2025版新教材高中化學第3章水溶液中的離子反應與平衡第4節(jié)沉淀溶解平衡第2課時沉淀溶解平衡的應用與Ksp的計算課時作業(yè)新人教版選擇性必修1

第三章第四節(jié)第2課時一、選擇題1．下列說法中正確的是(D)A．鋇中毒患者可盡快運用蘇打溶液洗胃，隨即導瀉使Ba2＋轉(zhuǎn)化為BaCO3而排出B．工業(yè)上不行以用FeS等不溶性硫化物除去廢水中的Hg2＋C．水中的Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2受熱易分解生成難溶性的MgCO3、CaCO3，故水垢的主要成分是MgCO3、CaCO3D．珊瑚蟲從四周海水中獲得Ca2＋和HCOeq\o\al(－,3)，經(jīng)反應形成石灰石(CaCO3)外殼，從而慢慢形成珊瑚解析：A項中不能用蘇打洗胃，胃酸的主要成分為HCl，酸性較強，BaCO3會反應而溶解，應用Na2SO4；B項，由于Ksp(FeS)>Ksp(HgS)，可以用FeS除去廢水中的Hg2＋；C項，水垢的主要成分為CaCO3、Mg(OH)2。2．已知幾種難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)Ksp(25℃)如下：難溶電解質(zhì)ZnSCuSHgSKsp1.6×10－246.3×10－361.6×10－52向100mL含Zn2＋、Cu2＋和Hg2＋濃度均為0.01mol·L－1的溶液中逐滴加入0.001mol·L－1的Na2S溶液，下列說法正確的是(C)A．Zn2＋先沉淀 B．Cu2＋先沉淀C．Hg2＋先沉淀 D．同時沉淀解析：向Zn2＋、Cu2＋和Hg2＋濃度均為0.01mol·L－1的溶液中逐滴加入0.001mol·L－1的Na2S溶液，當溶液中離子起先沉淀時，溶液中c(金屬離子)×c(S2－)＝Ksp，Ksp越小的難溶物最先生成，Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)>Ksp(HgS)，因此Hg2＋先沉淀，故選C。3．下列化學原理的應用，主要是利用沉淀溶解平衡原理來說明的是(A)①熱純堿溶液洗滌油污的實力強②誤將鋇鹽[BaCl2、Ba(NO3)2]當作食鹽食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒③溶洞、珊瑚的形成④碳酸鋇不能作“鋇餐”而硫酸鋇則能⑤泡沫滅火器滅火的原理A．②③④ B．①②③C．③④⑤ D．①②③④⑤解析：熱純堿液去污力強，應用了鹽類水解原理；誤服BaCl2、Ba(NO3)2后，用0.5%的Na2SO4解毒，是由于Ba2＋與SOeq\o\al(2－,4)生成的難溶的BaSO4，可用沉淀溶解平衡原理說明；Ca2＋與COeq\o\al(2－,3)生成難溶的CaCO3，溶洞、珊瑚的形成可用沉淀溶解平衡原理說明；BaCO3與鹽酸反應，BaSO4與鹽酸不反應，BaCO3不能作鋇餐，而用BaSO4可作鋇餐，能用沉淀溶解平衡原理說明；泡沫滅火器利用了鹽類水解原理，故選A。4．已知相同溫度下的溶解度：Zn(OH)2>ZnS，MgCO3>Mg(OH)2。就溶解或電離出S2－的實力而言，F(xiàn)eS>H2S>CuS，則下列離子方程式錯誤的是(C)A．Mg2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)＋2Ca2＋＋4OH－=Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2OB．Cu2＋＋H2S=CuS↓＋2H＋C．Zn2＋＋S2－＋2H2O=Zn(OH)2↓＋H2S↑D．FeS＋2H＋=Fe2＋＋H2S↑解析：由于溶解度MgCO3＞Mg(OH)2，反應生成Mg(OH)2和CaCO3，A項正確；由溶解或電離出S2－的實力，F(xiàn)eS＞H2S＞CuS，Cu2＋與H2S反應生成CuS，離子方程式正確，B項正確；因ZnS比Zn(OH)2難溶，S2－和Zn2＋先結(jié)合成ZnS沉淀，而不是雙水解，C項錯誤；由于電離出S2－實力FeS＞H2S，F(xiàn)eS可溶于酸生成H2S，D項正確。5．不法分子曾用含有可溶性鋇鹽的工業(yè)廢鹽腌制咸鴨蛋而引發(fā)了鋇鹽中毒事務。依據(jù)資料得知，當胃液中Ba2＋濃度小于10－4mol·L－1時，可以達到解毒目的。已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10、Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9。下列有關說法錯誤的是(B)A．可溶性鋇鹽使人體蛋白質(zhì)變性引起中毒B．誤食碳酸鋇不會引起中毒C．醫(yī)學上用0.38mol·L－1的硫酸鈉溶液給患者洗胃，可以達到有效解毒效果D．BaSO4在確定條件下也可以轉(zhuǎn)化為BaCO3解析：鋇離子屬于重金屬離子，可使蛋白質(zhì)變性而引發(fā)中毒，則可溶性鋇鹽能使人體蛋白質(zhì)變性引起中毒，故A正確；人體胃酸的成分是鹽酸，誤食碳酸鋇會與胃酸反應轉(zhuǎn)化為可溶性的氯化鋇，能使人體蛋白質(zhì)變性引起中毒，故B錯誤；Ksp(BaSO4)＝c(Ba2＋)×c(SOeq\o\al(2－,4))＝1.1×10－10，c(Ba2＋)＝eq\f(KspBaSO4,cSO\o\al(2－,4))＝eq\f(1.1×10－10,0.38)＝2.9×10－10mol·L－1<10－4mol·L－1，則醫(yī)學上用0.38mol·L－1的硫酸鈉溶液給患者洗胃，可以達到有效解毒效果，故C正確；依據(jù)溶度積常數(shù)可知，BaSO4比BaCO3更難溶，但在飽和的碳酸鈉溶液中，硫酸鋇溶解在水中的鋇離子可與碳酸根離子結(jié)合形成碳酸鋇沉淀，則在確定條件下BaSO4也可以轉(zhuǎn)化為BaCO3，故D正確。6．工業(yè)上用化學法除鍋爐的水垢時，先向鍋爐中注入飽和Na2CO3溶液浸泡，將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，再用鹽酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，Ksp(CaSO4)＝9×10－6]。下列說法不正確的是(D)A．溫度上升，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均會增大B．沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式為COeq\o\al(2－,3)(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)C．該條件下，CaCO3的溶解度小于CaSO4D．CaCO3和CaSO4共存的懸濁液中，c(SOeq\o\al(2－,4))/c(COeq\o\al(2－,3))＝1×105解析：水電離、鹽水解都吸熱，溫度上升，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均會增大，故A正確；加入碳酸鈉溶液，把硫酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣：COeq\o\al(2－,3)(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，故B正確；該條件下，設溶液為1L，由c(COeq\o\al(2－,3))＝c(Ca2＋)＝eq\r(KspCaCO3)＝10－5mol·L－1，則eq\f(S,100)＝eq\f(10－5mol×100g·mol－1,1000g)，解得S＝1×10－4g，CaCO3的溶解度約為1×10－4；由c(SOeq\o\al(2－,4))＝c(Ca2＋)＝eq\r(KspCaSO4)＝3×10－3mol·L－1，則eq\f(S,100)＝eq\f(3×10－3mol×136g·mol－1,1000g)，解得S＝4.08×10－2g，該條件下CaSO4的溶解度約為4.08×10－2g，明顯，CaCO3的溶解度小于CaSO4，故C正確；CaCO3和CaSO4共存的懸濁液中，eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝eq\f(9×10－6,1×10－10)＝9×104，故D錯誤。7．MnS作為一種P型半導體，具有較大的帶寬，作為一種窗口或緩沖材料在太陽能電池的應用上有巨大的潛力。工業(yè)生產(chǎn)中常用MnS作為沉淀劑除去工業(yè)廢水中的Cu2＋，Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列說法錯誤的是(A)A．該反應平衡時c(Mn2＋)＝c(Cu2＋)B．MnS的Ksp大于CuS的KspC．向平衡體系中加入少量CuSO4固體后，c(Mn2＋)增大D．該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(KspMnS,KspCuS)解析：反應達到平衡時，離子濃度不變，但不確定相等，A項錯誤；分子式相像的物質(zhì)，溶度積大的可轉(zhuǎn)化為溶度積小的沉淀，所以MnS的Ksp大于CuS的Ksp，B項正確；依據(jù)反應物濃度增大，平衡正向移動，所以c(Mn2＋)增大，C項正確；反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(cMn2＋,cCu2＋)＝eq\f(cMn2＋·cS2－,cCu2＋·cS2－)＝eq\f(KspMnS,KspCuS)，D項正確。8．已知下表數(shù)據(jù)：物質(zhì)Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp(25℃)8.0×10－162.2×10－204.0×10－38完全沉淀時的pH9.66.43.4對含等物質(zhì)的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的說法，不正確的是(C)A．向該混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到紅褐色沉淀B．該溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))[c(Cu2＋)＋c(Fe2＋)＋c(Fe3＋)]>54C．向該溶液中加入適量氯水，并調(diào)整pH到3.4后過濾，可獲得純凈的CuSO4溶液D．在pH＝5的溶液中Fe3＋不能大量存在解析：從表格中可以看出，F(xiàn)e(OH)3的Ksp是最小的，所以它最先出現(xiàn)沉淀，故A正確；因為Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋對應的堿全是弱堿，所以這三種離子在溶液中都會發(fā)生水解，因此它們的物質(zhì)的量會削減，故B正確；加入氯水，可以把亞鐵離子全氧化成三價，但它的還原產(chǎn)物Cl－確定還在溶液中，而且在調(diào)整pH時加入的試劑也會在溶液中有所保留，所以得到的溶液中不行能只含CuSO4一種溶質(zhì)，故C錯誤；在pH＝5的溶液中c(H＋)＝10－5mol·L－1，c(Fe3＋)＝eq\f(4×10－38,1×10－93)mol·L－1＝4×10－11mol·L－1，F(xiàn)e3＋不能大量存在，故D正確。9．已知在pH為4～5的環(huán)境中，Cu2＋、Fe2＋幾乎不水解，而Fe3＋幾乎完全水解。工業(yè)上制CuCl2溶液是將濃鹽酸用蒸汽加熱到80℃左右，再慢慢加入粗氧化銅(含少量雜質(zhì)FeO)，充分攪拌使之溶解。欲除去溶液中的雜質(zhì)離子，下述方法中可行的是(A)A．向溶液中通入Cl2，再加入純凈的CuO粉末調(diào)整pH為4～5B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，調(diào)整pH為4～5D．加入純Cu將Fe2＋還原為Fe解析：依據(jù)題干信息，A項中的操作可將Fe2＋先轉(zhuǎn)化為Fe3＋再轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，A正確；在酸性溶液中H2S與Fe2＋不反應，而H2S與Cu2＋生成CuS沉淀，B錯誤；C項中的操作會引入新的雜質(zhì)離子NHeq\o\al(＋,4)，C錯誤；由金屬的活潑性Fe>Cu知，D錯誤。10．某小組探討沉淀之間的轉(zhuǎn)化，試驗設計如下(已知：AgCl為白色固體，AgI為黃色固體)：下列分析不正確的是(B)A．濁液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)B．試驗①和②說明Ag＋(aq)與Cl－(aq)的反應是有限度的C．試驗③中顏色變更說明AgCl轉(zhuǎn)化為AgID．試驗①和③可以證明AgI比AgCl更難溶11．已知：Ksp(CuS)＝1.3×10－36，Ksp(MnS)＝2.6×10－13。工業(yè)生產(chǎn)中常用MnS作為沉淀劑除去工業(yè)廢水中的Cu2＋：Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列說法錯誤的是(A)A．反應達平衡后，接著加入MnS，廢水中Cu2＋的去除率增加B．該反應可將工業(yè)廢水中的Cu2＋沉淀完全C．向平衡體系中加入少量CuSO4固體后，c(Mn2＋)變大D．該反應的平衡常數(shù)K＝2.0×1023解析：達到平衡后，增加MnS的運用量，平衡不移動，廢水中Cu2＋的去除率不變更，故A錯誤；利用此反應可將工業(yè)廢水中的Cu2＋沉淀完全，故B項正確；c(Cu2＋)增大，平衡正向移動，所以c(Mn2＋)變大，故C正確；該反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(cMn2＋,cCu2＋)＝eq\f(KspMnS,KspCuS)＝2.0×1023，故D正確。12．已知：25℃時，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列說法正確的是(B)A．25℃時，飽和Mg(OH)2溶液與飽和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大B．25℃時，Mg(OH)2的懸濁液加入少量的NH4Cl固體，c(Mg2＋)增大C．25℃時，Mg(OH)2固體在20mL0.01mol·L－1氨水中的Ksp比在20mL,0.01mol·L－1NH4Cl溶液中的Ksp小D．25℃時，在Mg(OH)2的懸濁液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不行能轉(zhuǎn)化為MgF2解析：A項，Mg(OH)2與MgF2同屬于AB2型沉淀，Ksp[Mg(OH)2]<Ksp(MgF2)，說明飽和Mg(OH)2溶液中的c(Mg2＋)更?。籅項，Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，NHeq\o\al(＋,4)與OH－反應而使平衡右移，c(Mg2＋)增大；C項，Ksp只與溫度有關；D項，Ksp[Mg(OH)2]與Ksp(MgF2)數(shù)量級接近，若F－濃度足夠大，Mg(OH)2也能轉(zhuǎn)化為MgF2。二、非選擇題13．廢棄電池隨意丟棄會對土壤或水產(chǎn)生污染，電池中含有的重金屬離子對植物生長有毒害作用，攝入人體還會損害人的腦細胞、神經(jīng)、肝、腎、骨骼等等。某同學查閱一些難溶物常溫下的溶度積常數(shù)如表：(1)該同學在含有相同濃度Mn2＋和Cu2＋的溶液中滴加Na2S的稀溶液，視察到先出現(xiàn)的沉淀顏色是黑色，該試驗說明在相同條件下Ksp越小，物質(zhì)的溶解度越小(填“越大”或“越小”)。(2)已知室溫下鐵離子起先沉淀的pH為1.0，則此溶液中Fe3＋的物質(zhì)的量濃度為2.6mol·L－1，若溶液中含有與Fe3＋等濃度的Al3＋，調(diào)整pH使Fe3＋沉淀完全時，其中含有Al(OH)3沉淀(填“含有”或“不含有”)。(3)某工業(yè)廢水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋雜質(zhì)，利用沉淀轉(zhuǎn)化原理最適宜加入過量的A(填序號)。A．FeS B．Fe2O3C．Na2S D．ZnO寫出加入該試劑除去Pb2＋時發(fā)生的離子反應方程式FeS＋Pb2＋Fe2＋＋PbS。(4)由FeCl3·6H2O晶體得到純的無水FeCl3，須要進行的操作是在HCl氣流中加熱。解析：(1)同類型沉淀，Ksp越小溶解度越小，越優(yōu)先析出，依據(jù)表中數(shù)據(jù)，由于Ksp(MnS)>Ksp(CuS)，所以CuS更難溶，在含有相同濃度Mn2＋和Cu2＋的溶液中滴加Na2S的稀溶液，優(yōu)先析出CuS沉淀，為黑色沉淀。(2)室溫下鐵離子起先沉淀的pH為1.0，則溶液中c(OH－)＝10－13mol·L－1，此溶液中Fe3＋的物質(zhì)的量濃度為c(Fe3＋)＝eq\f(Ksp[FeOH3],c3OH－)＝eq\f(2.6×10－39,10－39)＝2.6mol·L－1，調(diào)整pH使Fe3＋沉淀完全時，認為溶液中c(Fe3＋)<10－5mol·L－1，此時溶液中c3(OH－)＝eq\f(Ksp[FeOH3],cFe3＋)＝eq\f(2.6×10－39,10－5)＝2.6×10－34mol·L－1，此時c(Al3＋)·c3(OH－)＝2.6×2.6×10－34＝6.76×10－34＞Ksp[Al(OH)3]，所以有Al(OH)3沉淀。(3)加入試劑應足量，為避開引入更多新的雜質(zhì)，要使三種離子生成沉淀，最好選擇難溶于水的FeS，使它們轉(zhuǎn)化為更難溶解的金屬硫化物沉淀，同時避開引入更多的雜質(zhì)，試劑除去Pb2＋時發(fā)生的離子反應方程式為FeS＋Pb2＋Fe2＋＋PbS。(4)在空氣中干脆加熱FeCl3·6H2O晶體得不到純的無水FeCl3，緣由是在空氣中干脆加熱FeCl3·6H2O晶體會發(fā)生水解生成氫氧化鐵和HCl，為了抑制其水解應當在干燥的HCl氣流中加熱脫水。14．鋇(Ba)和鍶(Sr)及其化合物在工業(yè)上有著廣泛的應用，它們在地殼中常以硫酸鹽的形式存在，BaSO4和SrSO4都是難溶性鹽。工業(yè)上提取鋇和鍶時首先將BaSO4和SrSO4轉(zhuǎn)化成難溶弱酸鹽。已知：SrSO4(s)Sr2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)Ksp＝2.5×10－7mol2·L－2SrCO3(s)Sr2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)Ksp＝2.5×10－9mol2·L－2(1)將SrSO4轉(zhuǎn)化成SrCO3的離子方程式為SrSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)SrCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，該反應的平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))；該反應能發(fā)生的緣由是Ksp(SrCO3)<Ksp(SrSO4)，加入COeq\o\al(2－,3)后，平衡SrSO4(s)Sr2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)正向移動，生成SrCO3(用沉淀溶解平衡的有關理論說明)。(2)對于上述反應，試驗證明增大COeq\o\al(2－,3)的濃度或降低溫度都有利于提高SrSO4的轉(zhuǎn)化率。推斷在下列兩種狀況下，平衡常數(shù)K的變更狀況(填“增大”“減小”或“不變”)：①上升溫度，平衡常數(shù)K將減??；②增大COeq\o\al(2－,3)的濃度，平衡常數(shù)K將不變。(3)已知，SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性與BaSO4和BaCO3類似，設計試驗證明上述過程中SrSO4是否完全轉(zhuǎn)化成SrCO3。試驗所用的試劑為鹽酸；試驗現(xiàn)象及其相應結(jié)論為若沉淀完全溶解，則證明SrSO4完全轉(zhuǎn)化成SrCO3，否則，未完全轉(zhuǎn)化。解析：(1)SrSO4轉(zhuǎn)化成SrCO3的離子反應為SrSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)SrCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，平衡常數(shù)表達式為K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))，依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的原理，該反應能夠發(fā)生，是因為Ksp(SrCO3)<Ksp(SrSO4)。(2)①降低溫度有利于提高SrSO4的轉(zhuǎn)化率，說明降溫平衡向正反應方向移動，因此上升溫度，平衡向逆反應方向移動，故平衡常數(shù)K減小。②平衡常數(shù)只與溫度有關，增大COeq\o\al(2－,3)的濃度，平衡常數(shù)不變。(3)依據(jù)供應的信息，可以推斷SrSO4難溶于鹽酸，而SrCO3可溶于鹽酸，因此向溶液中加入鹽酸，若沉淀全部溶解，則SrSO4完全轉(zhuǎn)化成SrCO3，若沉淀沒有全部溶解，則SrSO4沒有完全轉(zhuǎn)化成SrCO3，須要留意的是，不能選擇稀硫酸，因為SrCO3與稀硫酸反應生成SrSO4。15．軟錳礦的主要成分為MnO2，還含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等雜質(zhì)，工業(yè)上用軟錳礦制取MnSO4·H2O的流程如圖：已知：部分