（新教材适用）高中化学专题3水溶液中的离子反应第四单元沉淀溶解平衡第2课时沉淀溶解平衡原理的应用课后习题选择性必修1

第2课时沉淀溶解平衡原理的应用基础巩固1.非结合胆红素分子中含有羟基,被氧化后(生成羧基)与钙离子结合形成胆红素钙的反应就是一个沉淀生成的离子反应,从动态平衡的角度分析,下列能预防胆红素钙结石的方法是()。A.大量食用纯碱可使钙离子沉淀完全,防止胆红素钙结石生成B.不食用含钙的食品C.适量服用维生素E、维生素C等抗氧化物质可预防胆红素钙结石D.常喝水稀释钙离子,溶解沉淀答案:C解析:由题意可知,胆红素钙结石的成因是非结合胆红素被氧化后与Ca2+结合,若降低氧化产物或Ca2+的浓度,可预防胆红素钙结石,但人体的体液平衡需维持一定浓度的Ca2+,C项正确。2.T℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×1020,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×1039。此温度下要除去CuCl2溶液中的少量FeCl3,可以边搅拌边加入一种试剂,这种试剂是()。A.CuO B.NaOH溶液C.氨水 D.CuSO4溶液答案:A解析:根据溶度积常数可知氢氧化铜的溶度积大于氢氧化铁的溶度积,因此要除去混在CuCl2溶液中的FeCl3,可加入氢氧化铜粉末、CuO或CuCO3,通过调节溶液的pH,促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀而除去,且不引入新的杂质,A项正确。3.以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有少量Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子,通过添加过量难溶电解质MnS,可使这些金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀,再经蒸发、结晶,可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实,可推知MnS具有的相关性质是 ()。A.具有吸附性B.溶解度与CuS、PbS、CdS等相同C.溶解度大于CuS、PbS、CdSD.溶解度小于CuS、PbS、CdS答案:C解析:本题考查了沉淀的转化,MnS与Cu2+、Pb2+、Cd2+反应生成溶解度更小的硫化物。4.工业上用化学法除锅炉的水垢时,先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸除去[已知:Ksp(CaCO3)=5.0×109,Ksp(CaSO4)=7.1×105],下列说法错误的是()。A.升高温度,Na2CO3溶液的KW和c(OH)均会增大B.沉淀转化的离子方程式为CO32-+CaSO4(s)CaCO3C.该条件下,CaCO3的溶解度约为7.1×103g(50≈7.1)D.CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中,c(SO42-答案:C解析:升高温度,水的电离平衡正向移动,KW增大,Na2CO3水解平衡正向移动,c(OH)增大,A项正确;题述中涉及的沉淀转化是由难溶物质转化为更难溶的物质,B项正确;由c(CO32-)=c(Ca2+)=Ksp(CaCO3)≈7.1×105mol·L1,设溶液体积为1L,则S100g=7.1×10-5mol×100g·mol-11000g,解得5.已知某温度下如下物质的溶度积常数:Ksp(FeS)=6.3×1018,Ksp(CuS)=6.3×1036。下列说法正确的是 ()。A.同温度下,CuS的溶解度大于FeS的溶解度B.同温度下,向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后,Ksp(FeS)变小C.向含有等物质的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液,最先出现的沉淀是FeSD.除去工业废水中的Cu2+,可以选用FeS作沉淀剂答案:D解析:A项,由于FeS的Ksp大,且FeS与CuS的Ksp表达式是相同类型的,因此FeS的溶解度比CuS的大。B项,Ksp不随浓度变化而变化,它只与温度有关。C项,先达到CuS的Ksp,先出现CuS沉淀。D项,向含有Cu2+的工业废水中加入FeS,FeS会转化为更难溶的CuS,故可以用FeS作沉淀剂。6.自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是()。A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度B.原生铜的硫化物具有还原性,而铜蓝没有还原性C.CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2++S2CuS↓D.整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应答案:D解析:CuSO4与PbS反应可以生成CuS,所以CuS的溶解度小于PbS的,A项错误。硫化物中硫的化合价为2价,均具有还原性,B项错误。ZnS难溶于水,不能写成离子形式,C项错误。铜的硫化物首先被氧化成CuSO4,然后硫酸铜与ZnS、PbS发生复分解反应生成更难溶的CuS,D项正确。7.某学习小组欲探究使CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀,从而将其除去的可能性,查得如下资料(25℃):难溶电解质CaCO3CaSO4Ksp5.0×1097.1×105实验步骤如下:①向100mL0.1mol·L1的CaCl2溶液中加入100mL0.1mol·L1的Na2SO4溶液,立即有白色沉淀生成;②向上述悬浊液中加入3gNa2CO3固体,搅拌,静置,沉淀后弃去上层清液;③再加入蒸馏水搅拌,静置,沉淀后再弃去上层清液;④。

请思考下列问题。(1)题给的两种物质,Ksp越大,表示电解质的溶解能力越(填“大”或“小”)。

(2)写出第②步发生反应的化学方程式:

。

(3)设计第③步操作的目的是

。

(4)请补充第④步操作及发生的现象:

。

(5)请写出该转化在实际生活、生产中的一个应用:

。

答案:(1)大(2)Na2CO3+CaSO4Na2SO4+CaCO3(3)洗去沉淀中附着的SO(4)向沉淀中加入足量的稀盐酸,沉淀完全溶解(5)将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3,易于除去解析:对于类型相同的难溶物,相同条件下,Ksp越大,其溶解能力越大。在CaSO4悬浊液中存在溶解平衡:CaSO4(s)Ca2++SO42-,加入Na2CO3固体后,溶液中CO32-浓度较大,而CaCO3的Ksp较小,故CO32-与Ca2+结合生成沉淀,即CO32-能力提升1.一定温度下的难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,其平衡常数Ksp=cm(An+)·cn(Bm),称为难溶电解质的离子积。已知下表数据:物质Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp/25℃4.87×10172.2×10202.6×1039完全沉淀时的pH范围≥9.6≥6.4≥3对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的下列说法,正确的是()。A.向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到的是蓝色沉淀B.该溶液中c(SO42-)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+C.向该溶液中加入适量氯水,调节pH到4~5后过滤,可获得溶质只有CuSO4的溶液D.向该溶液中加入适量氨水,调节pH到9.6后过滤,将所得沉淀灼烧,可得等物质的量的CuO、FeO、Fe2O3三种固体的混合物答案:B解析:Ksp越小,越容易反应生成沉淀,混合液中逐滴加入氢氧化钠溶液后,铁离子优先反应生成氢氧化铁沉淀,所以应该最先看到红褐色沉淀,A项错误;Cu2+、Fe2+、Fe3+对应的碱全是弱碱,所以这三种离子在溶液中都会发生水解,则溶液中c(SO42-)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5∶4,B项正确;加入适量氯水,Fe2+被氧化成Fe3+,但它的还原产物Cl肯定还在溶液中,而且在调节pH时加入的试剂也会在溶液中有所保留,所以得到的溶液中不可能只含CuSO4一种溶质,C项错误;由表中数据可知,在pH到9.6后过滤,沉淀中含有Cu(OH)2、Fe(OH)2和Fe(OH)3,对沉淀灼烧,最终得到的是CuO和Fe22.25℃时,用Na2SO4溶液沉淀Ba2+、Pb2+、Ca2+三种金属离子(M2+),所需SO42-最低浓度的负对数值p(SO42-)=lgc(SA.Ksp(CaSO4)<Ksp(PbSO4)<Ksp(BaSO4)B.A点可表示CaSO4的饱和溶液,且c(Ca2+)=c(SO4C.B点可表示PbSO4的不饱和溶液,且c(Pb2+)<c(SO4D.向Ba2+浓度为105mol·L1的废水中加入足量CaSO4粉末,会有BaSO4沉淀析出答案:D解析:根据Ksp=c(M2+)×c(SO42-),代入图中数据进行计算,四种沉淀的Ksp大小顺序为KspKsp(PbSO4)>Ksp(BaSO4),A项错误。根据图像可知,A点在曲线上,可表示CaSO4的饱和溶液,但是c(Ca2+)>c(SO42-),B项错误。图线中坐标数值越大,对应离子的浓度越小,B点在曲线下方,表示PbSO4的过饱和溶液,C项错误。由于Ksp(CaSO4)>Ksp(BaSO4),溶解度较大的沉淀可以向溶解度更小的沉淀转化,向Ba2+浓度为105mol·L1的废水中加入CaSO4粉末,沉淀由CaSO43.已知锌及其化合物的性质与铝及其化合物相似。如图,横坐标为溶液的pH,纵坐标为Zn2+或ZnO22-物质的量浓度的对数(假设Zn2+浓度为105mol·L1A.往ZnCl2溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,反应的离子方程式可表示为Zn2++4OHZnO22-+2HB.从图中数据计算可得Zn(OH)2的溶度积Ksp=1×1017C.某废液中含Zn2+,沉淀Zn2+可以控制溶液pH的范围是8.0~12.0D.向1L1mol·L1ZnCl2溶液中加入NaOH固体至pH=6.0,需NaOH0.2mol答案:D解析:A项,当溶液pH>12.0时,Zn2+就转化成ZnO22-,正确。B项,依据pH=7时,c(Zn2+)=1×103mol·L1计算,此时有沉淀溶解平衡存在,Ksp=1×103×(1×107)2=1×1017,正确。C项,当c(Zn2+)=1×105mol·L1时认为废液中Zn2+已完全沉淀,所以控制pH在8~12范围内可将Zn2+沉淀完全,正确。D项,当pH=6.0,即c(OH)=1×108mol·L1时,由Ksp可知此时c(Zn2+)=1×101mol·L1,即有0.9molZn2+转化为Zn(OH)24.以下是20℃时几种难溶电解质的溶解度:难溶电解质Mg(OH)2Cu(OH)2溶解度/g6.9×1041.7×106难溶电解质Fe(OH)2Fe(OH)3溶解度/g1.5×1043.0×109在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的沉淀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的效果,Fe2+、Fe3+都被转化为(填化学式)而除去。

(2)①中加入的试剂应选择为宜,其原因是。

(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的离子方程式为

。

(4)下列关于方案③相关的叙述中,正确的是。

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沉淀较难过滤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