新高二化学第16讲沉淀溶解平衡及溶度积数的应用（教师版）

第16讲沉淀溶解平衡及溶度积常数的应用模块导航模块导航模块一模块一难溶电解质的沉淀溶解平衡1．25℃时，溶解性与溶解度的关系【大多数电解质的溶解度随温度升高而增大，但也有例外，如Ca(OH)2，温度越高，溶解度越小】2．沉淀溶解平衡(以AgCl为例分析)(1)沉淀溶解平衡建立AgCl在溶液中存在下述两个过程：一方面，在水分子作用下，少量Ag＋和Cl－脱离AgCl的表面进入水中，即溶解过程；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl的表面析出，即沉淀过程。在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，达到平衡状态，得到AgCl的饱和溶液。(2)沉淀溶解平衡的概念一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。(3)沉淀溶解平衡方程式以AgCl沉淀溶解平衡为例：AgCl(s)eq\o(,\s\up11(溶解),\s\do4(沉淀))Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。【①要标明各微粒的状态；②要与AgCl电离方程式区分开，强电解质完全电离：AgCl=Ag＋＋Cl－】(4)沉淀溶解平衡的特征固体物质的溶解是可逆过程：v溶解>v沉淀，固体溶解；v溶解＝v沉淀，溶解平衡；v溶解<v沉淀，析出晶体。3．难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素(1)内因(决定因素)：难溶电解质本身的性质。(2)外因：温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。(3)实例分析已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，请分析当改变下列条件时，对该沉淀溶解平衡的影响，填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)：条件改变移动方向c(Mg2＋)c(OH－)加少量水正向移动不变不变升温正向移动增大增大加MgCl2(s)逆向移动增大减小加盐酸正向移动增大减小加NaOH(s)逆向移动减小增大【例1】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)只有易溶电解质在溶液中才存在沉淀溶解平衡()×(2)难溶电解质在溶液中只存在沉淀溶解平衡，不存在电离平衡()×(3)沉淀溶解平衡只能通过电解质溶于水时建立()×(4)由于BaSO4难溶，所以将BaSO4加入水中，溶液中无Ba2＋和SOeq\o\al(2－,4)。()(5)难溶电解质的沉淀溶解平衡是动态平衡，即溶解和沉淀仍然同时进行着，只是v(溶解)＝v(沉淀)。()(6)含等物质的量的AgNO3与NaCl的溶液混合后，恰好完全生成AgCl沉淀，溶液中不存在Ag＋和Cl－。()(7)当溶液中某离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，可视为该离子沉淀完全。()【答案】(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√【例2】下列现象中主要用沉淀溶解平衡原理解释的是()①热纯碱溶液洗涤油污的能力强②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒③溶洞的形成④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡可以⑤泡沫灭火器灭火的原理A．①②③ B．②③④C．③④⑤ D．①②③④⑤答案B解析①利用的是水解原理，⑤利用两种离子水解的相互促进作用，②③④利用的均是沉淀溶解平衡原理。【例3】在一定温度下，当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡时：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2＋)不变，可采取的措施是()A．加MgSO4固体 B．加HCl溶液C．加NaOH固体 D．加少量水答案D解析Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加MgSO4固体使该沉淀溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变大；加HCl溶液使该沉淀溶解平衡右移，Mg(OH)2固体减少，c(Mg2＋)变大；加NaOH固体使该沉淀溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变小；加少量水，使沉淀溶解平衡右移，Mg(OH)2固体减少，因为加水后仍是饱和溶液，所以c(Mg2＋)不变。模块模块二溶度积常数1．在一定温度下，达到沉淀溶解平衡后的溶液为饱和溶液，其离子浓度不再发生变化，溶液中各离子浓度幂之积为常数，叫做溶度积常数(简称溶度积)，用Ksp表示。2．写出下列沉淀溶解平衡的溶度积常数的表达式(1)AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)。(2)Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)。(3)AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。①Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关。②同温条件时，对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知，溶解能力：AgCl＞AgBr＞AgI，Cu(OH)2＜Mg(OH)2。③不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如(25℃):AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，Ksp＝1.8×10－10；Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，Ksp＝1.8×10－11，虽然Mg(OH)2的Ksp较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。3．应用(1)判断是否达到沉淀溶解平衡，即在一定条件下沉淀能否生成或溶解。离子积(Q)：对于AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，任意时刻Q＝cm(An＋)·cn(Bm－)。①Q＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡；②Q＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；(2)用于比较生成沉淀的顺序。例如向含有等浓度Br－、Cl－和CrOeq\o\al(2－,4)的溶液中滴加AgNO3溶液，可利用AgBr、AgCl、Ag2CrO4三种银盐的Ksp计算出产生三种沉淀所需Ag＋的浓度，从而确定三种阴离子形成沉淀的顺序。(3)计算使某离子沉淀完全时所需溶液的pH。中学化学中一般认为当离子浓度小于10－5mol·L－1时即沉淀完全，因此可依据金属氢氧化物的Ksp求出当金属离子沉淀完全时溶液的pH。【例4】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)溶度积是沉淀溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积()(2)Ksp小的溶解度一定小于Ksp大的()(3)改变外界条件使溶解平衡正向移动，Ksp一定增大()(4)Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度()(5)常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小()(6)溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高，Ksp一定增大()(7)常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变()(8)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关()(9)Ksp反映了物质在水中的溶解能力，可直接根据Ksp的大小来比较电解质在水中的溶解能力()(10)可以通过比较Q和Ksp的相对大小，判断沉淀溶解平衡移动的方向()【答案】(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√(8)√(9)×(10)√【例5】已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25℃)见下表：难溶电解质AgClAgBrAgIAg2SO4Ag2CrO4Ksp1.8×10－105.4×10－138.5×10－171.2×10－52.0×10－12下列叙述不正确的是()A．由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小B．Ksp(Ag2CrO4)＜Ksp(AgCl)，但AgCl的溶解度小于Ag2CrO4的溶解度C．向等浓度的NaCl和Na2CrO4的混合液中逐滴加入AgNO3溶液，AgCl先沉淀答案D解析D项，混合溶液中c(Ag＋)＝0.1mol·L－1×eq\f(1mL,101mL)≈0.001mol·L－1，c2(Ag＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝0.0012×0.1＝1×10－7<1.2×10－5，故不会产生沉淀。【例6】已知25℃时，Ksp[Cu(OH)2]＝2×10－20。在pH＝5，c(Cu2＋)＝2mol·L－1的溶液中能否生成Cu(OH)2沉淀？(写出解答步骤)答案Q＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(10－14,10－5)))2×2＝2×10－18＞Ksp[Cu(OH)2]，故溶液中有Cu(OH)2沉淀生成。题型归纳题型归纳【题型1沉淀溶解平衡的特征及其影响因素】1.1某同学为了验证难溶的氯化银在水中也存在沉淀溶解平衡，设计了如下实验方案。下列说法正确的是()A．步骤①中应加入过量的AgNO3溶液B．步骤①中应使NaCl溶液过量C．步骤②中现象是无沉淀产生D．步骤②中选用的AgNO3溶液的浓度应小于步骤①答案A解析为了验证难溶的氯化银在水中也存在沉淀溶解平衡，要证明在氯化钠溶液中加入过量的硝酸银溶液完全反应后的滤液中还存在氯离子，由图可知：步骤①中应加入过量的AgNO3溶液，使NaCl完全反应，B错误；步骤②中现象是产生了白色沉淀，这样才能证明滤液中存在氯离子，C错误；步骤②中选用的AgNO3溶液的浓度应大于步骤①，D错误。1.2一定温度下，向含有AgCl(s)的饱和AgCl溶液中加水至固体恰好完全消失，下列叙述正确的是()A．AgCl的溶解度增大B．AgCl的溶解度、Ksp均不变C．溶液中c(Cl－)变小D．溶液中n(Cl－)不变答案B均不变，但溶液中溶解的AgCl增多，故溶液中n(Cl－)增大。1.325℃时，PbCl2固体在不同浓度盐酸中的溶解度如图。在制备PbCl2的实验中，洗涤PbCl2固体最好选用()A．蒸馏水B．1.00mol·L－1盐酸C．5.00mol·L－1盐酸D．10.00mol·L－1盐酸答案B解析观察题图可知，PbCl2固体在浓度为1.00mol·L－1的盐酸中溶解度最小。1.425℃时，在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡：PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)，加入KI固体，下列说法正确的是()A．溶液中Pb2＋和I－浓度都增大B．溶度积常数Ksp增大C．沉淀溶解平衡向右移动D．溶液中Pb2＋浓度减小答案D解析加入KI固体时，溶液中c(I－)增大，使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移动，因此溶液中c(Pb2＋)减小，但由于溶液温度未发生改变，故PbI2的溶度积常数Ksp不发生变化。1.5一定温度下，将足量的AgCl分别放入下列物质中，AgCl的溶解度由大到小的顺序是()①20mL0.01mol·L－1KCl溶液②30mL0.02mol·L－1CaCl2溶液③40mL0.03mol·L－1HCl溶液④10mL蒸馏水⑤50mL0.05mol·L－1AgNO3溶液A．①>②>③>④>⑤B．④>①>③>②>⑤C．⑤>④>②>①>③D．④>③>⑤>②>①答案B解析AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，溶液中c(Cl－)或c(Ag＋)越大，对AgCl的溶解抑制作用越大，AgCl的溶解度就越小。注意AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag＋或Cl－的浓度有关，④c(Ag＋)＝c(Cl－)＝0，⑤c(Ag＋)＝0.05mol·L－1；故AgCl的溶解度由大到小的顺序为④>①>③>②>⑤。【题型2溶度积及其应用】2.1下列说法中，正确的是A．难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，沉淀和溶解均停止B．Ksp越小，难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱C．Ksp的大小与离子浓度无关，只与难溶电解质的性质和温度有关D．溶度积常数是不受任何条件影响的常数，简称溶度积【答案】C【解析】A．沉淀溶解平衡是动态平衡，难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，沉淀和溶解均仍在进行，但沉淀和溶解速率相同，A项错误；B．Ksp可用来判断相同类型化合物在水中溶解度的大小，同类型的沉淀，Ksp越小在水中的溶解能力一定越弱，但化合物的类型不同，就不能进行直接判断，B项错误；C．Ksp的大小只与难溶电解质的性质和温度有关，C项正确；D．溶度积常数受温度影响，D项错误；选C。2.225℃时，在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡：PbI2(s)Pb2+(aq)+2I－(aq)，加入KI溶液，下列说法正确的是A．沉淀溶解平衡向左移动 B．溶度积常数Ksp增大C．溶液中Pb2+浓度增大 D．溶液中Pb2+和I－浓度都减小【答案】A【分析】加入KI溶液，I－浓度增大，沉淀溶解平衡逆向移动，溶液中Pb2＋浓度减小；【解析】A．据分析，沉淀溶解平衡向左移动，A正确；B．溶度积常数Ksp只与温度有关，温度不变其值不变，B错误；C．据分析，溶液中Pb2＋浓度减小，C错误；D．据分析，溶液中Pb2＋浓度减小，I－浓度增大，D错误；故合理选项是A。2.3下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是A．常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小B．溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp减小C．难溶电解质的溶度积Ksp越小，则它的溶解度越小D．常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变【答案】D【解析】A．溶度积常数只与温度有关系，温度不变，溶度积常数不变，A错误；B．大多数难溶物的Ksp随温度的升高而增大，但也有少数物质相反，如Ca(OH)2，B错误；C．只有相同类型的难溶电解质，才能满足Ksp越小溶解度越小的规律，C错误；D．温度不变，溶度积常数不变，D正确；答案选D。模块模块三沉淀的生成和溶解1．沉淀的生成(1)沉淀生成的应用(2)沉淀生成的方法①调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]，Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀而除去。a．通入H2S除去Cu2＋的离子方程式：H2S＋Cu2＋=CuS↓＋2H＋。b．加入Na2S除去Hg2＋的离子方程式：Hg2＋＋S2－=HgS↓。③相同离子法：增大沉淀溶解平衡体系中某种离子的浓度，使平衡向生成沉淀的方向移动，如向AgCl饱和溶液中加入饱和食盐水可继续生成AgCl沉淀。④氧化还原法：改变离子的存在形式，促使其转化为溶解度更小的难溶电解质，便于分离出来，例如通过氧化还原反应将Fe2＋氧化为Fe3＋，从而生成更难溶的Fe(OH)3沉淀。【①一般来说，当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时，越难溶(Ksp越小)的越先沉淀。②当离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，认为该离子已完全沉淀】2．沉淀的溶解(1)沉淀溶解的原理根据平衡移动原理，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。(2)实验探究：Mg(OH)2沉淀溶解(3)沉淀溶解的实例CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，原因是CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡：CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，当加入盐酸后发生反应：COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2O＋CO2↑，c(COeq\o\al(2－,3))降低，溶液中COeq\o\al(2－,3)与Ca2＋的离子积Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，导致平衡向沉淀溶解的方向移动。用强酸溶解的难溶电解质还有FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。【例7】向紫色Cr2(SO4)3的水溶液中加入NaOH溶液，当pH＝4.6时，开始出现Cr(OH)3灰绿色沉淀，随着pH的升高，沉淀增多；但当pH>13时，沉淀消失，出现亮绿色的亚铬酸根离子(CrOeq\o\al(－,2))，其平衡关系如下：Cr3＋＋3OH－Cr(OH)3CrOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O(紫色)(灰绿色)(亮绿色)向50mL0.05mol·L－1Cr2(SO4)3溶液中加入1.0mol·L－1NaOH溶液50mL，充分反应后，溶液中可观察到的现象是()A．溶液为紫色B．溶液中有灰绿色沉淀C．溶液为亮绿色D．无法判断答案C解析n(Cr3＋)＝0.05mol·L－1×50×10－3L×2＝0.005mol，n(OH－)＝1.0mol·L－1×50×10－3L＝0.05mol，Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓，c(OH－)过量＝eq\f(0.05－0.005×3mol,0.1L)＝0.35mol·L－1。而pH>13，即c(OH－)>0.1mol·L－1时沉淀消失，溶液变亮绿色。【例8】(1)常温下，要去除ZnSO4溶液中混有的Fe3＋，可以通过调节溶液的pH来实现，试通过计算确定，当调节溶液的pH超过多少时可认为Fe3＋沉淀完全？{已知：Ksp[Fe(OH)3]≈1×10－39，溶液中c(Fe3＋)＝10－5mol·L－1时可认为Fe3＋沉淀完全。}答案Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝10－5·c3(OH－)＝10－39，则c(OH－)＝eq\r(3,10－34)mol·L－1≈＝2.7。即调节溶液的pH大于2.7时，Fe3＋沉淀完全。(2)常温下，如何去除ZnSO4溶液中混有的Fe2＋{已知：Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10－17，Ksp[Zn(OH)2]＝1.2×10－17}?答案先加入氧化剂如H2O2把Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入ZnO等调节溶液的pH大于2.7。模块模块四沉淀的转化1．沉淀转化的过程探究(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化实验操作实验现象有白色沉淀析出白色沉淀转化为黄色沉淀黄色沉淀转化为黑色沉淀化学方程式NaCl＋AgNO3=AgCl＋NaNO3AgCl(s)＋KI(aq)AgI(s)＋KCl(aq)2AgI(s)＋Na2S(aq)Ag2S(s)＋2NaI(aq)(2)实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化实验操作实验现象产生白色沉淀白色沉淀转化为红褐色沉淀化学方程式MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaCl3Mg(OH)2(s)＋2FeCl3(aq)2Fe(OH)3(s)＋3MgCl2(aq)2．沉淀转化的实质与条件(2)条件：一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现，两者溶解度相差越大，转化越容易。特别提醒沉淀的转化也可以由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀。3．沉淀转化的应用(1)锅炉除水垢(含有CaSO4)：CaSO4(s)eq\o(→,\s\up7(Na2CO3溶液))CaCO3(s)eq\o(→,\s\up7(加酸如盐酸))Ca2＋(aq)，反应为CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)，CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑。(2)自然界中矿物的转化：原生铜的硫化物eq\o(→,\s\up7(氧化、淋滤))CuSO4溶液eq\o(→,\s\up7(渗透、遇闪锌矿ZnS和方铅矿PbS))铜蓝(CuS)，反应为CuSO4＋ZnSCuS＋ZnSO4、CuSO4＋PbSCuS＋PbSO4。(3)工业废水处理工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。用FeS除去Hg2＋的离子方程式：FeS(s)＋Hg2＋(aq)HgS(s)＋Fe2＋(aq)。(4)防治龋齿：食物、饮用水和牙膏中添加氟化物，氟离子会跟牙齿表面釉质层的主要成分——羟基磷灰石发生沉淀的转化生成氟磷灰石：Ca5(PO4)3OH(s)＋F－(aq)Ca5(PO4)3F(s)＋OH－(aq)，氟磷灰石的溶解度比羟基磷灰石的小，更能抵抗酸的侵蚀。【例9】化工生产中常用MnS作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．MnS的溶解度比CuS的溶解度大B．该反应达平衡时c(Mn2＋)＝c(Cu2＋)C．向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Mn2＋)变大D．也可以用FeS作沉淀剂答案B解析根据沉淀转化的条件可知，Ksp(MnS)＞Ksp(CuS)，A项正确；该反应达平衡时c(Mn2＋)、c(Cu2＋)保持不变，但不相等，B项错误；向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，平衡正向移动，c(Mn2＋)变大，C项正确；溶解度比CuS(s)大的FeS(s)、MnS(s)、ZnS(s)等难溶物都可作为沉淀剂，D项正确。【例10】已知25℃时，几种难溶电解质的溶度积如下表：难溶电解质CaCO3CaSO4MgCO3Ksp3.4×10－94.9×10－56.8×10－6某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性，实验步骤如下：①向100mL0.1mol·L－1的CaCl2溶液中加入0.1mol·L－1的Na2SO4溶液100mL，立即有白色沉淀生成。②向①中加入3g固体Na2CO3，搅拌，静置后弃去上层清液。③再加入蒸馏水搅拌，静置后再弃去上层清液。④________________________________________________________________________。(1)由题中信息知Ksp越大，表示电解质的溶解度越______(填“大”或“小”)。(2)写出第②步发生反应的化学方程式：______________________________________。(3)设计第③步的目的是：__________________________________________________。(4)请补充第④步操作及发生的现象：_______________________________________。(5)请写出该原理在实际生活、生产中的一个应用：________________________________________________________________________。答案(1)大(2)Na2CO3(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)(3)洗去沉淀中附着的SOeq\o\al(2－,4)(4)向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解，并放出无色无味的气体(5)将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去解析沉淀类型相同时，Ksp越大，表示电解质的溶解度越大，溶解度小的沉淀会向溶解度更小的沉淀转化，要证明CaSO4完全转化为CaCO3，可以加入盐酸，因为CaSO4不和盐酸反应，而CaCO3可完全溶于盐酸。在实际生活、生产中利用此反应可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去。题型归纳题型归纳【题型3沉淀的生成与溶解】与这些离子形成的化合物的溶解度如下：化合物PbSO4PbCO3PbS溶解度/g1.03×10－41.81×10－71.84×10－14由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为()A．硫化物 B．硫酸盐C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可答案A解析要将Pb2＋沉淀，就要形成溶解度最小的物质，由表中数据可知，PbS的溶解度最小，故选用的沉淀剂最好为硫化物。3.2向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化)，下列数值变小的是()A．c(COeq\o\al(2－,3)) B．c(Mg2＋)C．c(H＋) D．Ksp(MgCO3)答案A解析含MgCO3固体的溶液中存在沉淀溶解平衡：MgCO3(s)Mg2＋(aq)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)，滴加少许浓盐酸，H＋与COeq\o\al(2－,3)反应，使平衡向右移动，则c(Mg2＋)和c(H＋)增大，c(COeq\o\al(2－,3))减小，温度不变，Ksp(MgCO3)不变，故A正确。3.3已知在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到80℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法可行的是()A．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4～5B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为4～5D．加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe答案A解析根据题干信息，通入Cl2可将Fe2＋氧化为Fe3＋，再转化为Fe(OH)3而除去，A项正确；在酸性溶液中H2S与Fe2＋不反应，而H2S与Cu2＋反应生成CuS沉淀，B项错误；通入NH3会引入新的杂质离子NHeq\o\al(＋,4)，C项错误；由金属的活动性Fe＞Cu知，D项错误。3.4实验室测定水体中氯离子的含量时常使用AgNO3溶液滴定法，已知在25℃时几种银盐的Ksp和颜色如下表：难溶盐AgClAgBrAgIAg2CrO4Ag2CO3Ksp1.8×10－105.4×10－138.5×10－172.0×10－128.1×10－12颜色白色淡黄色黄色砖红色白色可用作滴定Cl－指示剂的是()A．K2CrO4 B．Na2CO3C．NaBr D．NaI答案A解析测定水体中的Cl－，选用AgNO3溶液滴定，当Cl－消耗完后，Ag＋应与指示剂反应，生成一种有色的沉淀，则选择的指示剂的阴离子应在Cl－后面沉淀，显然不能选择NaBr和NaI，另外Ag2CO3为白色沉淀，无法与AgCl沉淀区分开来，故只能选择K2CrO4。当Ag＋浓度相同时，Cl－在CrOeq\o\al(2－,4)之前沉淀，设两者达到沉淀溶解平衡时，溶液中c(Ag＋)分别为xmol·L－1和ymol·L－1，AgCl：x2＝1.8×10－10，x≈1.34×10－5；Ag2CrO4：eq\f(y3,2)＝2.0×10－12，y≈1.59×10－4，由此可知CrOeq\o\al(2－,4)沉淀时需要的Ag＋浓度更大。【题型4沉淀的转化】4.1某小组研究沉淀之间的转化，实验设计如下(已知：AgCl为白色固体，AgI为黄色固体)：下列分析不正确的是()A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)B．实验①和②说明Ag＋(aq)与Cl－(aq)的反应是有限度的C．实验③中颜色变化说明AgCl转化为AgID．实验①和③可以证明AgI比AgCl更难溶答案B解析浊液a为氯化银沉淀与硝酸银和硝酸钠的混合物，AgCl(s)存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，A正确；实验①和②中硝酸银过量，向硝酸银和硝酸钠的混合液中加入NaCl溶液，Ag＋(aq)与Cl－(aq)反应生成沉淀，不能判断实验①Ag＋(aq)与Cl－(aq)反应是有限度的，B错误；实验③中颜色变化说明发生反应：AgCl(s)＋I－(aq)AgI(s)＋Cl－(aq)，即AgCl转化为AgI，C正确；实验①和③可以证明：Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，即AgI比AgCl更难溶，D正确。4.2已知：Ksp(CuS)＝1.3×10－36，Ksp(MnS)＝2.6×10－13。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．反应达平衡后，继续加入MnS，废水中Cu2＋的去除率增加B．该反应可将工业废水中的Cu2＋沉淀完全C．向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Mn2＋)变大D．该反应的平衡常数K＝2.0×1023答案A解析达到平衡后，增加MnS的使用量，平衡不移动，废水中Cu2＋的去除率不改变，故A错误；利用此反应可将工业废水中的Cu2＋沉淀完全，故B项正确；c(Cu2＋)增大，平衡正向移动，所以c(Mn2＋)变大，故C正确；该反应的平衡常数K＝eq\f(cMn2＋,cCu2＋)＝eq\f(KspMnS,KspCuS)＝2.0×1023，故D正确。4.3已知：25℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确的是()A．25℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大B．25℃时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大C．25℃时，Mg(OH)2固体在20mL0.01mol·L－1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·L－1NH4Cl溶液中的Ksp小D．25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2答案B解析A项，Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀，Ksp[Mg(OH)2]<Ksp(MgF2)，说明饱和Mg(OH)2溶液中的c(Mg2＋)更小；B项，Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，NHeq\o\al(＋,4)与OH－反应而使平衡右移，c(Mg2＋)增大；C项，Ksp只与温度有关；D项，Ksp[Mg(OH)2]与Ksp(MgF2)数量级接近，若F－浓度足够大，Mg(OH)2也能转化为MgF2。4.4工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，Ksp(CaSO4)＝9×10－6]，下列说法错误的是()A．升高温度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大B．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)C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3gD．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝9×104答案C解析升高温度，水的电离平衡向右移动，Kw增大，Na2CO3的水解平衡正向移动，c(OH－)增大，故A项正确；沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质，故B项正确；由Ksp(CaCO3)可知饱和CaCO3溶液的浓度为1×10－5mol·L－1,100mL饱和CaCO3溶液中含有CaCO3的质量为1×10－4g，溶解度约为1×10－4g，故C项错误；CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝9×104，故D项正确。4.5可溶性钡盐有毒，医院中常用无毒硫酸钡作为内服“钡餐”造影剂。医院抢救钡离子中毒者时，除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知：某温度下，Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9；Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。下列推断正确的是()A．不用碳酸钡作为内服造影剂，是因为碳酸钡比硫酸钡更难溶B．可以用0.36mol·L－1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃C．抢救钡离子中毒者时，若没有硫酸钠也可以用碳酸钠溶液代替D．误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5mol·L－1的溶液时，会引起钡离子中毒答案B解析碳酸钡能与胃酸反应生成可溶性钡盐，所以不能用碳酸钡作为内服造影剂，A错误；用0.36mol·L－1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃，反应后c(Ba2＋)＝eq\f(1.1×10－10,0.36)mol·L－1≈3.1×10－10mol·L－1<eq\r(1.1×10－10)mol·L－1，B正确；碳酸钡与胃酸反应转化为可溶性钡盐，起不到解毒的作用，C错误；饱和BaSO4溶液中c(Ba2＋)＝eq\r(KspBaSO4)＝eq\r(1.1×10－10)mol·L－1>1.0×10－5mol·L－1，所以误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5mol·L－1的溶液时，不会引起钡离子中毒，D错误。4.6在AgCl悬浊液中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。已知常温下，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10。下列叙述正确的是()A．常温下，AgCl悬浊液中c(Cl－)≈1.34×10－5mol·L－1B．温度不变，向AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，Ksp(AgCl)减小C．向AgCl悬浊液中加入少量NaBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，说明Ksp(AgCl)＜Ksp(AgBr)D．常温下，将0.001mol·L－1AgNO3溶液与0.001mol·L－1KCl溶液等体积混合，无沉淀析出答案A≈1.34×10－5mol·L－1，A正确；温度不变，Ksp(AgCl)不变，B错误；向AgCl悬浊液中加入少量NaBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，说明AgBr的溶解度小于AgCl，则有Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)，C错误；0.001mol·L－1AgNO3溶液与0.001mol·L－1KCl溶液等体积混合，此【题型5工业流程里的沉淀溶解平衡】5.1氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)是重要的化工原料，可用作反应的催化剂、消毒剂等。由孔雀石[主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量FeCO3、SiO2]制备氯化铜晶体的方案如下：下列有关说法不正确的是()A．酸溶时适当升高温度并不断搅拌，有利于提高铜的浸取率B．滤渣Ⅰ为SiO2C．常温下，已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，欲使调pH后溶液中c(Fe3＋)≤4.0×10－5mol·L－1，必须控制溶液pH≥3D．在坩埚中加热CuCl2·xH2O晶体可得到纯净的无水CuCl2答案D解析孔雀石加入稀酸进行酸浸，根据孔雀石的成分可知产生的气体为CO2，过滤得到的滤渣Ⅰ为难溶物SiO2，滤液中含有Cu2＋、Fe2＋等，通入氯气将Fe2＋氧化为Fe3＋，为了不引入新的杂质，加入Cu(OH)2调节pH过滤得到Fe(OH)3沉淀，结晶得到CuCl2·xH2O。酸溶时适当升高温度并不断搅拌，可以加快反应速率，并使反应充分进行，有利于提高铜的浸取率，A正确；当c(Fe3＋)＝4×10－5mol·L－1时，溶液中c(OH－)＝eq\r(3,\f(4.0×10－38,4.0×10－5))mol·L－1＝10－11mol·L－1，则此时溶液中c(H＋)＝10－3mol·L－1，所以需要控制溶液pH≥3，C正确；加热CuCl2·xH2O晶体时会促进Cu2＋的水解，HCl挥发，会有Cu(OH)2生成，Cu(OH)2受热分解生成CuO，所以最终得到的固体为CuO，D错误。5.2工业上制取CuCl2的生产流程如下：请结合下表数据，回答问题：物质Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3溶度积(25℃)8.0×10－162.2×10－204.0×10－38完全沉淀时的pH范围≥9.6≥6.43～4(1)在溶液A中加入NaClO的目的是_________________________________________。(2)在溶液B中加入CuO的作用是___________________________________________。(3)操作a的目的是________________________________________________________。(4)在Cu(OH)2中加入盐酸使Cu(OH)2转化为CuCl2，采用稍过量盐酸和低温蒸干的目的是_________________________________________________________________________。答案(1)将Fe2＋氧化为Fe3＋，使后续分离更加完全(2)调节溶液的pH为3～4，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀(3)洗涤Cu(OH)2表面的可溶性杂质(4)抑制Cu2＋的水解解析(1)由生产流程可知，加入NaClO的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，以便在后续的生产中完全除去。(2)溶液B呈酸性，Fe3＋可溶，加入的CuO可以与酸反应，提高溶液的pH，当溶液的pH为3～4时，Fe3＋就会以Fe(OH)3的形式沉淀出来。(4)CuCl2溶液在蒸发结晶过程中会发生水解反应：Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋，加入稍过量盐酸和采用低温蒸干可抑制Cu2＋水解，从而得到较高纯度的产品。5.3废弃电池随意丢弃会对土壤或水产生污染，电池中含有的重金属离子对植物生长有毒害作用，摄入人体还会伤害人的脑细胞、神经、肝、肾、骨骼等。某同学查阅资料得知一些难溶物常温下的溶度积常数如表：物质FeSCuS(黑色)MnS(红色)PbSHgSZnSKsp6.3×10－181.3×10－352.5×10－133.4×10－286.4×10－331.6×10－24物质Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Pb(OH)2Zn(OH)2－Ksp2.6×10－393.2×10－344.5×10－131.0×10－161.2×10－17－(1)该同学在含有相同浓度Mn2＋和Cu2＋的溶液中滴加Na2S的稀溶液，观察到先出现的沉淀颜色是_____，该实验说明在相同条件下Ksp越小，物质的溶解度_____(填“越大”或“越小”)。(2)已知室温下铁离子开始沉淀的pH为1.0，则此溶液中Fe3＋的物质的量浓度为________，若溶液中含有与Fe3＋等浓度的Al3＋，调节pH使Fe3＋沉淀完全时，其中________(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3沉淀。(3)某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，利用沉淀转化原理最适宜加入过量的________(填字母)。A．FeS B．Fe2O3C．Na2S D．ZnO写出加入该试剂除去Pb2＋时发生反应的离子方程式：__________________________。(4)由FeCl3·6H2O晶体得到纯的无水FeCl3，需要进行的操作是__________________。答案(1)黑色越小(2)2.6mol·L－1含有(3)AFeS(s)＋Pb2＋(aq)Fe2＋(aq)＋PbS(s)(4)在HCl气流中加热解析(1)由于Ksp(MnS)>Ksp(CuS)，所以CuS更难溶，在含有相同浓度的Mn2＋和Cu2＋的溶液中滴加Na2S的稀溶液，优先析出CuS沉淀，为黑色沉淀。(2)室温下铁离子开始沉淀的pH为1.0，则溶液中c(OH－)＝10－13mol·L－1，此溶液中Fe3＋的物质的量浓度为c(Fe3＋)＝eq\f(Ksp[FeOH3],c3OH－)＝eq\f(2.6×10－39,10－133)mol·L－1＝2.6mol·L－1，调节pH使Fe3＋沉淀完全时，认为溶液中c(Fe3＋)<10－5mol·L－1，此时溶液中c3(OH－)＝eq\f(Ksp[FeOH3],cFe3＋)＝eq\f(2.6×10－39,10－5)＝2.6×10－34，此时c(Al3＋)·c3(OH－)＝2.6×2.6×10－34＝6.76×10－34>Ksp[Al(OH)3]，所以含有Al(OH)3沉淀。(3)加入试剂应足量，为避免引入新的杂质，且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，同时可避免引入新的杂质，FeS除去Pb2＋时发生反应的离子方程式为FeS(s)＋Pb2＋(aq)Fe2＋(aq)＋PbS(s)。(4)在空气中直接加热FeCl3·6H2O晶体得不到纯的无水FeCl3，原因是在空气中直接加热FeCl3·6H2O晶体会发生水解生成氢氧化铁和HCl，为了抑制其水解应该在干燥的HCl气流中加热脱水。5.4软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如图：已知：部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表金属阳离子Fe3＋Al3＋Mn2＋Mg2＋完全沉淀时的pH3.25.210.412.4(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为_________________________。(2)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为__________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填字母)。a．CaO b．MgOc．Al2O3 d．氨水(3)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2＋的离子方程式：____________________________________________________________，该反应的平衡常数为________(结果保留一位小数)(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10－3；CaF2的Ksp＝1.5×10－10；MgF2的Ksp＝7.4×10－11)。(4)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是___________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。答案(1)MnO2＋SO2=SOeq\o\al(2－,4)＋Mn2＋(2)Al(OH)3、Fe(OH)3ab(3)MnF2(s)＋Mg2＋(aq)Mn2＋(aq)＋MgF2(s)7.2×107(4)Mn2＋＋2H2OMn(OH)2＋2H＋解析(1)SO2将MnO2还原为MnSO4，故“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为MnO2＋SO2=SOeq\o\al(2－,4)＋Mn2＋。(2)调节pH至5～6，由氢氧化物完全沉淀的pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣1为Fe(OH)3、Al(OH)3，除杂过程中不能引入新杂质，所以可加氧化钙或氧化镁调节溶液的pH。(3)氟化锰是难溶物，书写离子方程式用化学式形式，反应的离子方程式是MnF2(s)＋Mg2＋(aq)Mn2＋(aq)＋MgF2(s)；K＝eq\f(cMn2＋,cMg2＋)＝eq\f(cMn2＋·c2F－,cMg2＋·c2F－)＝eq\f(KspMnF2,KspMgF2)＝eq\f(5.3×10－3,7.4×10－11)≈7.2×107。(4)MnSO4是强酸弱碱盐，水解使溶液呈酸性，离子方程式为Mn2＋＋2H2OMn(OH)2＋2H＋。模块模块四分层训练1．下列方程式书写错误的是A．Al(OH)3Al3++3OH B．Al(OH)3(s)Al3+(aq)+3OH(aq)【答案】D2．下列对“难溶”的理解正确的是A．“难溶”是指物质常温时在水中溶解的质量小于0.01gB．在水中难溶的物质，也难溶于其他溶剂C．只有难溶的物质才能建立溶解平衡D．相同条件下，难溶的物质更容易形成饱和溶液【答案】D【解析】A．“难溶”是指物质常温时在100g水中溶解的质量小于0.01g，A错误；B．在水中难溶的物质，不一定难溶于其他溶剂，如苯难溶于水、易溶于CCl4，B错误；C．不只有难溶的物质才能建立溶解平衡，如微溶的CaSO4也能建立溶解平衡，C错误；D．相同条件下，难溶的物质更容易形成饱和溶液，D正确；故选D。3．下列有关AgCl的沉淀－溶解平衡的说法中，正确的是A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行，且c(Cl－)一定等于c(Ag+)B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag+和Cl－C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度增大D．在有AgCl沉淀生成的溶液中加入NaCl固体，AgCl沉淀溶解的量不变【答案】C