCO3的溶度积比CaCO3的溶度积大,直接加贝壳粉末得不到MgCO3沉淀 (2)为使Mg2+沉淀完全,应将Mg2+转化为溶解度更小的Mg(OH)2 研磨、煅烧、加水制成石灰乳 (3)能 烧碱电离产生的OH-能结合MgCO3溶解产生的Mg2+生成溶解度更小的Mg(OH)2沉淀,使MgCO3的沉淀溶解平衡不断向右移动 (4)HCl 盐酸电离的H+与Mg(OH)2溶解产生的OH-结合生成水,使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡不断向右移动 【加固训练】 几种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 (1)某酸性CuCl2溶液中含少量的FeCl3,为制得纯净的CuCl2溶液,宜加入________调至溶液pH=4,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的c(Fe3+)=________________。 (2)过滤后,将所得滤液经过________,________操作,可得到CuCl2·2H2O晶体。 (3)由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2,需要进行的操作是_____________________。 (4)某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下: 取0.800g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀。 用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液40.00mL。 (已知: I2+2S2 S4 +2I-)。 ①可选用________作滴定指示剂,滴定终点的现象_____________。 ②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为 _____________。 ③该试样中CuCl2·2H2O的质量百分数为________。 【解析】 (1)加入CuO或Cu2(OH)2CO3、Cu(OH)2,与Fe3+水解产生的H+反应,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,当pH=4时,由Fe(OH)3的Ksp计算c(Fe3+)。 (3)由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl
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