第23讲 沉淀溶解平衡-9-2024版高考完全解读 化学 (新高考)

第七章水溶液中的离子反应与平衡第23讲沉淀溶解平衡1.(2022·海南卷·14)(双选)某元素M的氢氧化物M(OH)2(s)在水中的溶解反应为(s)M2+(aq)+2OH-(aq) M(OH)2(s)+ 2OH-(aq)M(OH)42-(aq)M(OH)225 ℃,-lg c与pH的关系如图所示,c为M2+或M(OH)42-浓度的值。

下列说法错误的是( )。

A.曲线①代表-lg c(M2+)与pH的关系的K sp约为1×10-10B.M(OH)2C.向c(M2+)=0.1 mol·L-1的溶液中加入NaOH 溶液至pH=9.0,体系中元素M主要以(s)存在M(OH)2D.向c[M(OH)42-]=0.1 mol·L-1的溶液中加入等体积0.4 mol·L-1的HCl后,体系中元素M主要以M2+存在答案：BD解析：M(OH)2(s)在水中的溶解反应为M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq)、(s)+2OH-(aq)M(OH)42-(aq),随着pH增大,c(OH-)增大,c(M2+)减小,c[M(OH)42-]增M(OH)2大,即-lg c(M2+)增大,-lg c[M(OH)42-]减小,因此曲线①代表-lg c(M2+)与pH的关系,A 项正确;由题图知,pH=7.0时,-lg c(M2+)=3.0,则M(OH)2的K=c(M2+)×c2(OH-)=10-3.0×(10-7.0)2=1×10-17,B项错误;向c(M2+)=0.1 mol·L-1的溶液sp中加入NaOH溶液至pH=9.0,根据题图,pH=9时,c(M2+)、c[M(OH)42-]均极小,则体系中元素M主要以M(OH)2(s)存在,C项正确;c[M(OH)42-]=0.1 mol·L-1溶液中,由于溶解平衡是少量的,因此加入等体积的0.4 mol·L-1的HCl后,体系中元素M仍主要以M(OH)42-形式存在,D项错误。

2.(2022·浙江1月选考·20)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)A n+(aq)+B n-(aq),其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。

对于不同组成的AB型强电解质,下列说法正确的是( )。

A.ΔH和ΔS均大于零B.ΔH和ΔS均小于零C.ΔH可能大于零或小于零,ΔS大于零D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零答案：D解析：本题考查对ΔH、ΔS的理解。

该反应可看作两步,一是电解质的电离过程,二是离子的水合过程,电离过程吸热,水合过程放热,所以总反应的ΔH可能大于零也可能小于零;固体溶于水之后存在水合过程,不仅固体的混乱度(熵)会发生变化,水的混乱度(熵)也会发生变化,在形成水合离子的过程中,水分子在配位作用和静电作用的影响之下,会形成非常规整的结构,所以固体溶解不一定是一个ΔS>0的反应,D正确。

3.(2021·全国乙卷·13)HA是一元弱酸,难溶盐MA的饱和溶液中c(M+)随c(H+)而变化,M+不发生水解。

实验发现,298 K时c2(M+)~c(H+)为线性关系,如图中实线所示。

下列叙述错误的是( )。

A.溶液pH=4时,c(M+)<3.0×10-4 mol·L-1B.MA的溶度积K sp(MA)=5.0×10-8C.溶液pH=7时,c (M +)+c (H +)=c (A -)+c (OH -)D.HA 的电离常数K a (HA )≈2.0×10-4 答案：C解析：溶液pH=4时,c (H +)=1×10-4 mol ·L -1,由题图知,此时c 2(M +)=7.5×10-8(mol ·L -1)2,c (M +)<3.0×10-4 mol ·L -1,A 项正确;由题图知,当c (H +)=0,即不向溶液中加酸时,c 2(M +)=5.0×10-8(mol ·L -1)2,c (M +)=√5×10-4 mol ·L -1,由MA (s )M +(aq )+A -(aq )知,MA 的饱和溶液中c (M +)=c (A -),则K sp (MA )=c (M +)×c (A -)=5.0×10-8,B 项正确;MA 的饱和溶液因A -水解而显碱性,只有加入一定量的酸才能使溶液显中性,若加入的酸不是HA ,则溶液中除含有M +、H +、OH -、A -四种离子外还含有其他阴离子,由电荷守恒原理知,C 项错误;溶液中c (M +)=K sp c (A -)=K spK a (HA )·c (HA )c (H +)=K sp ·c (H +)K a(HA )·c (HA ),根据MAM ++A -,A -+H +HA 知,溶液中c (HA )=c (M +)-c (A -)=c (M +)-Kspc (M +),两式联立可得c (M +)·K a (HA )·[c (M +)-K spc (M +)]=K sp ·c (H +),化简可得c 2(M +)=K sp ·[c (H +)K a(HA )+1],将K sp =5×10-8代入,由题图知,c (H +)=20×10-5 mol ·L -1时,c 2(M +)=10.0×10-8(mol ·L -1)2,将数据代入计算得K a (HA )=2.0×10-4,D 项正确。

4.(2023·山东师大附中模拟)下列实验中,对应的现象以及结论都正确的是( )。

选项 实验现象 结论A在某醛类物质中滴入溴水溴水褪色该醛类物质含有碳碳双键B将苯、液溴和铁粉混合后产生的气体直接通入AgNO 3溶液中产生淡黄色沉淀苯和液溴发生了取代反应C向FeBr 2和KSCN 混合溶液中滴入少量新制氯水,再加入CCl 4混合振荡、静置 下层呈无色,上层呈红色Fe 2+的还原性大于Br -D向1 mL 2 mol ·L -1的NaOH 溶液中滴加1~2滴0.1 mol ·L -1 MgCl 2溶液后的悬浊液中,再滴加2滴0.1 mol ·L -1FeCl 3溶液出现红褐色沉淀K sp [Mg (OH )2]>K sp [Fe (OH )3]答案：C解析：醛基也能被Br2氧化,使溴水褪色,该物质中不一定含有碳碳双键,A错误;液溴易挥发,挥发出的溴单质与 AgNO3溶液反应也能生成 AgBr 沉淀,所以产生淡黄色沉淀并不能说明苯和液溴发生了取代反应,B错误;向FeBr2和 KSCN混合溶液中滴入少量新制氯水,Fe2+被少量氯水氧化生成 Fe3+,Fe3+和KSCN反应使溶液变红色,再加入CCl4混合振荡、静置,则静置后有机层在下层呈无色,水层在上层呈红色,可说明氯水没有和Br-反应生成Br2,证明Fe2+的还原性大于Br-,C正确;溶液中氢氧化钠过量,所以再加FeCl3溶液会有红褐色沉淀,但该沉淀不是Mg(OH)2沉淀转化来的,无法证明Mg(OH)2和Fe(OH)3的K sp大小关系,D错误。

5.(2021·重庆卷·15)电镀在工业生产中具有重要作用。

某电镀厂产生的废水经预处理后含有Cr2O72-和少量的Cu2+、 Ni2+,能够采用以下流程进行逐一分离,实现资源再利用。

已知:K sp(CuS)=6.3×10-36和K sp(NiS)=3.0×10-19,回答下列问题:(1)Cr2O72-中Cr元素的化合价为。

答案：+6解析：预处理废水中含有Cr2O72-、Cu2+、Ni2+,加入适量H2C2O4还原后,Cr2O72-被还原为Cr3+;加入NaOH调pH=5~6后,Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀离开体系;NiS和CuS是同类型的沉淀,根据二者K sp大小判断,加入 Na2S溶液后,Cu2+优先转化为CuS沉淀离开体系;再加入 NaOH 调节溶液pH=7,加入Na2S 溶液,Ni2+转化为NiS沉淀离开体系。

本题考查废水处理过程的流程分析,涉及元素化合物性质、电离平衡常数与溶度积常数的综合应用。

CrO72-中Cr元素的化合价为+6。

2(2)还原池中有Cr3+生成,反应的离子方程式为。

答案：Cr2O72-+3H2C2O4+ 8H+2Cr3++ 6CO2↑+7H2O解析：加入适量H 2C 2O 4还原时,Cr 2O 72-被还原为Cr 3+,反应的离子方程式为Cr 2O 72-+3H 2C 2O 4+8H+2Cr 3++6CO 2↑+7H 2O 。

(3)沉淀1为Cr (OH )3,其性质与Al (OH )3相似,则 Cr (OH )3与NaOH 溶液反应的化学方程式为 。

答案：Cr (OH )3+ NaOHNaCrO 2+ 2H 2O解析：Cr (OH )3与NaOH 溶液反应会生成NaCrO 2,反应的化学方程式为Cr (OH )3+NaOHNaCrO 2+2H 2O 。

(4)Na 2S 溶液呈碱性的原因是 (用离子方程式表示),沉淀2为 ;沉淀池3中调至pH=7的目的是 。

答案：S 2-+H 2OHS -+OH - CuS 防止pH 较低,无法使Ni 2+完全沉淀解析：NaS 中S 2-水解使溶液呈碱性,水解的离子方程式为S 2-+H 2OHS -+OH -,由于CuS 、NiS 为同类型沉淀,根据其K sp 判断,加入Na 2S 后,CuS 先离开体系沉淀下来,故沉淀2为CuS 。

(5)若废水中还含有Cd 2+,pH=4时Cd 2+的浓度为 mol ·L -1,用该结果说明Cd2+影响上述流程进行分离的原因是 [设H 2S 平衡浓度为1.0×10-6mol ·L -1。

已知:H 2S 的K 1=1.0×10-7、K 2=7.0×10-15、K sp (CdS )=7.0×10-27]。

答案：1.0×10-7 当c (Cd 2+)=1.0×10-7mol ·L -1<10-5mol ·L -1时,Cd 2+也随着Cu 2+完全沉淀为硫化物,使沉淀2为CdS 和CuS 的混合物,未达到逐个沉淀的目的 解析：根据K 1×K 2=c (H +)·c (HS -)c (H 2S )×c (H +)·c (S 2-)c (HS -)=c (S 2-)·c 2(H +)c (H 2S )=7.0×10-22,平衡时c (H 2S )=1.0×10-6mol ·L -1,pH=4[即c (H +)=1.0×10-4mol ·L -1],则c (S 2-)=7.0×10-20mol ·L -1,c (Cd 2+)=K sp (CdS )c (S 2-)=7.0×10-277.0×10-20 mol ·L -1=1.0×10-7mol ·L -1。