高考化学一轮复习 课时规范练 难溶电解质的沉淀溶解平衡高三全册化学试题

回夺市安然阳光实验学校课时规范练25 难溶电解质的沉淀溶解平衡
(时间:45分钟满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列说法不正确的是( )。

A.其他条件不变,离子浓度改变时,K sp不变
B.由于相同温度时K sp(ZnS)>K sp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS
C.K sp只与难溶电解质的性质和温度有关
D.两种难溶电解质作比较时,K sp越小的电解质,其溶解度一定越小
答案:D
解析:K sp只与难溶电解质的性质和外界温度有关,故A、C正确;由于
K sp(ZnS)>K sp(CuS),所以ZnS在一定条件下可转化为CuS,故B正确;同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI),K sp越小,溶解度越小,而不同类型的难溶电解质(如Ag2SO4和AgI),K sp小的溶解度不一定小,需要进行换算,故D错误。

2.25 ℃时,K sp(BaSO4)=1×10-10,K sp(BaCO3)=5.1×10-9。

在该温度下,下列说法不正确的是( )。

A.因为K sp(BaCO3)>K sp(BaSO4),所以BaCO3不能作内服造影剂
B.若误饮c(Ba2+)=1.0×10-5mol·L-1溶液时,不会引起Ba2+中毒
C.向同浓度Na2SO4和Na2CO3的混合液中滴加BaCl2溶液,BaSO4先析出
D.在BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,c(S O
4
2-)∶c(C O32-)=1∶51
答案:A
解析:因胃酸可与C O
3
2-反应生成水和二氧化碳,使C O32-浓度降低,从而使平衡
BaCO3(s)Ba2+(aq)+C O
3
2-(aq)向溶解方向移动,使Ba2+浓度增大,Ba2+有毒,不能作内服造影剂,与K sp大小无关,A项错误;c(Ba2+)=1.0×10-5mol·L-1的溶液中Ba2+浓度很小,不会引起Ba2+中毒,B项正确;BaSO4和BaCO3是同类型的难溶强电解质,BaSO4溶度积常数小,因此向同浓度的Na2SO4和Na2CO3混合溶液中加入BaCl2时,先生成的沉淀是BaSO4,C项正确;BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中Ba2+
浓度一定,则由c(Ba2+)·c(S O
4
2-)=1×10-10,c(Ba2+)·c(C O32-)=5.1×10-9,两式相
比可得c(S O
4
2-)∶c(C O32-)=1∶51,D项正确。

3.(2019吉林第二中学月考)25 ℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI溶液,下列说法正确的是( )。

A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大
B.溶度积常数K sp增大
C.沉淀溶解平衡向右移动
D.溶液中Pb2+浓度减小
答案:D
解析:25℃时,PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),当加入KI溶液,I-浓度增大,沉淀溶解平衡向左移动。

溶液中Pb2+浓度减小,A错误,D正确;温度不变,溶度积常数K sp不变,B错误;沉淀溶解平衡向左移动,C
错误。

4.已知几种硫化物的溶度积常数如下表所示:
化学式FeS CuS MnS HgS
K sp/(mol2·L-2) 6.3×10-18 1.3×10-36 2.5×10-13 6.4×10-53
下列离子方程式正确的是( )。

A.FeS(s)+Hg2+(aq)HgS(s)+Fe2+(aq)
B.CuS(s)+Fe2+(aq)FeS(s)+Cu2+(aq)
C.HgS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Hg2+(aq)
D.HgS(s)+Mn2+(aq)MnS(s)+Hg2+(aq)
答案:A
解析:FeS、CuS、MnS、HgS的组成类型相同,根据表格数据可
知,K sp(MnS)>K sp(FeS)>K sp(CuS)>K sp(HgS),溶度积较大的物质易转化成溶度积较小的物质,A正确。

5.已知298 K时,Mg(OH)2的溶度积常数K sp=5.6×10-12,取适量的MgCl2溶液,加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡,测得pH=13,则下列说法不正确的是( )。

A.所得溶液中的c(H+)=1.0×10-13mol·L-1
B.加入Na2CO3固体,可能生成沉淀
C.所加的烧碱溶液pH=13
D.所得溶液中的c(Mg2+)=5.6×10-10mol·L-1
答案:C
解析:pH=13,则c(H+)=1.0×10-13mol·L-1,A项正确;加入Na2CO3固体,当
c(Mg2+)·c(C O
3
2-)>K sp(MgCO3)时可生成MgCO3沉淀,B项正确;因为向MgCl2溶液中加NaOH溶液后混合溶液的pH=13,所以所加NaOH溶液pH>13,C项错误;溶
液中的c(Mg2+)=5.6×10-12
10-2
mol·L-1=5.6×10-10mol·L-1,D项正确。

6.25 ℃时,K sp[Mg(OH)2]=5.61×10-12,K sp(MgF2)=
7.42×10-11。

下列说法正确的是( )。

A.25 ℃时,固体Mg(OH)2在20 mL 0.01 mol·L-1氨水中的K sp比在20 mL
0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液中的K sp小
B.25 ℃时,饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2+)大
C.25 ℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2不可能转化成MgF2
D.25 ℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)增大
答案:D
解析:K sp不随浓度变化,只与温度有关,A错误;因
K sp[Mg(OH)2]<K sp(MgF2),Mg(OH)2饱和溶液比MgF2饱和溶液中的c(Mg2+)小,B错
误;二者K sp接近,使用浓NaF溶液可以使Mg(OH)2转化为MgF2,C错误;N H
4
+结合OH-,使Mg(OH)2溶解平衡正向移动,c(Mg2+)增大,D正确。

7.下表是Fe2+、Fe3+、Zn2+被OH-完全沉淀时溶液的pH。

已知Zn2+开始沉淀的
pH=5.4。

某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2+、Fe3+杂质,为制得纯净的ZnSO4,
应加入的试剂是( )。

金属离子Fe2+Fe3+Zn2+
完全沉淀时的pH 7.7 4.5 6.5
A.H2O2、ZnO
B.氨水
C.KMnO4、ZnCO3
D.NaOH溶液
答案:A
解析:加氨水、KMnO4、NaOH都会引入杂质离子,故B、C、D项错误;Fe3+沉淀完全时溶液的pH=4.5,此时Zn2+未产生沉淀,故应向酸性溶液中加入H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,再加入ZnO调节溶液的pH至4.5,使Fe3+全部转化为Fe(OH)3沉淀,并过滤除去,蒸发结晶即可得到纯净的ZnSO4,A项正确。

8.(2019全国Ⅱ改编)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。

硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。

下列说法错误的是( )。

A.图中A和B分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度
B.图中各点对应的K sp的关系为K sp(M)=K sp(N)<K sp(P)<K sp(Q)
C.向M点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由M沿MPN线向P方向移动
D.温度降低时,Q点的饱和溶液的组成由Q沿QP线向P方向移动
答案:B
解析:CdS在水中存在沉淀溶解平衡:CdS(s)Cd2+(aq)+S2-(aq),电离出的S2-浓度与Cd2+浓度相同,A项正确;沉淀溶解平衡常数只与温度有关,温度相同,K sp 相同,所以M、P、N三点的K sp相同,B项错误;在T1温度下,向M点的溶液中加入少量Na2S固体,S2-浓度增大,但由于K sp不变,所以Cd2+浓度必然减小,因此溶液组成由M沿MPN线向P方向移动,C项正确;温度降低,CdS的K sp减小,但S2-浓度与Cd2+浓度仍然相等,所以Q点饱和溶液的组成由Q沿QP线向P方向移动,D项正确。

二、非选择题(本题共3个小题,共52分)
9.(17分)(1)25 ℃,在0.10 mol·L-1 H2S溶液中,通入HCl气体或加入NaOH 固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S 的挥发)。

①pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)= mol·L-1。

②某溶液含0.020 mol·L-1 Mn2+、0.10 mol·L-1 H2S,当溶液pH=
时,Mn2+开始沉淀。

[已知:K sp(MnS)=2.8×10-13]
(2)已知:K sp[Al(OH)3]=1×10-33,K sp[Fe(OH)3]=3×10-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。

室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6 mol·L-1),需调节溶液pH范围为。

(3)酸性锌锰干电池是一种一次性电池。

回收处理该废电池可得到多种化工原料。

有关数据如下表所示:
用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解,铁变为,加碱调节至pH为时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为时,锌开始沉淀(
假定Zn2+浓度为0.1 mol·L-1)。

若上述过程不加H2O2后果是,原因
是。

①0.043 ②5
(2)5.0<pH<7.1
(3)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分离不开Fe(OH)2和Zn(OH)2的K sp相近
①根据物料守恒:c(S2-)+c(H2S)+c(HS-)=0.10mol·L-1,故
c(H2S)+c(HS-)=0.10mol·L-1-c(S2-)=0.10mol·L-1-5.7×10-2mol·L-
1=0.043mol·L-1。

②要使Mn2+沉淀,需要的c(S2-)最小值为:c(S2-)=K sp(MnS)
K(Mn2+)
=2.8×10-13
0.02
mol·L-
1=1.4×10-11mol·L-1,再对照图像找出pH=5。

(2)由Al(OH)3和Fe(OH)3的K sp知,使Al3+完全沉淀时,Fe3+肯定已完全沉淀。

K sp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-),c3(OH-)=1×10-33
1×10-6
=10-27mol3·L-3,c(OH-)=10-9mol·L-1,pH=5.0,为了不使Mn2+沉淀,所以pH要小于7.1。

(3)由Zn(OH)2、Fe(OH)2、Fe(OH)3的K sp可分别计算出Zn2+、Fe2+、Fe3+完全沉
淀时的pH为8、8、2.7。

所以要除去Zn皮中的杂质铁,需先把Fe转化为Fe3+,再调节溶液pH=2.7使Fe3+恰好沉淀完全,再加碱至溶液pH=6时,Zn2+开始沉淀[因c(Zn2+)=0.1mol·L-1,所以c(Zn2+)·c2(OH-)=10-17,得出对应pH=6]。

所以溶解金属时加H2O2的目的就是使Fe转化为Fe3+,否则Fe2+和Zn2+一起沉淀,无法
分离出杂质。

10.(2019广西南宁高三月考)(17分)某含锰矿石的主要成分是MnO2,还含CaO、Al2O3、FeS杂质,由此矿石生产MnCO3的工艺流程如图所示:
含锰矿石
已知:①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示:
物质开始沉淀的pH 沉淀完全的pH
Fe(OH)3 2.7 3.7
Al(OH)3 3.8 4.7
Mn(OH)28.8 10.4
Ca(OH)212 —
②常温下,K sp(CaF2)=3.95×10-11。

回答下列问题:
(1)酸溶时,是否能将稀硫酸换成浓盐酸(填“是”或“否”);操作Ⅰ的名称为。

(2)取溶液Ⅰ加入KSCN溶液,溶液呈血红色,试写出酸溶过程中MnO2与FeS发
生反应的离子方程式: 。

(3)调节溶液Ⅰ的pH时,pH的范围为;所用的物质X最好是
(填字母)。

A.盐酸
B.NaOH溶液
C.氨水
D.MnCO3固体
(4)滤渣Ⅰ为,滤渣Ⅱ为。

(填化学式)
(5)沉锰的化学方程式为。

(6)沉锰后过滤得到固体MnCO3,设计实验方案验证MnCO3固体是否洗涤干
净: 。

答案:(1)否过滤
(2)2FeS+12H++3MnO22Fe3++2S+3Mn2++6H2O
(3)4.7≤pH<8.8D
(4)Fe(OH)3、Al(OH)3CaF2
(5)MnSO4+2NaHCO3MnCO3↓+Na2SO4+H2O+CO2↑
(6)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入盐酸酸化的氯化钡溶液,若无沉淀产生,则说明已经洗涤干净
解析:锰矿石的主要成分是MnO2,还含CaO、Al2O3、FeS等杂质,加入稀硫酸高温酸溶,二氧化锰将硫化亚铁氧化成硫单质、Fe3+,同时氧化钙和氧化铝与稀硫酸反应,通过操作Ⅰ过滤得到S沉淀和含有Mn2+、Fe3+、Ca2+和Al3+的滤液Ⅰ;通过调节滤液Ⅰ的pH,将Al3+、Fe3+转化成Al(OH)3、Fe(OH)3,过滤后分离出
Al(OH)3、Fe(OH)3,滤液Ⅱ中含有Ca2+和Mn2+,加入NaF后将Ca2+转化成CaF2沉淀,过滤后得到滤渣Ⅱ(CaF2沉淀)和滤液Ⅲ(主要含有硫酸锰),再加入碳酸氢
钠,发生反应:MnSO4+2NaHCO 3MnCO3↓+Na2SO4+H2O+CO2↑,从而获得MnCO3。

(1)
二氧化锰将与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气,所以不能将稀硫酸换成浓盐酸;操作Ⅰ得到的是S单质的沉淀,将该物质分离的方法为过滤,操作Ⅰ的名称为过滤。

(2)取溶液Ⅰ加入KSCN溶液,溶液呈现血红色,说明有Fe3+存在,所以
在酸溶过程中FeS发生反应的离子方程式为2FeS+12H++3MnO 2
2Fe3++2S+3Mn2++6H2O。

(3)根据流程图,调节溶液Ⅰ的pH目的是除去Al3+、
Fe3+,Mn2+不能生成沉淀,所以pH的范围为4.7≤pH<8.8;由于不能引进杂质,则
调节溶液的pH所用的物质X最好为MnCO3固体,选D。

(4)调节溶液Ⅰ的pH目
的是除去Al3+、Fe3+,铁离子和铝离子会完全生成氢氧化物沉淀,滤渣Ⅰ为
Al(OH)3、Fe(OH)3;加入NaF后转化成CaF2沉淀,滤渣Ⅱ为CaF2。

(5)滤液Ⅲ中
含有硫酸锰,硫酸锰与碳酸氢钠溶液反应生成碳酸锰沉淀、硫酸钠、二氧化碳和水,反应的化学方程式为:MnSO4+2NaHCO 3MnCO3↓+Na2SO4+H2O+CO2↑。

(6)根
据流程图,滤液Ⅲ中含有S O
4
2-,验证MnCO3固体是否洗涤干净,可以检验洗涤液
中是否含有S O
4
2-,方法是取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入盐酸酸化的氯
化钡溶液,若无沉淀产生,则说明已经洗涤干净。

11.(18分)某研究小组从一含锌废渣(质量百分组成:40.5% ZnO、19.5% CuO、5.7% FeO、7.3% Fe2O3,其余为SiO2)中回收锌和铜,设计以工业废酸(含15%的
H2SO4)为酸浸液的方案,其流程如图(部分条件略)。

已知:碱式碳酸锌的化学式为Zn(OH)2·ZnCO3。

部分离子以氢氧化物形式开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表:
离子Fe2+Fe3+Cu2+
开始沉淀时的pH(初始浓度为1.0mol·L-1) 6.5 1.5 4.2
沉淀完全时的pH 9.7 3.2 6.7
(1)常温下二价锌在水溶液中的存在形式与pH的关系如图,横坐标为溶液的
pH,纵坐标为Zn2+或Zn(OH)
4
2-(配离子)物质的量浓度的对数(假设Zn2+浓度为10-5mol·L-1时,Zn2+已沉淀完全)。

利用图中数据计算:K sp[Zn(OH)2]= 。

(2)写出试剂a、b的化学式:a ;b 。

(3)写出加入H2O2后发生反应的离子方程
式: 。

(4)写出沉锌过程中反应的离子方程
式: ,沉锌后溶液中主要溶质的化学式是。

(5)将碱式碳酸锌加热分解可得到具有催化性能的活性氧化锌,可用于催化尿素与甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)的反应。

写出碱式碳酸锌受热分解的化学方程式: 。

(6)利用氯化锌溶液与碳酸钠溶液反应制得的碳酸锌中混有碱式碳酸锌,某同学取一定质量的该固体,灼烧至恒重,能否通过固体质量的减少量来确定固体的成分? (填“能”或“否”)。

答案:(1)1×10-17
(2)ZnO或Zn(OH)2Zn
(3)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O
(4)2Zn2++4HC O
3
-Zn(OH)2·ZnCO3↓+3CO2↑+H2O (NH4)2SO4
(5)Zn(OH)2·ZnCO32ZnO+CO2↑+H2O (6)能
解析:含锌废渣中有ZnO、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2,向含锌废渣中加入工业废酸(含15%的H2SO4),发生反应生成ZnSO4、CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3。

根据表格提供的信息,调pH的目的是沉淀Fe3+,但不能引入新的杂质,所以加入试剂ZnO 或Zn(OH)2来调节pH,由于溶液中Fe2+完全沉淀的pH较大,需要用H2O2将Fe2+氧化成Fe 3+。

过滤得到的滤液是ZnSO4、CuSO4的混合溶液,为了得到Cu,所以需要加入Zn,发生置换反应Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,过滤,滤液是ZnSO4溶液,然后用碳酸氢铵溶液沉锌。

(1)根据题图所示,lg c=-3.0,pH=7.0时形成Zn(OH)2沉淀,此时c(Zn2+)=10-
3mol·L-1,c(OH-)=10-7mol·L-1,K
sp[Zn(OH)2]=10
-3×(10-7)2=1×10-17。

(2)根据上述流程分析,试剂a为ZnO或Zn(OH)2;试剂b为Zn。

(3)H2O2具有氧化性,能将Fe2+氧化成Fe3+,自身被还原成水,根据电荷守恒和原
子守恒配平,所以加入H2O2后发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+
2Fe3++2H2O。

(4)沉锌过程中是硫酸锌与碳酸氢铵反应生成Zn(OH)2·ZnCO3沉淀、CO2、H2O
和(NH4)2SO4,所以离子方程式为2Zn2++4HC O
3
-Zn(OH)2·ZnCO3↓+3CO2↑+H2O;沉锌后溶液中主要溶质的化学式是(NH4)2SO4。

(5)碱式碳酸锌加热分解可得到ZnO、CO2和H2O,则碱式碳酸锌受热分解的化学方程式为Zn(OH)2·ZnCO32ZnO+CO2↑+H2O。

(6)由于碳酸锌和碱式碳酸锌受热均能分解生成氧化锌,固体质量都发生变化,所以该同学取一定质量的固体,灼烧至恒重,能通过固体质量的减少量来确定该固体的成分。