课时19 沉淀溶解平衡原理的应用（精讲）-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）

第三章水溶液中的离子反应与平衡第四节沉淀溶解平衡课时精讲19沉淀溶解平衡原理的应用【目标导航】1．运用溶度积规则判断沉淀的产生和溶解。2．能够运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成和转化进行分析，并能解释一些生活问题。【知识导图】一、沉淀的溶解在难溶电解质的饱和溶液中加入适当试剂使之与组成沉淀的一种离子结合成另一种化合物，从而使之溶解。具体可采用酸碱溶解法、配位溶解法、氧化还原溶解法以及沉淀转化溶解法等。1．酸碱溶解法在实际工作中，常常会遇到需要使难溶物质溶解的问题。根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。例如，难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中：CaCO3(s)Ca2++CO32-HCO3-H2CO3H2O+CO2在上述反应中，气体CO2的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO32-浓度不断减小，平衡向沉淀溶解的方向移动，只要盐酸的量足够，CaCO3就可溶解完全。可用强酸溶解的难溶电解质还有FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。2．发生氧化还原反应使沉淀溶解有些金属硫化物如CuS、HgS等，其溶度积特别小，在饱和溶液中c(S2-)特别小，不能溶于非氧化性强酸，只能溶于氧化性酸，减小c(S2-)，从而达到沉淀溶解的目的。如：3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO↑+4H2O。而HgS的Ksp更小，仅用HNO3不够，只能溶于王水，使c(S2-)和c(Hg2+)同时减小：3HgS+12HCl+2HNO3=3H2(HgCl4)+3S+2NO↑+4H2O。3．生成配合物使沉淀溶解向沉淀体系中加入配合试剂，使溶液中某离子生成稳定的配合物，减小其浓度，从而使沉淀溶解。如：AgCl(s)Ag++Cl-+2NH3(加氨水)[Ag(NH3)2]+此法用于溶解酸碱法不能溶解的难溶电解质。4．沉淀转化溶解法此法是将难溶物转化为能被前三种方法溶解的沉淀，然后再溶解。典型的例子就是BaSO4的溶解。它不能被酸、碱溶解，又不易形成稳定的配离子，也不具有明显的氧化还原性，唯一的办法就是把它转化为一种新的难溶盐——弱酸钡盐(常使之转化为BaCO3)二、沉淀的生成1．调节pH法。如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶于水，再加入氨水调节pH至7~8，可使Fe3+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH42．沉淀剂法。如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的CuS、HgS等沉淀。沉淀剂法是分离、除去杂质常用的方法。反应如下：Cu2++S2-=CuS↓，Cu2++H2S=CuS↓+2H+，Hg2++S2-=HgS↓，Hg2++H2S=HgS↓+2H+。三、沉淀的转化1．沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。2．沉淀转化的方法：对于一些用酸或其他方法不能溶解的沉淀，可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀。3．沉淀转化的应用(1)除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等，常用FeS、MnS及H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S等。(2)做钡餐透视时如果误服了BaCO3，可用5.0%的Na2SO4溶液洗胃，该转化过程的离子方程式为BaCO3(s)+SO42-(aq)BaSO4(s)+CO32-(aq)。(3)锅炉除水垢，水垢CaSO4(s)CaCO3(s)CaCl2(aq)，其反应的化学方程式是CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。【小试牛刀】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好()(2)为了减少BaSO4的损失，洗涤BaSO4沉淀时可用稀硫酸代替水()(3)除去MgCl2溶液中的Fe2＋，先加入双氧水，再加入MgO即可()(4)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的()(5)溶解度小的沉淀不能转化为溶解度比其大的沉淀()(6)可用FeS除去废水中的Hg2＋、Ag＋等，是因为HgS、Ag2S比FeS更难溶()(7)向AgCl沉淀中加入KI溶液，由白色沉淀转变成黄色沉淀，是由于Ksp(AgI)<Ksp(AgCl()(8)验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2，可将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中，振荡，可观察到沉淀由白色变为红褐色()(9)常温下，AgCl在等物质的量浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同()(10)常温下，向饱和Na2CO3溶液中加入少量BaSO4粉末，过滤洗涤，向洗净的沉淀中加入稀盐酸，有气泡产生，说明常温下Ksp(BaCO3)<Ksp(BaSO4)()(11)向AgCl浊液中滴加Na2S溶液，白色沉淀变成黑色，说明AgCl的溶解平衡正向移动()(12)已知Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12，Ksp(AgCl)=1.8×10-10，说明Ag2CrO4的溶解度小于AgCl()【答案】(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√(7)√(8)√(9)×(10)×(11)√(12)×考点一沉淀的溶解和生成【例1】在25℃时，AgX、AgY、AgZ均难溶于水，且Ksp(AgX)=1.×10-10，Ksp(AgY)=1.0×10-12，Ksp(AgZ)=8.7×10-17。下列说法错误的是()A．三种饱和溶液中溶质的物质的量浓度的大小顺序为c(AgX)>c(AgY)>c(AgZ)B．若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体，则c(Y-)减少C．若取0.188g的AgY(相对分子质量为188)固体放入100mL水中(忽略溶液体积的变化)，则溶液中Y-的物质的量浓度为1.0×10-2mol·L-1D．往C选项的溶液中加入1mL0.1mol·L-1的NaZ溶液，能生成AgZ沉淀答案C解析对于相同类型的难溶电解质，Ksp越大，溶解度越大，A项正确；向AgY饱和溶液中加入溶解度更大的AgX，溶液中Ag+浓度增大，AgY的溶解平衡逆向移动，Y-浓度减小，B项正确；0.188gAgY的物质的量为0.001mol，由AgY的Ksp可知，Y-的浓度远小于1.0×10-2mol·L-1，C项错误；AgZ的溶解度小于AgY，故加入NaZ，AgY中溶解的Ag+与Z-结合生成沉淀，D项正确。【解题技法】(1)酸溶解法。如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑。(2)盐溶液溶解法。如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为Mg(OH)2+2NH4+Mg2++2NH3·H2(3)氧化还原溶解法。如不溶于盐酸的硫化物Ag2S可溶于稀HNO3。(4)配位溶解法。如AgCl溶于氨水，离子方程式为AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O。【对点训练1】25℃时，向AgCl的白色悬浊液中依次加入等浓度的KI溶液和Na2S溶液，观察到的现象是先出现黄色沉淀，最终出现黑色沉淀。已知有关物质的溶度积Ksp(25℃)如下：AgClAgIAg2SKsp1.8×10-108.5×10-176.3×10-50下列叙述错误的是()A．沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动B．溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀C．AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解度相同D．25℃时，在饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中，所含Ag+的浓度不同答案C解析由表中数据可知，AgCl、AgI、Ag2S的溶解能力依次减弱，则25℃时，在饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中，所含Ag+的浓度依次减小。向AgCl白色悬浊液中加入KI溶液，出现黄色沉淀，说明AgCl转化成了溶解度更小的AgI；再加入Na2S溶液，又出现黑色沉淀，说明AgI转化成了溶解度更小的Ag2S。综合分析，沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解度不同，前者中Cl-浓度小，AgCl固体的溶解度更大一些。考点二沉淀的转化【例2】下列说法中正确的是()A．钡中毒患者可尽快使用苏打溶液洗胃，随即导泻使Ba2＋转化为BaCO3而排出B．工业上可以用NaHS、(NH4)2S等可溶性硫化物作沉淀剂除去废水中的Hg2＋、Cu2＋等，但不能使用FeS等不溶性硫化物作沉淀剂C．水中的Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2受热易分解生成难溶性的MgCO3、CaCO3，故水垢的主要成分是MgCO3、CaCO3D．珊瑚虫从周围海水中获取Ca2＋和HCOeq\o\al(－,3)，经反应形成石灰石(CaCO3)外壳，从而逐渐形成珊瑚【答案】D【解析】胃液的酸性较强，不能形成BaCO3沉淀，A项错误；由于Ksp(FeS)大于Ksp(HgS)或Ksp(CuS)，可以用FeS除去废水中的Hg2＋、Cu2＋，B项错误；由于Ksp[Mg(OH)2)]<Ksp(MgCO3)，故水垢的主要成分中不是MgCO3、CaCO3，应为Mg(OH)2、CaCO3，C项错误。【解题技法】(1)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。(2)一般而言，Ksp较大的难溶电解质能转化为Ksp更小的难溶电解质，如AgCleq\o(→,\s\up7(I－))AgIeq\o(→,\s\up7(S2－))Ag2S，CaSO4转化为CaCO3，ZnS转化为CuS等。(3)两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。【对点训练2】往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸去除，下列叙述中正确的是()A．温度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(H＋)均会增大B．CaSO4能转化为CaCO3，说明Ksp(CaCO3)＞Ksp(CaSO4)C．CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶，是因为硫酸酸性强于盐酸D．沉淀转化的离子方程式为COeq\o\al(2－,3)(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)【答案】D【解析】温度升高，水的电离平衡正向移动，Kw增大；温度升高，Na2CO3的水解平衡正向移动，c(OH-)增大，c(H+)减小，A项错误；Ksp(CaCO3)＜Ksp(CaSO4)，B项错误；CaCO3与盐酸反应生成可溶性的氯化钙、水和二氧化碳，CaSO4与盐酸不满足复分解反应发生的条件，与酸性强、弱无关，C项错误；硫酸钙较为致密，可转化为较为疏松且溶解度更小的碳酸钙，反应的离子方程式为CaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，D项正确。考点三溶度积图像【例3】(2022•湖南选择性考试)室温时，用0.100mol·L-1的标准AgNO3溶液滴定浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液，通过电位滴定法获得与的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于1.0mol·L－1时，认为该离子沉淀完全。，，)下列说法正确的是()A．a点：有白色沉淀生成B．原溶液中的浓度为C．当沉淀完全时，已经有部分沉淀D．b点：c(Cl-)＞c(Br-)＞c(I-)＞c(Ag＋)【答案】C【解析】向含浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液中滴加硝酸银溶液，根据三种沉淀的溶度积常数，三种离子沉淀的先后顺序为I-、Br-、Cl-，根据滴定图示，当滴入4.50mL硝酸银溶液时，Cl-恰好沉淀完全，此时共消耗硝酸银的物质的量为4.50mL×10-3L/mL×0.1000mol/L=4.5×10-4mol，所以Cl-、Br-和I-均为1.5×10-4mol。A项，I-先沉淀，AgI是黄色的，所以a点有黄色沉淀AgI生成，故A错误；B项，原溶液中I-的物质的量为1.5×10-4mol，则I-的浓度为=0.0100mol⋅L-1，故B错误；C项，当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5mol/L)，溶液中的c(Ag+)==5.4×10-8mol/L，若Cl-已经开始沉淀，则此时溶液中的c(Cl-)==3.3×10-3mol/L，原溶液中的c(Cl-)=c(I-)=0.0100mol⋅L-1，则已经有部分Cl-沉淀，故C正确；D项，b点加入了过量的硝酸银溶液，Ag+浓度最大，则b点各离子浓度为：c(Ag＋)＞c(Cl-)＞c(Br-)＞c(I-)＞，故D错误；故选C。【解题技法】溶度积图像突破方法第一步，识图像。认识图像横坐标、纵坐标表示什么，如表示离子浓度、pM等；曲线上的点表示达到平衡状态，曲线上方的点代表“过饱和溶液”，曲线下方的点代表“不饱和溶液”。第二步，想原理。涉及的原理主要有溶度积的表达式、沉淀溶解平衡的影响因素以及溶度积常数的影响因素。如浓度不会改变溶度积，溶度积只与温度有关，大多数情况下，温度越高，溶度积越大。第三步，找联系。将图像与溶度积原理联系起来，分析题目设置的问题，如求离子浓度、判断沉淀溶解平衡状态等。【对点训练3】已知相同温度下，Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)某温度下，饱和溶液中－lg[c(SO42-)、－lg[c(CO32-)、与－lg[c(Ba2＋)]的关系如图所示。下列说法正确的是()A．曲线①代表BaCO3的沉淀溶解曲线B．该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.0×10－10C．加适量BaCl2固体