人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡导学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡导学案，共17页。学案主要包含了学法指导，基础梳理，课后练习等内容，欢迎下载使用。

沉淀溶解平衡
【学法指导】
1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡。
2.了解离子积与Ksp的相对大小跟沉淀溶解平衡的关系。
3.了解沉淀的生成、溶解与转化。能结合实例说明pH调控的沉淀生成、溶解与转化等在工农业生产和科学研究中的重要作用。
4.能综合运用离子反应和沉淀溶解平衡理论，分析和解决生产、生活中有关沉淀溶解平衡的实际问题
【基础梳理】
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.沉淀溶解平衡的建立
从固体溶解和沉淀生成的角度，AgCl在溶液中存在两个过程：
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——；
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——。

v溶解 v沉淀，固体；
v溶解 v沉淀，溶解；
v溶解 v沉淀，析出。
2.沉淀溶解平衡
(1)概念
在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率时，即达到了沉淀溶解平衡。
(2)特征

(3)表达式

难溶电解质用“s”标明状态，溶液中的离子用“ ”标明状态，并用
“”连接。
(4)生成难溶电解质的离子反应的限度
①25 ℃时，溶解性与溶解度的关系

②反应完全的标志
对于常量的化学反应来说，化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于时，沉淀就达完全。
(5)沉淀溶解平衡的影响因素
沉淀溶解平衡属于化学平衡，外界因素对其的影响，同样遵守勒夏特列原理。
①内因
难溶电解质本身的性质，这是决定因素。
②外因
温度——绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向方向移动；少量平衡向生成沉淀的方向移动，如的沉淀溶解平衡。
浓度——加水稀释，平衡向的方向移动
同离子效应——向平衡体系中加入难溶物相应的离子，平衡向的方向移动
其他——向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子时，平衡向的方向移动
☂名师点拨
易溶电解质作溶质时，如果是饱和溶液，存在沉淀溶解平衡。如饱和食盐水中存在的沉淀溶解平衡为NaCl(s) Na+(aq) +Cl-(aq)，向饱和食盐水中滴入浓盐酸，可以清楚地观察到有晶体析出。
【典例1】把足量熟石灰放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：。下列叙述正确的是( )
A.给溶液加热，溶液的pH升高
B.恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高
C.向溶液中加入固体，固体增多
D.向溶液中加入少量的NaOH固体，固体增多
答案：D
解析： A项，加热时溶解度减小，平衡逆向移动，减小，pH减小；B项，，由于保持恒温，溶解度不变，不变，因此pH不变；C项，，使平衡正向移动，固体减少；D项，加入固体，增大，平衡逆向移动，因此固体增多。
3.溶度积
(1)概念
在一定温度下，沉淀达溶解平衡后的溶液为溶液，其离子浓度，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），用表示。
(2)表达式


Ksp只与难溶电解质的和有关。溶液中离子浓度的改变只能使平衡移动，不能改变溶度积。
(3)意义
溶度积的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力。对同类型的难溶电解质，如AgCl、AgBr、AgI，在相同温度下，Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)＞Ksp(AgI)，则溶解度。
(4)应用
通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解：
①Qc>Ksp，溶液过饱和，有析出，直至溶液饱和，达到新的平衡。
②Qc=Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于。
③Qc 【典例2】
溶度积常数表达式符合的是( )
A.
B.
C.
D.
答案：C
解析：根据表达式可知方程式应为。
【典例3】下列有关溶度积常数的说法正确的是( )
A.常温下，向饱和溶液中加入固体，的减小
B.溶度积常数只受温度影响，温度升高减小
C.溶度积常数只受温度影响，温度升高增大
D.常温下，向饱和溶液中加入NaOH固体，的不变
答案：D
解析：温度不变，溶度积常数不变，故A项不正确、D项正确；大多数难溶物的随温度的升高而增大，但也有少数物质相反如，故B、C均不正确。
二、沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
(1)调pH：工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，将含杂质的氯化铵溶解于水，再加入调节pH，可使Fe3+生成而除去。离子反应方程式为：。
(2)加沉淀剂：在工业废水处理过程中，以Na2S作沉淀剂，使废水中的某些金属离子如Cu2+、Hg2+等，生成极难溶的、等沉淀而除去。离子反应方程式：、
。
2.沉淀的溶解
原理：不断减少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，就达到使沉淀溶解的目的。
例如：CaCO3为什么能溶于稀盐酸？

CO2气体的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO32-浓度不断，溶液中CO32-与Ca2+的离子积——Q(CaCO3)Ksp(CaCO3)，导致平衡向的方向移动。
实验3-3
实验操作
向两支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水和盐酸，观察并记录现象。
滴加试剂
蒸馏水
盐酸
实验现象


解释
Mg(OH)2难溶于水；

盐酸中的H+与OH-结合生成弱电解质H2O，使Mg(OH)2沉淀溶解平衡体系中的OH-浓度不断减小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡右移，直至Mg(OH)2完全溶解
3.沉淀的转化
实验3-4
实验操作
(1)向盛有2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液的试管中滴加2滴0.1mol/L AgNO3，溶液，观察并记录现象。
(2)振荡试管，然后向其中滴加4滴0.1 mol/L KI溶液，观察并记录现象。
(3)振荡试管，然后再向其中滴加8滴0.1 mol/L Na2S溶液，观察并记录现象
实验现象



化学方程式


结论
溶解度由小到大：                                             。
结论解释：以AgCl沉淀转化为AgI沉淀为例。
物质
Ksp
溶解度/g
AgCl
1.8×10-10
1.5×10-4
AgI
8.5×10-17
9.6×10-9
Ksp(AgCl)＜Ksp(AgI)，即AgI在水中的溶解度远比AgCl的溶解度小，当向AgCl沉淀中滴加KI溶液中，溶液中Ag+和I-的离子积Q(AgI)Ksp(AgI)，因此，Ag+和I-结合成AgI沉淀，导致AgCl的沉淀溶解平衡向的方向移动，直至建立新的沉淀溶解平衡。
实验3-5
实验操作
向盛有2 mL 0.1 mol/L MgCl2溶液的试管中滴加2~4滴2 mol/L NaOH溶液，观察并记录现象。
向上述试管中滴加4滴0.1 molL FeCl3溶液，静置，观察并记录现象。
实验现象


化学方程式

结论
溶解度由小到大：                                             。
结论解释：

物质
Ksp
解释
Mg(OH)2
5.6×10-12
Ksp［Fe(OH)3］＜Ksp［Mg(OH)2］，向Mg(OH)2沉淀中滴加FeCl3溶液时，溶液中的OH-和Fe3+的离子积——Q［Fe(OH)3］    Ksp［Fe(OH)3］，溶液中逐渐生成Fe(OH)3沉淀。
Fe(OH)3
 2.8×10-39
方程式

☂名师点拨
根据Ksp比较物质的溶解度大小时,要注意物质的类型相同且化学式中阴阳离子的个数比相同,溶度积越小,其溶解度也越小。如果不同,则不能直接利用溶度积的大小来比较其溶解性,需转化为溶解度进行比较,否则容易误判。
沉淀转化的实质与规律
①实质：沉淀的转化是指由种沉淀转化为另种沉淀的过程，其实质是沉淀溶解平衡的移动。
②规律
a.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。两者的溶解度差别越大，转化越容易。
b.当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需要试剂离子浓度越小的越先沉淀。
c.如果生成各种沉淀所需要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。
4.沉淀转化的应用
(1)除锅炉水垢(含有CaSO4)：可先用Na2CO3溶液处理，使CaSO4转化为疏松、易溶于酸的CaCO3（CaCO3、CaSO4的Ksp分别为3.4×10-9、4.9×10-5），然后用酸除去。
离子反应方程式为：、。
(2)自然界中矿物的转化：

离子反应方程式为：、。
【典例4】工业上常先以为原料制得粗溶液，通过添加过量难溶电解质MnS，使溶液中含有的、、等金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括MnS在内的沉淀，再经蒸发、结晶，可得纯净的，根据上述实验事实，下列分析正确的是( )
A.MnS的小于CuS、PbS、CdS等硫化物的
B.除杂试剂MnS也可用FeS代替
C.MnS与反应的离子方程式是
D.整个过程中涉及的反应类型只有复分解反应
答案：C
解析：通过添加过量难溶电解质MnS，使溶液中含有的、、等金属离子形成硫化物沉淀，属于沉淀的转化，由难溶的物质转化为更难溶的物质，MnS的大于CuS、PbS、CdS等硫化物的，A错误；除杂试剂MnS如用FeS代替，会引入新的杂质，B错误；MnS与反应的离子方程式为，C正确；工业上以制，锰元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，沉淀的转化属于复分解反应，D错误。
【典例5】某实验小组探究常温下难溶电解质的溶解平衡，查得如下表资料，依据表中数据进行的预测不合理的是( )
难溶电解质
FeS
CuS







A.向饱和FeS溶液中加入少量固体，有浑浊出现
B.除去溶液中的，可选用FeS作沉淀剂
C.向含等物质的量和的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先出现的沉淀是
D.向1 mL 溶液中滴加2 mL 溶液，取澄清溶液滴加2滴溶液，有浑浊出现
答案：B
解析： 25℃时，的，A错误；向饱和溶液中加入NaOH固体，沉淀溶解平衡逆向移动，减小，不能使溶液由Z点变为X点，B正确；25℃时，在水中的溶度积和溶解度与其在KOH溶液中的相同，C错误；升高温度，平衡发生移动，阳离子和阴离子浓度均增大或减小，所以升高温度，不能使溶液由Y点变为X点，D错误。
【典例6】某实验小组探究常温下难溶电解质的溶解平衡，查得如下表资料，依据表中数据进行的预测不合理的是( )
难溶电解质
FeS
CuS







A.向饱和FeS溶液中加入少量固体，有浑浊出现
B.除去溶液中的，可选用FeS作沉淀剂
C.向含等物质的量和的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先出现的沉淀是
D.向1 mL 溶液中滴加2 mL 溶液，取澄清溶液滴加2滴溶液，有浑浊出现
答案：C
解析：饱和FeS溶液中存在沉淀溶解平衡：，加入少量固体后，溶液中硫离子浓度增大，平衡逆向移动，有浑浊出现，A正确；FeS的溶度积大于CuS的溶度积，除去溶液中的，可选用FeS作沉淀剂，B正确；，，，，则形成氢氧化铁沉淀所需pH小于氢氧化镁，则氢氧化铁先生成沉淀，C错误；向1 mL 溶液中滴加2 mL 溶液，恰好反应生成氢氧化镁沉淀，饱和溶液中存在氢氧化镁的沉淀溶解平衡，取澄清溶液滴加2滴溶液，会生成氢氧化铁沉淀，有浑浊出现，D正确。
【典例7】金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料。以钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如图所示。

请回答下列问题:
(1)钛酸亚铁(用R表示)与碳在高温下反应的化学方程式为，钛酸亚铁化学式为____________；钛酸亚铁和浓反应的产物之一是，反应中无气体生成，该反应的化学方程式为__________________________。
(2)上述生产流程中加入铁屑的目的是_____________________。此时溶液I中含有和少量等阳离子，常温下，其对应氢氧化物的如表所示。
氢氧化物







①常温下，若所得溶液中的物质的量浓度为0.0018，当溶液的pH等于_______时，开始沉淀。
②若将含有和的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，该反应的离子方程式为________________________。
(3)中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取的化学方程式为________________。Mg还原过程必须在1070K的温度下进行,你认为还应该控制的反应条件是___________，除去所得金属钛中少量的金属镁可用的试剂是__________________。
答案：(1);
(2)防止被氧化;
①10;
②
(3);隔绝空气;稀盐酸
解析：(1)由，根据原子守恒，可推知钛酸亚铁的化学式为。钛酸亚铁和浓反应，生成，无气体生成，元素Ti的化合价不变，说明发生非氧化还原反应，则产物中还有，故该反应的化学方程式为。
(2)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是，加入铁屑，可防止被氧化。①根据，，则，。②根据题表提供的数据知，三种物质组成类型相同且的溶度积常数最小，则加水稀释，立即析出的白色沉淀为，的水解方程式为或。
(3)中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取的化学方程式为;为防止空气中的氧气与反应物发生反应，应隔绝空气加热。可用稀盐酸除去钛中混有的镁。










【课后练习】
1.向含有固体的溶液中滴加少许浓盐酸（忽略体积变化），下列物理量变小的是( )
A. B. C. D.
2.下列说法正确的是( )
A.饱和石灰水中加入一定量生石灰，温度明显升高，所得溶液的pH增大
B.悬浊液中存在平衡：，向其中加入少量NaOH粉末，平衡向左移动，体系中离子的总浓度会减小
C.硬水中含有较多的等离子，加热煮沸可以完全除去其中的
D.为减小洗涤过程中固体的损失，最好选用稀硫酸代替来洗涤沉淀
3.已知在pH为4~5的环境中，、几乎不水解，而几乎完全水解。工业上制溶液是将浓盐酸加热到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，下述方法中可行的是( )
A.向溶液中通入，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4~5
B.向溶液中通入使沉淀
C.向溶液中通入，再通入，调节pH为4~5
D.加入纯Cu将还原为Fe
4.已知25℃时，FeS、CuS的分别为、，的电离平衡常数、，下列有关说法正确的是( )
A.除去工业废水中的可以选用FeS作沉淀剂
B.将足量固体溶解在溶液中，的最大浓度为
C.因为是强酸，所以反应不能发生
D.向的饱和溶液中通入少量气体，溶液的酸性增强
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，；。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.可以用的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.误饮的溶液时，会引起钡离子中毒
6.某实验小组探究常温下难溶电解质的溶解平衡，查得如下表资料，依据表中数据进行的预测不合理的是( )
难溶电解质
FeS
CuS







A.向饱和FeS溶液中加入少量固体，有浑浊出现
B.除去溶液中的，可选用FeS作沉淀剂
C.向含等物质的量和的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先出现的沉淀是
D.向1 mL 溶液中滴加2 mL 溶液，取澄清溶液滴加2滴溶液，有浑浊出现
7.某温度下，、分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液pH，金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析，下列判断错误的是( )

A.
B.加适量固体可使溶液由a点变到b点
C.c、d两点代表的溶液中与乘积相等
D.、分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
8.已知，。在只含有KCl、的混合溶液中滴加的溶液，当AgCl与共存时，测得溶液中的浓度是，此时溶液中的物质的量浓度是( )
A. B.
C. D.
9.绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )

A.图中a和b分别为温度下CdS在水中的溶解度
B.图中各点对应的的关系为：
C.向m点的溶液中加入少量固体，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动
D.温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动
10.已知：25℃时，Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-18，Ka(HCOOH)= 1.0×10-4。该温度下，下列说法错误的是( )
A．Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中c(Zn2+)>1.0×10-6mol·L-l
B．HCOO-的水解常数为1.0×10-10
C．向Zn(OH)2 悬浊液中加入HCOOH,溶液中c(Zn2+)增大
D．Zn(OH)2+2HCOOHZn2++2HCOO-+2H2O 的平衡常数K=100
11.难溶电解质在水溶液中存在着沉淀溶解平衡。
已知：常温下，，
，
某溶液中含有杂质，溶液中的浓度为2.0mol/L，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于时即沉淀完全，则：
（1）该溶液中的刚好沉淀完全时溶液的pH为；
（2）该溶液中的开始形成沉淀时的pH为；
（3）若将该溶液的pH调至3.5，（填“是”或“否”）可以达到除去杂质而不损失的目的（注：lg2=0.3）。
12.已知25℃时，，。请回答下列问题：
（1）25℃时，若向50mL 的溶液中加入50mL 的盐酸，混合后溶液中的为，pH为（混合后溶液的体积变化忽略不计）。
（2）25℃时，取一定量含有、的溶液，向其中滴加溶液，当AgCl和AgI同时沉淀时，溶液中为。



































答案及解析

1.答案：A
解析：溶液中存在溶解平衡：，加入少量稀盐酸可与反应促使溶解平衡正向移动，故溶液中减小，及增大，只与温度有关，故不变。综上所述，A项符合题意。

2.答案：D
解析：氢氧化钙的溶解度随着温度的升高而减小，升高温度，溶液浓度减小，pH减小，故A项错误；向悬浊液中加入少量NaOH粉末，平衡向左移动，引入了钠离子，体系中离子的总浓度会增大，故B项错误；氢氧化镁、碳酸钙难溶于水，在水中的溶解度很小，但不是完全不溶的，体系中仍会存在少量，故C项错误；稀硫酸使硫酸钡沉淀的溶解平衡逆向移动，用稀硫酸代替来洗涤沉淀，能减少硫酸钡的溶解，故D项正确。

3.答案：A
解析：向溶液中通入可将氧化为；再加入纯净的CuO粉末调节pH为4~5，可转化为而除去，A正确。在酸性溶液中与不反应，而与生成CuS沉淀，B错误。C项中的操作会引入新的杂质离子，C错误。由金属的活动性Fe>Cu知，D错误。

4.答案：A
解析：CuS比FeS难溶，除去工业废水中的可以选用FeS作沉淀剂，A正确；是弱酸，的溶液中硫离子的最大浓度为0.1mol/L，CuS的为，所以溶液中的最小浓度为，B错误；能够发生，C错误；与反应生成单质硫和水，氢离子浓度减小，溶液的酸性减弱，D错误。



5.答案：B
解析：碳酸钡能与胃酸反应生成可溶性钡盐，钡离子有毒，所以不能用碳酸钡作为内服造影剂，A错误；用的溶液给钡离子中毒者洗胃，反应后，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；饱和溶液中，所以误饮
的溶液时，不会引起钡离子中毒，D错误。

6.答案：C
解析：饱和FeS溶液中存在沉淀溶解平衡：，加入少量固体后，溶液中硫离子浓度增大，平衡逆向移动，有浑浊出现，A正确；FeS的溶度积大于CuS的溶度积，除去溶液中的，可选用FeS作沉淀剂，B正确；，，，，则形成氢氧化铁沉淀所需pH小于氢氧化镁，则氢氧化铁先生成沉淀，C错误；向1 mL 溶液中滴加2 mL 溶液，恰好反应生成氢氧化镁沉淀，饱和溶液中存在氢氧化镁的沉淀溶解平衡，取澄清溶液滴加2滴溶液，会生成氢氧化铁沉淀，有浑浊出现，D正确。

7.答案：B
解析：比较b、c两点，金属离子的浓度相同，对应的pH分别为1.3、4.4，即前者小，根据的计算公式可得，A正确；加入，氯化铵水解，导致溶液的pH降低，由题图可以看出，应增大，B错误；只与温度有关，与溶液的酸碱性无关，C正确；b、c两点均在沉淀溶解平衡曲线上，因此这时的溶液均达到饱和，D正确。
8.答案：A
解析：首先根据求得溶液中的浓度，，代入数据可得，则。
9.答案：B
解析：A. CdS在水中存在沉淀溶解平衡：，其溶度积,在饱和溶液中，（溶解度），结合图像可以看出，图中a和b分别表示和温度下CdS的溶解度，A项正确；
B. CdS的沉淀溶解平衡中的溶度积受温度影响，m、n和p点均在温度为条件下所测的对应离子浓度，则其溶度积相同，B项错误；
C. m点达到沉淀溶解平衡，向其中加入硫化钠后，平衡向逆反应方向移动，减小，增大，溶液组成由m沿mnp向p方向移动，C项正确；
D. 从图像中可以看出，随着温度的升高，溶解的离子浓度增大，则说明为吸热反应，则温度降低时，q点对应饱和溶液的溶解度下降，溶液中的与同时减小，会沿qp线向p点方向移动，D项正确；
10.答案：A
解析：A、Zn(OH)2溶于水形成的饱和溶液中，令饱和溶液中锌离子浓度为x,x×(2x)2=1.0×10-18,x= =6.3×10-7mol·L-l， c(Zn2+)<1.0×10-6mol·L-l，故A错误；B、HCOO-的水解常数为1.0×10-10，故B正确；C、向Zn(OH)2悬浊液中加入HCOOH,溶液中氢氧根离子减小，溶解平衡正向移动，溶液中c(Zn2+)增大，故C正确；D、Zn(OH)2+2HCOOHZn2++2HCOO-+2H2O的平衡常数
K= = 100，故D正确；故选A。

11.答案：（1）3.3（2）4（3）是
解析：（1），，，。
（2）为2.0mol/L，该溶液中的开始形成沉淀时，，pH=4。
（3）刚好沉淀完全时溶液的pH为3.3，开始形成沉淀时的pH为4，溶液的pH调至3.5时已经沉淀完全，还未沉淀，可以达到除去杂质而不损失的目的。

12.答案：（1）；2
（2）
解析：（1）反应后剩余的，。反应后溶液中，。
（2）。