高中化学 第三章 水溶液中的离子平衡 第四节 第2课时《沉淀反应的应用》习题专训 新人教版选修4

第2课时 沉淀反应的应用

[基础过关]

一、沉淀溶解平衡的应用

1．工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法都正确的是( )

选项 A 2＋污染物 废酸 Cu等重金属离子 含苯废水 含纯碱的废水 处理措施 加生石灰中和 加硫酸盐沉降 用活性炭吸附 加石灰水反应 方法类别 物理法 化学法 物理法 化学法 B C D 答案 D

解析 废酸与碱中和属于化学法，A项错；Cu不能用SO4沉降，B项错；活性炭无法吸附苯，C项错；Na2CO3 ＋ Ca(OH)2===CaCO3↓＋ 2NaOH，是复分解反应，属于化学法，D项正确。 2．25 ℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为Ksp(FeS)＝6.3×10＝1.3×10

－36

－18

2＋2－

；Ksp(CuS)

；Ksp(ZnS)＝1.6×10

－24

。下列关于常温时的有关叙述正确的是( )

A．硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大 B．将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L1.6×10

－23

－1

的Na2S溶液中，Zn的浓度最大只能达到

2＋

mol·L

2＋

－1

C．除去工业废水中含有的Cu，可采用FeS固体作为沉淀剂

D．向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe)变大、c(S)变小，但Ksp(FeS)变大 答案 C

解析 化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由Ksp可知，常温下，CuS的溶解度最小，故A错；将足量的ZnSO4晶体加入到0.1 mol·L的Na2S溶液中，c(S)将减至非常小，而Zn的浓度远远大于1.6×10

23

－1

－1

2－

2＋

－

2＋

2－

mol·L；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀；温度不变，Ksp(FeS)不变。

－12

3．已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10的是( )

，Ksp（MgF2）＝7.42×10

－11

。下列说法正确

A．25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg)大 B．25 ℃时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c(Mg)增大

2＋

2＋

1

C．25 ℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·LNH4Cl溶液中的Ksp小

D．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化成为MgF2 答案 B

解析 A项，Mg(OH)2的溶度积小，故其电离的Mg浓度要小一些，错；B项，NH4可以结合Mg(OH)2电离出的OH离子，从而促使Mg(OH)2的电离平衡正向移动，c(Mg)增大，正确；C项，Ksp仅与温度有关，错；D项，二者Ksp接近，使用浓NaF溶液可以使Mg(OH)2转化成为MgF2，错。

4．已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25 ℃)见下表：

难溶电解质 AgCl AgBr AgI 8.5×10－17－

2＋

2＋

＋

－1－1

Ag2SO4 Ag2CrO4 Ksp 1.8× 10－105.4× 10－131.4× 10 －51.12× 10－12 下列叙述不正确的是( ) A．由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小

B．将等体积的4×10 mol·L的AgNO3溶液和4×10 mol·L的K2CrO4溶液混合，有Ag2CrO4沉淀产生

C．向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到黄色AgBr悬浊液

D．向100 mL 0.1 mol·L的Na2SO4溶液中加入1 mL 0.1 mol·L的AgNO3溶液，有白色沉淀生成 答案 D

1 mL＋－1－1－解析 D项，混合溶液中c(Ag)＝0.1 mol·L×≈0.001 mol·L，c2(Ag＋)·c(SO24)

101 mL＝0.001×0.1＝1×10<1.4×10，故不会产生沉淀。 5．已知：Ksp(ZnS)＝1.6×10

－24

2

－7

－5

－1

－1

－3

－1

－3

－1

，Ksp(CuS)＝1.3×10

－1

－36

。根据实验回答问题：

－1

(1)在一支试管中加入2 mL 0.1 mol·L的ZnSO4溶液，再滴加1 mol·L的Na2S溶液可观察到的现象是____________。

(2)静置后倾去上层清液，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，然后向白色沉淀中滴加适量的0.1 mol·L的CuSO4溶液，振荡试管。观察到的现象是______________。 (3)上述实验中反应的离子方程式是

①________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________。 (4)试用沉淀溶解平衡的原理分析解释(2)中实验现象的变化。

－1

2

答案 (1)有白色沉淀生成 (2)白色沉淀变为黑色沉淀 (3)①Zn＋S===ZnS ↓ ②ZnS(s)＋Cu===CuS(s)＋Zn

(4)第一次生成的白色沉淀为ZnS，在水中建立了沉淀溶解平衡：ZnS(s)(aq) Ksp＝1.6×10

－24

2＋

2－

2＋

2＋

2＋

2－

Zn(aq)＋S

2＋2－

，此时Qc＝Ksp(ZnS)。加入CuSO4溶液后，Cu、S的离子积Qc大于

Ksp(CuS)；[Ksp(CuS)＝1.3×10－36]；故Cu2＋、S2－结合生成CuS沉淀，即ZnS白色沉淀转化为

溶度积更小的CuS黑色沉淀。 二、分步沉淀

6．在Cl和CrO4离子浓度都是0.100 mol·L的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略体积改变)时，问AgCl和Ag2CrO4哪一种先沉淀？当Ag2CrO4开始沉淀时，溶液中Cl离子浓度是多少？

已知：Ksp(AgCl)＝1.56×10

－10

－

－

2－

－1

Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。

答案 AgCl先沉淀；当Ag2CrO4开始沉淀时，溶液中Cl离子浓度是1.64×10 mol·L 解析 AgCl开始沉淀所需c(Ag)为

＋

－

－5

－1

Ksp

c(Ag)＝

c＋

－9

－

1.56×10＝0.100

－1

－10

mol·L

－1

＝1.56×10 mol·L Ag2CrO4开始沉淀所需c(Ag)为

＋

c(Ag)＝

－6

＋

Kspc2

CrO4

2－4

＝

9.0×100.100

－12 mol·L

－1

≈9.5×10 mol·L 因此，AgCl先沉淀。

当Ag2CrO4开始沉淀时：c(Ag)＝9.5×10 mol·L

＋

－6

－1

－1

Ksp

此时，c(Cl)＝

c－－5

＋1.56×10－1＝－6 mol·L 9.5×10

－10

≈1.64×10 mol·L。

7．一溶液中含有Fe和Fe，它们的浓度都是0.050 mol·L。如果要求Fe沉淀完全而Fe不生成沉淀Fe(OH)2，需控制pH在何范围？ 已知：Ksp[Fe(OH)3]＝1.1×10

－36

2＋

3＋

2＋

－1

3＋

－1

Ksp[Fe(OH)2]＝1.64×10－14

(提示：当某离子浓度小于10 mol·L时可以认为该离子沉淀完全了) 答案 溶液的pH控制在3.7～7.8之间。

解析 Fe沉淀完全时，c(Fe)为1×10 mol·L，则Fe沉淀完全时所需的c(OH)为

3＋

3＋

－5

－1

3＋

－

－5

－1

3

c(OH)＝

≈4.8×10

－

3Ksp

3

3＋

c31.1×10－36]－1－1 mol·L＝ －5 mol·L

1×10

－11

mol·L，

－1

pH＝14－pOH＝14－10.3＝3.7； Fe开始沉淀时所需c(OH)为c(OH)＝ ＝

1.64×100.050

－14－1

－7

2＋

－

－

Ksp

c－1

2

2＋

] mol·L≈5.7×10 mol·L，

pH＝14－pOH＝14－6.2＝7.8，

因此，溶液的pH控制在3.7～7.8之间，可使Fe沉淀完全而Fe不沉淀。

8．试利用平衡移动原理解释下列事实：

(1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中________________。

(2)分别用等体积的蒸馏水和0.010 mol·L硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤造成的损失量____________________________。 答案 (1)FeS(s) Fe(aq)＋S(aq)，加入稀盐酸后，S＋2H===H2S↑，破坏了FeS

2＋

2－

2－

＋

－1

3＋

2＋

的溶解平衡，使上述平衡向正反应方向移动，故FeS溶解 (2)BaSO4(s) Ba(aq)＋SO4(aq)，用水洗涤使BaSO4的溶解平衡向正反应方向移动，

＋

2－

2－

2＋

2－

造成BaSO4的损失；而用H2SO4洗涤，H2SO4===2H＋SO4，SO4的存在抑制了BaSO4的溶解，故BaSO4的损失量少 [能力提升]

9．某小型化工厂生产皓矾(ZnSO4·7H2O)的工艺流程如下图所示：

已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为Fe(OH)3：2.7～3.7；Fe(OH)2：7.6～9.6；Zn(OH)2：5.7～8.0。 试回答下列问题：

(1)加入的试剂①应是________，其目的是_________________________________________。 (2)加入的试剂②，供选择使用的有：氨水、NaClO溶液、20% H2O2溶液、浓硫酸、浓硝酸等，应选用________，其理由是__________________________________________________

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