2020届高考化学精准培优专练十九Ksp的计算（含解析）.docx

Ksp的计算一Ksp的计算及应用相关计算1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(CO)=103mol·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)=4.96×10-93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pH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_。5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CrO，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、CrOBBr、Cl、CrOCCrO、Br、Cl DBr、CrO、Cl6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)=1×10-3910-5=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，二对点增分集训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·L12在溶液中有浓度均为0.01mol·L1的Fe3+、Cr3+、Zn2+、Mg2+等离子，已知：KspFe(OH)32.6×1039；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)2Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp/258.0×10162.2×10204.0×1038完全沉淀时的pH9.66.434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()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(SO)c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)>54C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 D1.82×10145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-16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·L1AgNO3溶液滴入0.001mol·L1KCl和0.001mol·L1K2CrO4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)(绿色)、Cr2O(橙红色)、CrO(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CrO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(CrO)等于_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)+ CrO(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(CrO)1.9×1012。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、CrO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1B4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FeSMnSCuSPbSHgSZnSKsp6.3×10182.5×10131.3×10363.4×10286.4×10531.6×1024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。ANaOHBFeSCNa2S11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+4SO+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)+CO(aq)CaCO3(s)+SO(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_。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CrO的浓度是5.0×103mol·L1。试计算此时溶液中的Cl的浓度是_。参考答案一、Ksp的计算及应用典例1【答案】（1）Fe3+恰好沉淀完全时，c(PO)=mol·L1=1.3×1017mol·L1，c3(Mg2+)×c2(PO)(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)=1.3×102，则c(PO)1.3×1017mol/L，QcMg3(PO4)2c3(Mg2+)×c2(PO)(0.01)3×(1.3×1017)2=1.69×10-401.0×1034，则无沉淀。典例2【答案】是【解析】(1)根据Ksp(CaCO3)c(Ca2+)·c(CO)4.96×109，得c(Ca2+)4.96×10-910-3mol·L14.96×106mol·L1<105mol·L1，可视为沉淀完全。典例3【答案】1.0×107 mol·L1【解析】反应前，n(Ag+)0.018mol·L1×0.05L0.9×103mol，n(Cl)0.020 mol·L1×0.05 L1×103mol；反应后剩余的Cl为0.1×103mol，则混合溶液中，c(Cl)1.0×103mol·L1，c(Ag+)Ksp(AgCl)/c(Cl)1.0×10-101.0×10-3=1.0×107mol·L1。典例4【答案】6【解析】（1）根据信息，当c(Cu2+)·c2(OH)2×1020时开始出现沉淀，则c(OH)mol·L1mol·L1109mol·L1，c(H+)105mol·L1，pH5，所以要生成Cu(OH)2沉淀，应调整pH>5。(2)要使Cu2+浓度降至0.2mol·L1÷10002×104mol·L1，c(OH)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+)mol·L11.56×108mol·L1，同理含Br溶液中所需c(Ag+)mol·L17.7×1011mol·L1，含CrO溶液中所需c(Ag+)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、CrO。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)=1×10-3910-5=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、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(CO)>2.8×109，因等体积混合，c(CO)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)×108mol·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Ka1×Ka2，故pH5时，c(S2)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，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)0.2×0.24×102>2.3×103，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CrO沉淀，所需Ag+浓度最小值为c(Ag+)4.36×105mol·L1，所以先产生AgCl沉淀，错误；C项，c(OH)105mol·L1，pH9，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(CrO)=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+)4.36×105mol·L1，因此，AgCl先沉淀。(2)因c2(Ag+)·c(CrO)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=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，SO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与Ca2+结合转化为CaSO4沉淀，K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K+4SO+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)该反应的平衡常数K1.77×104。12.【答案】（1）ZnO+2H+=Zn(OH)28.3CO2（2）4×109（3）否1.8×103（4）4.04×104 mol·L18.9×106 mol·L1【解析】（1）溶液A为Na2ZnO2，加稀H2SO4生成Zn(OH)2的离子方程式为ZnO+2H=Zn(OH)2。常温下，Zn(OH)2饱和溶液中c(Zn2)3×106mol·L1，则c(OH)mol·L12×106 mol·L1，c(H)×108mol·L1，pH8.3，为防止Zn(OH)2溶解，可将稀H2SO4改为弱酸，如通入二氧化碳。（2）n(H+)n(NaOH)0.0025mol·L1×20.00mL×103L·mL15.000×105mol，nPb2(aq)n(H)2.500×105mol；c(Pb2)1.000×103mol·L1，Ksp(PbI2)c(Pb2)·c2(I)4c3(Pb2+)4×(1.000×103)34.000×109。（3）溶液中c(OH)KW/c(H)1014/1010 mol·L1104mol·L1，此时的c(Mg2)KspMg(OH)2/c2(OH)mol·L11.8×103 mol·L1>105mol·L1，因此Mg2没有沉淀完全。（4）由Ag+Cl=AgCl可知，n(Cl)12.12×0.001L×0.001mol·L112.12×106mol，所以水样中c(Cl)4.04×104 mol·L1。当c(CrO)5.0×103 mol·L1出现砖红色沉淀时，由Ksp(Ag2CrO4)和c(CrO)5.0×103mol·L1，得c(Ag)mol·L12.00×105mol·L1，所以c(Cl)mol·L18.9×106mol·L1。