人教版化学选修4重要知识点剖析 沉淀溶解平衡在物质分离中的应用.doc

1、 1 沉淀溶解平衡在物质分离中的应用 工业上采用湿法炼锌过程中，以 ZnSO4为主要成分的浸出液中，含有 Fe3+、Fe2+、Cu2+、Cl等杂质，这些 杂质不利于锌的电解，必须事先除去。 现有下列试剂可供选择：酸性 KMnO4溶液 NaOH 溶液 ZnO H2O2溶液 Zn Fe AgNO3 Ag2SO4 下列说法不正确的是 A用酸性 KMnO4溶液将 Fe2+氧化成 Fe3+，再转化为 Fe(OH)3沉淀除去 B用 ZnO 调节浸出液的酸碱性，可使某些离子形成氢氧化物沉淀 C在实际生产过程中，加入 Ag2SO4可除去 Cl，利用的是沉淀转化的原理 D可以用 ZnCO3代替 ZnO 调节溶液

2、的酸碱性 【参考答案】A 【试题解析】Fe3+比 Fe2+更易水解形成 Fe(OH)3沉淀，但用酸性 KMnO4溶液氧化 Fe2+时，会引入 K+、Mn2+ 等杂质离子，这些离子在后续反应中难以除去，影响生产，A 项错误。生产中应使用 H2O2溶液氧化 Fe2+， 然后加入 ZnO 或 ZnCO3消耗溶液中的 H+，调节溶液的 pH，使 Fe3+等形成氢氧化物沉淀而不引入新的杂 质，B、D 项正确。C 项利用 AgCl 比 Ag2SO4更难溶的性质，从而发生沉淀的转化，正确。 沉淀转化 1沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。 2当一种试剂能沉淀溶

3、液中几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉 淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。 3溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀，如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度 的 Na2CO3溶液，也可以转化成溶解度较大的 BaCO3沉淀。 2 1工业废水中常含有 Cu2 、Cd2、Pb2等重金属离子，可加入过量的难溶电解质 FeS、MnS，使这些金属 离子形成硫化物沉淀除去。根据以上事实，可推知 FeS、MnS 具有的相关性质是 A在水中的溶解能力大于 CuS、CdS、PbS B在水中的溶解能力小于 CuS、CdS、PbS C在

4、水中的溶解能力与 CuS、CdS、PbS 相同 D二者均具有较强的吸附性 2工业生产中常用 MnS 作为沉淀剂除去工业废水中的 Cu2 ，Cu2(aq)MnS(s)=CuS(s)Mn2(aq)，下 列说法错误的是 A该反应平衡时 c(Mn2 )c(Cu2) BMnS 的 Ksp大于 CuS 的 Ksp C向平衡体系中加入少量 CuSO4固体后，c(Mn2 )增大 D该反应的平衡常数 K sp(MnS) sp(CuS) K K 3已知 25 时三种金属硫化物的溶度积常数分别是：Ksp(FeS)6.3 1018 mol2 L2、Ksp(CuS)1.3 1036 mol2 L2、Ksp(MnS)2.

5、5 1013 mol2 L2，下列说法中正确的是 A25 时，FeS 的溶解度大于 MnS 的溶解度 B25 时，饱和 CuS 溶液中，Cu2的浓度为 1.3 1036 mol L1 C除去某溶液中的 Cu2，可以选用 FeS 或 MnS 作沉淀剂 D因为 H2SO4是强酸，所以反应 CuSO4H2S=CuSH2SO4不能发生 4重金属离子会对河流和海洋造成严重污染。某化工厂废水(pH2.0，1 g/mL)中含有 Ag 、Pb2等重 金属离子，其浓度约为 0.01 mol/L，排放前拟用沉淀法除去这两种离子，查找有关数据如下： 难溶电解质 AgI AgOH Ag2S Ksp 8.3 1012

6、5.6 108 6.3 1050 难溶电解质 PbI2 Pb(OH)2 PbS Ksp 7.1 109 1.2 1015 3.4 1028 （1）你认为往废水中加入_(填字母序号)，沉淀效果最好。 ANaOH BNa2S CKI DCa(OH)2 （2）如果用生石灰处理上述废水，使溶液的 pH8，处理后废水中 c(Pb2 )_。 （3） 如果用食盐处理只含 Ag 的废水，测得处理后的废水(1 g/mL)中 NaCl 的质量分数为 0.117%，若 环境要求排放标准为 c(Ag )低于 1 108mol/L，问该工厂处理后的废水中 Ag是否符合排放标准？ 要求写出计算过程。已知 Ksp(AgCl

7、)1.8 1010。 5毒重石的主要成分为 BaCO3(含 Ca2 、Mg2、Fe3等杂质)，实验室利用毒重石制备 BaCl 2 2H2O 的流程 如下： 3 （1）写出“浸取”环节发生的主要反应的离子方程式：_ _。 实验室用 37%的盐酸配制 15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的_。 a烧杯 b容量瓶 c滴定管 d玻璃棒 （2）如图是一些难溶氢氧化物在不同 pH 下的沉淀溶解图： 已知：Ksp(BaC2O4)1.6 107，Ksp(CaC2O4)2.3 109 滤渣中含_(填化学式)。再加入 NaOH 调节 pH12.5 可除去或部分除去_(填离 子符号)。 加入 H2C2O4应避免

8、过量的原因是_。 1【答案】A 【解析】根据沉淀向着溶解度减小的方向进行，可以判断 FeS、MnS 的溶解能力大于 CuS、CdS、PbS， A 项正确。 2【答案】A 【解析】根据反应 Cu2 (aq)MnS(s)=CuS(s)Mn2(aq)，可以推断 K sp(MnS)Ksp(CuS)，该反应的平衡 常数K 2 2 (Mn) (Cu) c c sp(MnS) sp(CuS) K K 1，c(Mn2 )c(Cu2)。向平衡体系中加入少量CuSO 4固体后，c(Cu 2)增 大，溶解平衡向右移动，c(Mn2 )增大，所以，只有 A 项不正确。 3 【答案】C 【解析】AFeS、MnS 结构相似

9、，Ksp越大溶解度越大，FeS 的 Ksp=6.3 1018，MnS 的 Ksp=2.5 1013，FeS 4 的溶解度小于 MnS 的溶解度，故 A 错误；BCuS 的 Ksp=c(Cu2+) c(S2)，饱和 CuS 溶液中，Cu2的浓 度= 1.3 10 18 mol L1，故 B 错误；C一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀，所以用 FeS 或 MnS 作沉 淀剂除去某溶液中的 Cu2，故 C 正确；DCuS 难溶于 H2SO4，所以反应 CuSO4H2S=CuSH2SO4 能发生，故 D 错误。 4【答案】 （1）B （2）1.2 103 mol/L （3）见解析 【解析】 （1）由题表知

10、，Ag2S、PbS 的 Ksp均最小，所以加入 Na2S，沉淀效果最好。 （2） pH8，c(OH)1 106 mol/L，因为用生石灰处理废水，故生成 Pb(OH)2沉淀，由 Pb(OH)2Pb2 2OH得 K spc(Pb 2) c2(OH)，c(Pb2)K sp/(1 10 6)21.2 10 15 1 10 12 mol/L1.2 103 mol/L。 （3） 取 100 g 处理过的废水，因 1 g/mL，故其体积相当于 100 mL，则 m(NaCl)100 g 0.117%0.117 g。c(Cl)c(NaCl)0.117/58.5 mol 0.1 L 2 102 mol/L，c

11、(Ag )K sp/c(Cl )1.8 10 10 2 10 2 mol/L9 109 mol/L，低于 1 108 mol/L，符合排放标准。 5【答案】 （1）BaCO32H =Ba2CO 2H2O ad （2）Fe(OH)3 Mg2 、Ca2 H2C2O4过量会导致生成 BaC2O4沉淀，产品产量减少 【解析】 （1）“浸取”主要是 BaCO3与盐酸反应的过程，反应的离子方程式为 BaCO32H =Ba2CO 2 H2O；实验室用 37%的盐酸配制 15%的盐酸，需量取浓盐酸和水的体积，需使用烧杯作为容器进行稀 释，并用玻璃棒搅拌。 （2）从图像可知 Fe3 在 pH 为 3.4 左右就完全沉淀，故滤渣 中含 Fe(OH) 3；当 pH12.5 可使 Mg 2 完全沉淀，Ca2部分沉淀；H 2C2O4过量会导致生成 BaC2O4沉淀，产品产量减少。