2020届高三精准培优专练19 Ksp的计算 化学 学生版

1 精准培优专练精准培优专练 好教育云平台教育因你我而变 1判断能否沉淀判断能否沉淀 典例 1Li4Ti5O12和 LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为 FeTiO3，还含有少量 MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下： 回答下列问题： （1）若“滤液”中 c(Mg2+)=0.02 mol/L，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加 1 倍） ， 使 Fe3+恰好沉淀完全即溶液中 c(Fe3+)=1.0 10-5mol/L，此时是否有 Mg3(PO4)2沉淀生成 _（列式计算） 。FePO4、Mg3(PO4)2的 Ksp 分别为 1.3 1022、1.0 1024。 2判断能否沉淀完全判断能否沉淀完全 典例 2 （1） 在 Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤， 若测得滤液中 c(CO2 3)=103 mol L1，则 Ca2+是否沉淀完全?_(填“是”或“否”)。已知 c(Ca2+)105mol L1时可视 为沉淀完全，Ksp(CaCO3)=4.96 10-9 3计算某一离子浓度计算某一离子浓度 典例 3向 50mL 0.018mol L-1的 AgNO3溶液中加入 50mL 0.020mol L1的盐酸，生成沉 淀。已知该温度下 AgCl 的 Ksp1.0 1010，忽略溶液的体积变化，请计算：完全沉淀后， 溶液中 c(Ag+)_ mol L1。 4沉淀生成和沉淀完全时沉淀生成和沉淀完全时 pH 的计算的计算 典例 4已知：Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH(aq)，Kspc(Cu2+) c2(OH)2 1020。 当溶液中各种离子的浓度幂的乘积大于溶度积时，则产生沉淀，反之固体溶解。 （1）某 CuSO4溶液里 c(Cu2+)0.02mol L1，如果生成 Cu(OH)2沉淀，应调整溶液的 pH，使之大于_。 （2）要使 0.2mol L1 CuSO4溶液中 Cu2+沉淀较为完全(使 Cu2+浓度降至原来的千分之 一)，则应向溶液里加入 NaOH 溶液，使溶液的 pH 为_。 培优点十九培优点十九 Ksp 的计算的计算 一一Ksp 的计算及应用的计算及应用 2 精准培优专练精准培优专练 好教育云平台教育因你我而变 5判断沉淀的顺序判断沉淀的顺序 典例 5 已知 Ksp(AgCl)1.56 1010， Ksp(AgBr)7.7 1013， Ksp(Ag2CrO4)9.0 1012。 某溶液中含有Cl、 Br和CrO2 4， 浓度均为0.010 mol L1， 向该溶液中逐滴加入0.010 mol L1 的 AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( ) ACl、Br、CrO2 4 BBr、Cl、CrO24 CCrO2 4、Br、Cl DBr、CrO24、Cl 6离子的分离与提纯离子的分离与提纯 典例6 已知常温下KspFe(OH)3=1 10-39， 某CuSO4溶液中含有Fe3+， 可以加入_ 调节溶液的 pH=_使溶液中的 c（Fe3+）=10-5 mol/L 除去 【答案】CuO 或者氢氧化铜碱式碳酸铜等都可以；2.7 【解析】 根据KspFe(OH)3= c(Fe3+) c3(OH)1 1039， 若使溶液中的c （Fe3+） =105 mol/L， 得 c3(OH)=110 39 105 =1 1034，c(OH)=1011.3mol/L，则 c(H+)=102.7mol/L，pH=2.7；为了不引 入杂质可加入 CuO 或氢氧化铜或碱式碳酸铜等调节溶液的 pH， 1已知 CaCO3的 Ksp2.8 109，现将浓度为 2 104mol L1的 Na2CO3溶液与 CaCl2 溶液等体积混合，若要产生沉淀，则所用 CaCl2溶液的浓度至少应为( ) A2.8 102mol L1 B1.4 105mol L1 C2.8 105mol L1 D5.6 105mol L1 2 在溶液中有浓度均为 0.01mol L1的 Fe3+、 Cr3+、 Zn2+、 Mg2+等离子， 已知： KspFe(OH)3 2.6 1039； KspCr(OH)37.0 1031； KspZn(OH)21.0 1017； KspMg(OH)21.8 1011， 当其氢氧化物刚开始沉淀时，下列哪一种离子所需的 pH 最小( ) AFe3+ BCr3+ CZn2+ DMg2+ 3一定温度下的难溶电解质 AmBn在水溶液中达到溶解平衡。已知下表数据： 物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 Ksp/25 8.0 1016 2.2 1020 4.0 1038 完全沉淀时的 pH 9.6 6.4 34 对含等物质的量的 CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法错误的是( ) 二二对点增分集训对点增分集训 3 精准培优专练精准培优专练 好教育云平台教育因你我而变 A向该溶液中加入少量铁粉不能观察到红色固体析出 B该溶液中 c(SO2 4)c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)54 C向该溶液中加入适量氯水，并调节 pH 至 34 后过滤，得到纯净的 CuSO4溶液 D向该混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，最先看到红褐色沉淀 4在废水处理领域中，H2S 或 Na2S 能使某些金属离子生成极难溶的硫化物而除去。 25，某溶液含 0.02mol L1 Mn2+、0.1mol L1 H2S，向该溶液中通入 HCl 气体或加入 NaOH 固体以调节溶液 pH，(忽略溶液体积的变化、H2S 的挥发)。当溶液的 pH5 时，Mn2+开始 沉淀为 MnS，则 MnS 的溶度积为（ ） (已知：H2S 两级电离常数分别为 Ka11.3 107，Ka27.0 1015) A1.3 107 B7.0 1015 C9.1 1014 D1.82 1014 5常温下 Ksp(AgCl)=1.8 10-10，Ksp(AgI)=1.0 10-16，将等体积的 AgCl 和 AgI 的饱和溶 液的清液混合，再向其中加入一定量的 AgNO3固体，下列说法正确的是( ) A两溶液混合，AgCl 和 AgI 都沉淀 B若 AgNO3足量，AgCl 和 AgI 都可沉淀，但以 AgCl 为主 C向 AgI 清液加入 AgNO3，c(Ag+)增大，Ksp(AgI)也增大 D若取 0.1435 克 AgCl 固体放入 100 mL 水(忽略体积变化)，c(Cl)为 0.01 mol L-1 6 常温时， KspMg(OH)21.1 1011， Ksp(Ag2Cl)1.8 1010， Ksp(Ag2CrO4)1.9 1012， Ksp(CH3COOAg)2.3 103，下列叙述不正确的是( ) A浓度均为 0.2mol L1的 AgNO3溶液和 CH3COONa 溶液等体积混合一定产生 CH3COOAg 沉淀 B 将 0.001mol L1 AgNO3溶液滴入0.001mol L1 KCl和 0.001mol L1 K2CrO4溶液中， 先产生 Ag2CrO4沉淀 Cc(Mg2+)为 0.11mol L1的溶液中要产生 Mg(OH)2沉淀，溶液的 pH 要控制在 9 以上 D在其他条件不变的情况下，向饱和 AgCl 水溶液中加入 NaCl 溶液，Ksp(AgCl)不变 7元素铬(Cr)在溶液中主要以 Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4(绿色)、Cr2O2 7(橙红色)、CrO24(黄 色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题： （1）在化学分析中采用 K2CrO4为指示剂，以 AgNO3标准溶液滴定溶液中 Cl，利用 Ag+与 CrO2 4生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中 Cl恰好沉淀完全(浓度等于 1.0 105 mol L1)时，溶液中 c(Ag+)为_ mol L1，此时溶液中 c(CrO2 4)等于_ 4 精准培优专练精准培优专练 好教育云平台教育因你我而变 mol L1。(已知 Ag2CrO4、AgCl 的 Ksp分别为 2.0 1012和 2.0 1010)。 8难溶化合物的饱和溶液存在溶解平衡，例如：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)， Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+ CrO2 4(aq)， 在一定温度下， 其离子浓度乘积为常数， 这一常数叫溶 度积常数，用 Ksp表示，已知：Ksp(AgCl)c(Ag+) c(Cl)1.8 1010，Ksp(Ag2CrO4) c2(Ag+) c(CrO2 4)1.9 10 12。现用 0.01mol L1AgNO3 溶液滴定 0.01mol L1KCl 和 0.001mol L1K2CrO4混合溶液，通过计算完成下列问题： (1)Cl、CrO2 4谁先沉淀？ (2)当刚出现 Ag2CrO4沉淀时，溶液中 Cl浓度是多少？(设混合溶液在反应中体积不变) 9碳酸钠是一种重要的化工原料，主要采用氨碱法生产。回答下列问题： （1）向含有 BaSO4固体的溶液中滴加 Na2CO3溶液，当有 BaCO3沉淀生成时溶液中 =_。已知 Ksp(BaCO3)=2.6 109，Ksp(BaSO4)=1.1 1010。 10金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的 pH，达到 分离金属离子的目的。一些难溶的金属氢氧化物在不同 pH 下的溶解度曲线(S，mol L1)如 图所示： (1)pH=3 时溶液中铜元素的主要存在形式是_(填化学式)。 (2)若要除去 CuCl2溶液中的少量 Fe3+，应该控制溶液的 pH 为_(填字母)。 A小于 1 B4 左右 C大于 6 (3)在 Ni(NO3)2溶液中含有少量的 Co2+杂质，_(填“能”或“不能”)通过调节溶液 pH 的 方法除去，理由是_。 (4)已知一些难溶物的溶度积常数如表所示： 物质 FeS MnS CuS PbS HgS ZnS Ksp 6.3 1018 2.5 1013 1.3 1036 3.4 1028 6.4 1053 1.6 1024 2 3 2 4 CO SO c c （） （） 5 精准培优专练精准培优专练 好教育云平台教育因你我而变 某工业废水中含有 Cu2+、Pb2+、Hg2+，可以向此工业废水中加入过量的_以除去这些离 子。 ANaOH BFeS CNa2S 11资源综合利用既符合绿色化学理念，也是经济可持续发展的有效途径。一种难溶的 废弃矿渣杂卤石，其主要成分可表示为 K2SO4 MgSO4 2CaSO4 2H2O，已知它在水溶液中存 在如下平衡：K2SO4 MgSO4 2CaSO4 2H2O2K+4SO2 4+Mg2+2Ca2+2H2O 为了充分利用钾资源，一种溶浸杂卤石制备 K2SO4的工艺流程如图所示： (1)操作的名称是_。 (2) 用化学平 衡移动原理解 释 Ca(OH)2溶液能溶 解出杂卤石 中 K+的原 因： _。 (3)除杂质环节，为除去 Ca2+，可先加入_溶液，经搅拌等操作后，过滤，再向滤 液中滴加稀 H2SO4，调节溶液 pH 至_(填“酸性”“中性”或“碱性”)。 (4)操作的步骤包括(填操作过程)：_、过滤、洗涤、干燥。 (5)有人用可溶性碳酸盐作为溶浸剂，浸溶原理可表示为 CaSO4(s)+CO2 3(aq) CaCO3(s)+SO2 4(aq)。 已知：常温下，Ksp(CaCO3)2.80 109，Ksp(CaSO4)4.95 105。 则常温下该反应的平衡常数 K_。(保留 3 位有效数字) 12 （1）利用废旧锌铁皮制备磁性 Fe3O4胶体粒子及副产物 ZnO 的一种制备流程图如 下： 已知： KspZn(OH)21.2 1017； Zn(OH)2既能溶于强酸， 又能溶于强碱， 还能溶于氨水， 生成Zn(NH3)42+。 溶液 A 中加稀 H2SO4生成 Zn(OH)2的离子方程式为_。 6 精准培优专练精准培优专练 好教育云平台教育因你我而变 常温下，Zn(OH)2饱和溶液中 c(Zn2+)3 106mol L1，若溶液 A 中加入稀 H2SO4过量， 会溶解产生的 Zn(OH)2，Zn(OH)2开始溶解的 pH 为_，为防止 Zn(OH)2溶解，可将稀 H2SO4改为_。(lg20.3) （2）T时，取一定量的 PbI2固体，用蒸馏水配制成饱和溶液。准确移取 25.00mL PbI2 饱和溶液，分次加入阳离子交换树脂 RH(发生反应：2RH+Pb2+=R2Pb+2H+)中，用 250mL 洁净的锥形瓶接受流出液， 用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性。 将洗涤液一并盛放到锥形瓶 中，加入酚酞，用 0.0025mol L1的 NaOH 溶液滴定，重复上述操作 2 次，当达到滴定终点 时，平均消耗氢氧化钠溶液 20.00mL。则 T时 PbI2的 Ksp_。 （3）某 MgCl2溶液的浓度为 0.01mol L1，在该溶液中滴加 NaOH 溶液至 pH10，此 时溶液中的 Mg2+是否沉淀完全？_(填“是”或“否”)，此时 c(Mg2+)_mol L1。 (已知：KspMg(OH)21.8 1011) （4）某同学欲对用 ClO2消毒过的自来水进行氯元素含量的测定(假定 ClO2全部转化为 Cl)， 他们进行了如下实验： 向 30.00mL水样中加几滴K2CrO4溶液作指示剂， 用 0.001mol L1 AgNO3溶液滴定，当有砖红色 Ag2CrO4沉淀出现时，达滴定终点，此时用去 AgNO3溶液 12.12mL。 水样中 Cl的物质的量浓度是_。 已知 Ksp(AgCl)1.78 1010，Ksp(Ag2CrO4)2.00 1012。如在滴定终点时，测得溶液 中 CrO2 4的浓度是 5.0 103mol L1。试计算此时溶液中的 Cl的浓度是_。 7 精准培优专练精准培优专练 好教育云平台教育因你我而变 参考答案 一一、KspKsp 的计算及应用的计算及应用 典例 1【答案】（1） Fe3+恰好沉淀完全时， c(PO3 4)=mol L1=1.3 1017mol L1， c3(Mg2+) c2(PO3 4)(0.01)3 (1.3 1017)2=1.7 1040KspMg3(PO4)2， 因此不会生成 Mg3(PO4)2 沉淀 【 解 析 】 （ 1 ） KspFePO4=c(Fe3+) c(PO 3 4)=1.3 102， 则 c(PO 3 4) 1.3 1017mol/L ， QcMg3(PO4)2 c3(Mg2+) c2(PO 3 4) (0.01)3 (1.3 1017)2=1.69 10-40 1.0 1034，则无沉淀。 典例 2 【答案】是 【解析】(1)根据 Ksp(CaCO3)c(Ca2+) c(CO2 3)4.96 109，得 c(Ca2+)4.9610 9 103 mol L1 4.96 106mol L15。 (2)要使Cu2+浓度降至0.2mol L1 10002 104mol L1， c(OH) 2 1020 2 104 mol L1108mol L1，c(H+)106mol L1，此时溶液的 pH6。 典例 5 【答案】B 【解析】 当溶液中 c(Cl)为 0.01 mol L1时， 产生沉淀 AgCl 时所需 Ag 的浓度为 c(Ag+) Ksp(AgCl) c(Cl) 1.56 10 10 0.01 mol L11.56 108mol L1，同理含 Br溶液中所需 c(Ag+) Ksp(AgBr) c(Br) 7.7 10 13 0.01 mol L17.7 1011mol L1，含 CrO2 4溶液中所需 c(Ag+) 22 5 1.3 10 1.0 10 sp 3 K c Fe 8 精准培优专练精准培优专练 好教育云平台教育因你我而变 Ksp(Ag2CrO4) c(CrO2 4) 9.0 1012 0.01 mol L13 105mol L1，c(Ag+)越小，则越先生成沉淀， 所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 Br、Cl、CrO2 4。 典例 6 【答案】CuO 或者氢氧化铜碱式碳酸铜等都可以；2.7 【解析】 根据KspFe(OH)3= c(Fe3+) c3(OH)1 1039， 若使溶液中的c （Fe3+） =105 mol/L， 得 c3(OH)=110 39 105 =1 1034，c(OH)=1011.3mol/L，则 c(H+)=102.7mol/L，pH=2.7；为了不引 入杂质可加入 CuO 或氢氧化铜或碱式碳酸铜等调节溶液的 pH。 二二、对点增分集训、对点增分集训 1. 【答案】D 【解析】由沉淀形成的条件知，要产生沉淀必须满足：c(Ca2+) c(CO2 3)2.8 109，因等 体积混合，c(CO2 3)1 104mol L1，故混合溶液中 c(Ca2+)应大于 2.8 105mol L1，则混 合前 c(CaCl2)至少应为 5.6 105mol L1。 2. 【答案】A 【解析】 Fe(OH)3(s)Fe3+3OH， KspFe(OH)3c(Fe3+) c3(OH)， c(OH) mol L1mol L1 1013mol L1；同理计算 Cr3+沉淀的 c(OH) 1010mol L1，Zn2+沉淀的 c(OH) 10 8mol L1，Mg2+沉淀的 c(OH) 105mol L1，c(OH)越小，pH 越小，先沉淀。 3. 【答案】C 【解析】用氯水氧化 Fe2+，溶液中引入了 Cl，得不到纯净 CuSO4溶液，C 错误。 4. 【答案】B 【解析】根据公式cS 2 c2H cH2S Ka1 Ka2，故 pH5 时，c(S2)Ka1 Ka2 cH2S c2H 1.3 107 7.0 1015 0.1 1052 mol L19.1 1013mol L1，Ksp(MnS)c(S2) c(Mn2+)9.1 1013 0.021.82 1014。 5. 【答案】B 【解析】A 项，饱和的 AgCl 溶液中：c（Ag+）=c(Cl)=1.342 10-5，饱和的 AgI 溶液中： c （Ag+） =c （I） =1.0 10-8， 等体积混合后， 浓度减半， c （Cl） =6.71 10-6， c （I） =5.0 109， 9 精准培优专练精准培优专练 好教育云平台教育因你我而变 c（Ag+）=6.71 10-6明显，混合后 AgI 必然沉淀，AgCl 则不然，错误；B 项，由于 c（Cl）c （I） ，若 AgNO3固体足量，沉淀以 AgCl 为主，B 正确；C 项，Ksp与温度有关，温度不变， Ksp不变，错误；D 项，常温下，氯化银的溶解度为 1.342 105 143.5=0.001 92（g） ，c（Cl） =1.342 105mol L1，0.1435 克 AgCl 只有少量溶解，故 c（Cl）=1.342 105mol L1，故 D 错误。 6. 【答案】B 【解析】A 项，c(Ag+) c(CH2COO)0.2 0.24 1022.3 103，所以有 CH3COOAg 沉淀生成，正确；B 项，使 Cl沉淀，所需 Ag+浓度的最小值为 c(Ag+) 1.8 107mol L1，使 CrO2 4沉淀，所需 Ag+浓度最小值为 c(Ag+)4.36 10 5mol L1，所以先产生 AgCl 沉淀，错误；C 项，c(OH) 105mol L1，pH 9，所以受产生 Mg(OH)2沉淀，pH 应控制在 9 以上，正确；D 项，Ksp只受温度影响，正确。 7. 【答案】 （1）2.0 10-5；5 10-3 【解析】 （1）当溶液中 Cl完全沉淀时，即 c(Cl)=1.0 105mol L1，根据溶度积常数 Ksp(AgCl)=2.0 1010， 可得溶液中c(Ag+)=Ksp(AgCl) c(Cl)=2.0 1010 (1.0 105 mol L1)=2.0 105mol L1；则此时溶液中 c(CrO2 4)=Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)=2.0 1012 (2.0 105 mol L1)=5 10-3mol L1。 8. 【答案】(1)Cl先沉淀 (2)4.13 106mol L1 【解析】(1)AgCl 开始沉淀所需 c(Ag+)1.8 108mol L1，Ag2CrO4开始沉 淀所需 c(Ag+)4.36105mol L1， 因此， AgCl 先沉淀。 (2)因 c2(Ag+) c(CrO2 4) 1.9 1012，c2(Ag+) 0.001mol L11.9 1012，c(Ag+)4.36 105mol L1，c(Ag+) c(Cl) 1.8 1010，4.36 105 c(Cl)1.8 1010，c(Cl)4.13 106mol L1。氯离子基本沉淀完 全。 9. 【答案】24 【解析】 （1）在同一个溶液中，c(Ba2+)相同，依据溶度积的数学表达式，则有 10 精准培优专练精准培优专练 好教育云平台教育因你我而变 =24。 10. 【答案】 （1）Cu2+ （2）B （3）不能 Co2+和 Ni2+沉淀的 pH 范围相差太小 （4）B 【解析】 （1）根据图中信息可知 pH=3 时溶液中铜元素的主要存在形式是 Cu2+； （2）除 去 Fe3+的同时必须保证 Cu2+不能沉淀，因此 pH 应保持在 4 左右 Fe3+沉淀完全，故答案为 B； （3）从图示关系可看出，Co2+和 Ni2+沉淀的 pH 范围相差太小，无法控制溶液的 pH，故 答案为：不能；Co2+和 Ni2+沉淀的 pH 范围相差太小； （4）要使三种离子生成沉淀，最好选 择难溶于水的 FeS，使它们转化为更难溶解的金属硫化物沉淀，同时又不引入其它离子，故 答案为 B。 11. 【答案】(1)过滤 (2)Mg2+转化成 Mg(OH)2沉淀，SO2 4与 Ca2+结合转化为 CaSO4沉淀，平衡右移，促使杂 卤石溶解 (3)K2CO3 中性 (4)蒸发浓缩、冷却结晶 (5)1.77 104 【解析】 (1)通过操作实现固体和液体分离， 操作的名称是过滤。 (2)加入 Ca(OH)2溶 液 ， Mg2+转 化 成Mg(OH)2沉 淀 ， SO 2 4与Ca2+结 合 转 化 为CaSO4沉 淀 ， K2SO4 MgSO4 2CaSO4 2H2O2K+4SO2 4+Mg2+2Ca2+2H2O 平衡正向移动， 促使杂卤石 中的 K+溶解。(3)为除去 Ca2+，可先加入 K2CO3溶液，生成碳酸钙沉淀，过滤后再向滤液中 滴加稀 H2SO4，调节溶液 pH 至中性除去过量的碳酸钾。(4)为从溶液中得到溶质，需依次经 过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。(5)该反应