人教版高考化学一轮总复习第9章第4节沉淀溶解平衡课时学案

第四节　沉淀溶解平衡

沉淀溶解平衡及其应用

[以练带忆]

1．CaCO3在下列哪种液体中，溶解度最大(　　)

A．H2O B．Na2CO3溶液

C．CaCl2溶液 D．乙醇

A　解析：在B、C选项的溶液中，分别含有CO、Ca2＋，会抑制CaCO3的溶解，而CaCO3在乙醇中是不溶的。

2．下列有关AgCl沉淀的溶解平衡说法正确的是(　　)

A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解达到平衡后不再进行

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．向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度不变

C　解析：难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止，但溶解速率和生成速率相等，A错误；没有绝对不溶的物质，B错误；温度越高，大多数物质的溶解度增大，C正确；向AgCl沉淀溶解平衡体系中加入NaCl固体，使溶解平衡左移，AgCl的溶解度减小，D错误。

3．为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是(　　)

A．NH3·H2O B．NaOH

C．Na2CO3 D．MgCO3

D　解析：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，调整pH，可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀后除去。在①不引入新杂质，②Mg2＋不沉淀的条件下，选用 MgCO3最好，过量的MgCO3可一起过滤除去。

[练后梳理]

1．电解质在水中的溶解度

20 ℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：

2．沉淀溶解平衡

(1)定义

在一定温度下，当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时，沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等的状态。

(2)溶解平衡的建立

固体溶质溶液中的溶质

(3)沉淀溶解平衡的特征

(4)影响沉淀溶解平衡的外界因素

①一般规律

②实例

以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH＞0为例

3．沉淀溶解平衡的应用

(1)沉淀的生成

当溶液中离子积(Q)大于溶度积(Ksp)时有沉淀生成。

①调节pH法：如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至4左右，离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。

②沉淀剂法：如用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为Cu2＋＋H2S===CuS↓＋

2H＋。

(2)沉淀的溶解

当溶液中离子积(Q)小于溶度积(Ksp)时，沉淀溶解。

①酸溶解：用离子方程式表示CaCO3溶于盐酸：CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。

②盐溶解：用离子方程式表示Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液：Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O。

③配位溶解：用离子方程式表示AgCl溶于氨水：

AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O。

④氧化还原溶解：如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸。

(3)沉淀的转化

在难溶电解质的饱和溶液中，溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀。

①实质：沉淀溶解平衡的移动。

②实例：AgNO3溶液AgClAgBr，则Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)。

③应用：

a．锅炉除垢：将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为CaSO4＋COCaCO3＋SO。

b．矿物转化：CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS，离子方程式为ZnS＋Cu2＋CuS＋Zn2＋。

溶度积常数及其应用

[以练带忆]

1．下列说法正确的是(　　)

A．在一定温度下AgCl水溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数

B．AgCl的Ksp＝1.8×10－10，在任何含AgCl固体的溶液中，c(Ag＋)＝c(Cl－)且Ag＋与Cl－浓度的乘积等于1.8×10－10

C．温度一定时，当溶液中Ag＋和Cl－浓度的乘积等于Ksp值时，此溶液为AgCl的饱和溶液

D．向饱和AgCl水溶液中加入盐酸，Ksp值变大

C　解析：在AgCl的饱和溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积才是一个常数，故A项叙述错误；只有在饱和AgCl溶液中c(Ag＋)·c(Cl－)才等于1.8×10－10，故B项叙述错误；当Q＝Ksp，则溶液为饱和溶液，故C项叙述正确；在饱和AgCl溶液中加入盐酸只会使溶解平衡发生移动，不会影响Ksp，故D项叙述错误。

2．下列说法正确的是(　　)

A．难溶电解质的溶度积Ksp越小，则它的溶解度越小

B．任何难溶物在水中都存在沉淀溶解平衡，溶解度大小都可以用Ksp表示

C．溶度积常数Ksp与温度有关，温度越高，溶度积越大

D．升高温度，某沉淀溶解平衡逆向移动，说明它的溶解度是减小的，Ksp也变小

D　解析：A项，不同类型的电解质不能根据Ksp比较溶解度大小，错误；B项，只有难溶电解质的溶解度大小，才可用Ksp表示，错误；C项，少数难溶电解质温度越高Ksp越小，错误；D项，升高温度，沉淀溶解平衡左移，则相应难溶电解质的溶解度减小，Ksp变小，正确。

3．已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×

10－12，则下列难溶盐的饱和溶液中，Ag＋浓度大小顺序正确的是(　　)

A．AgCl>AgI>Ag2CrO4

B．AgCl>Ag2CrO4>AgI

C．Ag2CrO4>AgCl>AgI

D．Ag2CrO4>AgI>AgCl

C　解析：因为AgCl和AgI的结构相似，由Ksp可知AgCl的c(Ag＋)大于AgI的；AgCl中的 c2(Ag＋)＝Ksp＝1.8×10－10，Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrO(aq)的Ksp＝c2(Ag＋)·c(CrO)＝c3(Ag＋)＝2.0×10－12，所以Ag2CrO4中c(Ag＋)大于AgCl中的c(Ag＋)。

[练后梳理]

1．溶度积和离子积

以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：

2．影响溶度积的因素

(1)内因：难溶电解质本身的性质，这是决定因素。

(2)外因：Ksp只受温度影响。绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解方向移动，Ksp增大。

3．溶度积Ksp的计算

(1)已知溶度积求溶液中某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中

c(Ag＋)＝ mol/L。

(2)已知溶度积及溶液中某离子的浓度，求溶液中另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在含0.1 mol/L Cl－的NaCl溶液中c(Ag＋)＝10a mol/L。

(3)计算反应的平衡常数，如对于反应Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，而平衡常数K＝＝。

4．溶度积常数的应用

(1)根据Ksp可判断难溶电解质的溶解能力大小、进行饱和溶液中各种离子浓度的计算、溶解度大小的计算。

(2)利用Ksp与Q可判断沉淀的生成与溶解。

(3)根据Ksp可判断难溶电解质之间的转化。

(4)根据Ksp可计算沉淀时所需某种离子的最小浓度、溶液的pH等。

(5)根据Ksp可判断离子沉淀的先后顺序， 计算沉淀共存时离子浓度的关系。

(6)根据Ksp并结合溶解平衡等知识可解释沉淀溶解、转化的原因。

向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。

1．(命题情境：沉淀溶解平衡与污水处理)要使工业废水中的Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：

由上述数据可知，沉淀剂最好选用(　　)

A．硫化物 B．硫酸盐

C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可

A　解析：沉淀工业废水中的Pb2＋时，生成沉淀的反应进行得越完全越好，由于PbS的溶解度最小，故选硫化物作为沉淀剂。

2．(命题情境：自然现象中的沉淀溶解平衡原理)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是(　　)

A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度

B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性

C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓

D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应

D　解析：沉淀转化的实质是溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀，PbS转变为铜蓝(CuS)，说明CuS的溶解度小于PbS的溶解度，故A错误；原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝也应该具有还原性，因为硫元素处于最低价态－2价，故B错误；CuSO4与ZnS反应的离子方程式应该是Cu2＋＋ZnS===CuS＋Zn2＋，这是一个复分解反应，故C错误；自然界地表层原生铜的硫化物被氧化的过程是氧化还原反应，故D正确。

3．(命题情境：沉淀溶解平衡与化工生产)一种废料的主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍(已知常温下Ksp[Ni(OH)2]＝2.0×10－15)，工艺流程如图。下列叙述错误的是(　　)

A．废渣的主要成分为二氧化硅

B．黄钠铁矾渣中铁元素为＋3价

C．除钙、镁过程中，为了提高钙、镁的去除率，氟化钠实际用量应该越多越好

D．“沉镍”过程中为了将镍沉淀完全，需调节溶液pH>9

C　解析：酸溶后过滤所得废渣的主要成分为二氧化硅，A正确；双氧水具有强氧化性，加入双氧水将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，所以黄钠铁矾渣中铁元素为＋3价，B正确；根据流程图可知除铜后的滤液应显酸性，若NaF的用量过大，会生成剧毒物质HF，污染环境，还会浪费原料、增加成本，故氟化钠的用量不是越多越好，C错误；Ksp[Ni(OH)2]＝c(Ni2＋)·c2(OH－)＝1.0×10－5×c2(OH－)＝2.0×

10－15，则c(OH－)＝×10－5 mol/L，c(H＋)＝×10－9 mol/L，则“沉镍”过程中为了将镍沉淀完全，需调节溶液pH>9，D正确。

4．(命题情境：自然现象中的沉淀溶解平衡原理)溶洞的形成与碳酸钙的溶解平衡有关。如图是在25 ℃和100 ℃两种情况下碳酸钙(CaCO3)在水中的沉淀溶解平衡曲线。下列有关说法正确的是(　　)

A．CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)　ΔH<0

B．a、b、c、d四点对应的溶度积Ksp相等

C．25 ℃时，CaCO3的Ksp＝2.8×10－9

D．温度不变，挥发水分，可使溶液由a点变到c点

C　解析：由题干图像可知，100 ℃时碳酸钙的溶度积大于25 ℃时的溶度积，故其溶解过程吸热，即ΔH>0，A项错误；Ksp仅与温度有关，但a、d点温度不确定，B项错误；25 ℃时，用c点数据计算，Ksp＝c(Ca2＋)·c(CO)＝2.0×10－5 ×1.4×10－4＝2.8×10－9，C项正确；挥发水分，c(Ca2＋)、c(CO)均增大，而a点到c点，c(Ca2＋)不变，D项错误。