38第38讲沉淀溶解平衡【正文】备用习题

第38讲沉淀溶解平衡1.[2024·北京大兴区统考]向AgCl浊液中滴加氨水后可得到澄清溶液,继续滴加浓硝酸后又有沉淀生成。经查资料得知:Ag++2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++2H2O,平衡常数记为K{[Ag(NH3)2]+},下列分析不正确的是 (B)A.浊液中存在溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)B.实验表明实验室可用氨水洗涤附着有银的试管C.由实验可以判断:NH3结合Ag+的能力比Cl-强D.由资料信息可推知:加浓硝酸后生成的沉淀为AgCl[解析]AgCl是难溶电解质,在浊液中存在溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),A正确;Ag+与NH3·H2O反应生成[Ag(NH3)2]+,但单质银与NH3·H2O不能反应,可用稀硝酸洗涤附着有银的试管,B错误;AgCl浊液中滴加氨水后可得到澄清溶液,生成[Ag(NH3)2]+,说明NH3结合Ag+的能力比Cl-强,C正确;加浓硝酸后,NH3·H2O与H+反应生成NH4+,使平衡Ag++2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++2H2O逆向移动,c(Ag+)增大,Ag+再与Cl-结合生成AgCl沉淀,D正确。2.已知25℃时,RSO4(s)+CO32-(aq)RCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常数K=1.75×104,Ksp(RCO3)=2.80×10-9,下列叙述中正确的是 A.向c(CO32-)=c(SO42-)的混合液中滴加RCl2B.将浓度均为6×10-6mol·L-1的RCl2、Na2CO3溶液等体积混合后可得到RCO3沉淀C.25℃时,RSO4的Ksp约为4.9×10-5D.相同温度下,RCO3在水中的Ksp大于在Na2CO3溶液中的Ksp[解析]RSO4(s)+CO32-(aq)RCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常数K=c(SO42-)c(CO32-)=c(R2+)·c(SO42-)c(R2+)·c(CO32-)=Ksp(RSO4)Ksp(RCO3)=1.75×104,Ksp(RSO4)=1.75×104×Ksp(RCO3)=1.75×104×2.80×10-9=4.9×10-5。RSO4、RCO3属于同种类型且Ksp(RSO4)>Ksp(RCO3),故向c(CO32-)=c(SO42-)的混合液中滴加RCl2溶液,首先析出RCO3沉淀,A项错误;将浓度均为6×10-6mol·L-1的RCl2、Na2CO3溶液等体积混合后,c(R2+)=3×10-6mol·L-1、c(CO32-)=3×10-6mol·L-1,此时的离子积Q=c(R2+)·c(CO3.工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS,含有FeS2等杂质)制备PbSO4晶体的工艺流程如图所示。已知:PbCl2(s)+2Cl-(aq)[PbCl4]2-(aq);Ksp(PbSO4)=1×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×10-5。下列说法错误的是 (B)A.浸取时主要发生反应:MnO2+PbS+4H++4Cl-[PbCl4]2-+S+Mn2++2H2OB.物质M为MnO,试剂N为Na2SO4,滤液a一定能循环使用C.由该工艺流程可知,PbCl2(s)+2Cl-(aq)[PbCl4]2-(aq)反应吸热D.“沉淀转化”达平衡时,溶液中c2(Cl[解析]“浸取”时MnO2和PbS、FeS2以及盐酸、氯化钠反应生成Fe3+、Mn2+、[PbCl4]2-,同时产生S,滤渣1含S,“调pH”的目的是消耗溶液中的H+,促进Fe3+水解转化成Fe(OH)3沉淀除去,“沉降”的目的是析出PbCl2固体,然后加入硫酸盐进行沉淀转化,PbCl2转化为PbSO4。“浸取”时主要发生反应MnO2+PbS+4H++4Cl-[PbCl4]2-+S+Mn2++2H2O,还有杂质的反应:3MnO2+2FeS2+12H+2Fe3++4S+3Mn2++6H2O,A正确;“调pH”的目的是消耗溶液中的H+,促进Fe3+水解转化成Fe(OH)3沉淀除去,可选用MnO、Mn(OH)2等,滤液a中含有大量的NaCl,但为确保PbSO4的产量,需加入过量的试剂N(Na2SO4),则滤液a因含过量的SO42-不能投入“浸取”环节循环使用,B错误;“沉降”的目的是析出PbCl2固体,用冰水降温有利于析出,说明PbCl2(s)+2Cl-(aq)[PbCl4]2-(aq)反应吸热,C正确;“沉淀转化”的离子方程式为PbCl2(s)+SO42-(aq)PbSO4(s)+2Cl-(aq),达到平衡时溶液中c2(Cl-)c(S4.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+,已知:Ksp(CuS)=6.3×10-36和Ksp(NiS)=3.0×10-19,回答下列问题:(1)Cr2O72-中Cr元素的化合价为+6(2)还原池中有Cr3+生成,反应的离子方程式为3H2C2O4+Cr2O72-+8H+2Cr3++6CO2↑+7H2O(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Cr(OH)3+NaOHNa[Cr(OH)4]。

(4)Na2S溶液呈碱性的原因是S2-+H2OHS-+OH-(用离子方程式表示),沉淀2为CuS,调节pH=7的原因是控制S2-浓度,使Ni2+沉淀完全。

(5)若废水中还含有Cd2+,pH=4时Cd2+的浓度为1.0×10-7mol·L-1,用该结果说明Cd2+影响上述流程进行分离的原因是不能实现Cd2+与Cu2+分离(或CuS不纯,或CuS与CdS无法分离)[设H2S平衡浓度为1.0×10-6mol·L-1,已知H2S的Ka1=1.0×10-7,Ka2=7.0×10-15,Ksp(CdS)=7.0×10-27]。

[解析](1)Cr2O72-中氧元素为-2价,设Cr元素的化合价为x,存在2x+(-2)×7=-2,解得x=+6。(2)还原池中,二元弱酸H2C2O4还原Cr2O72-生成Cr3+,其离子方程式为3H2C2O4+Cr2O72-+8H+2Cr3++6CO2↑+7H2O。(3)Cr(OH)3的性质与Al(OH)3相似,结合Al(OH)3与NaOH溶液的反应,则Cr(OH)3与NaOH溶液反应的化学方程式为Cr(OH)3+NaOHNa[Cr(OH)4]。(4)Na2S为强碱弱酸盐,S2-水解使其溶液呈碱性:S2-+H2OHS-+OH-,HS-+H2OH2S+OH-(以第1步为主);Ksp(CuS)=6.3×10-36<Ksp(NiS)=3.0×10-19,同等条件下,Cu2+先沉淀,故沉淀2为CuS。(5)pH=4时,CuH2SHS-+H+Ka110-6mol·L-1c(HS-)10-4mol·L-11.0×10-7HS-H++S2-Ka2c(HS-)1