高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡学案设计

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第四节　沉淀溶解平衡
[明确学习目标]　1.知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素。2.知道Ksp的意义，能根据Q和Ksp的大小关系判断难溶电解质的沉淀或溶解情况。3.能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质，并能解决生产、生活和实验中的实际问题。



1．难溶电解质的沉淀溶解平衡
(1)常温时，溶解性与溶解度的定性关系

(2)沉淀溶解平衡的建立
生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度很小，但生成的沉淀物并不是绝对不溶。如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的表面溶入水中——溶解；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——沉淀。在一定温度下，当沉淀和溶解速率相等时，得到AgCl的饱和溶液。即建立下列动态平衡：

人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
(3)溶度积
①概念
在一定条件下，难溶电解质溶于水形成饱和溶液时，溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡，这时可以用平衡常数来描述难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡，其平衡常数称为溶度积常数或溶度积，通常用Ksp来表示。
②表达式
沉淀溶解平衡Ag2S(s)2Ag＋(aq)＋S2－(aq)的溶度积常数可表示为Ksp＝c2(Ag＋)·c(S2－)。
③意义
溶度积的大小与溶解度有关，它反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
④应用——溶度积规则
通过比较溶度积常数Ksp与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Q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，这就是溶度积规则。难溶电解质Ag2S的水溶液中，离子积Q表示为Q＝c2(Ag＋)·c(S2－)。
若Q 若Q＝Ksp，溶液为饱和溶液，沉淀与溶解处于平衡状态；
若Q>Ksp，溶液为过饱和溶液，体系中有沉淀生成，直至溶液饱和，达到新的平衡。
2．沉淀溶解平衡的应用
难溶电解质的沉淀溶解平衡是一种动态平衡，因此可以通过改变条件，控制其进行的方向，使沉淀转化为溶液中的离子，或者使溶液中的离子转化为沉淀。
(1)沉淀的生成
在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。如
①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，可使Fe3＋生成Fe(OH)3沉淀而除去。发生的离子反应为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。
②在工业废水处理过程中，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，也是分离、除去杂质常用的方法。发生的反应为Cu2＋＋S2－===CuS↓，Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋；Hg2＋＋S2－===HgS↓，Hg2＋＋H2S===HgS↓＋2H＋，其工艺流程图如下：

(2)沉淀的溶解
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。如
①用强酸溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。
如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为CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，当加入盐酸后发生反应：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑，c(CO)减小，平衡向沉淀溶解方向移动。
②Mg(OH)2难溶于水，能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。溶于盐酸的反应的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。
(3)沉淀的转化
①沉淀转化的过程探究
a．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↓＋NaNO3
AgCl＋KI===AgI＋KCl
2AgI＋Na2S=== Ag2S＋2NaI
实验结论
AgCl沉淀转化为AgI沉淀，AgI沉淀又转化为Ag2S沉淀，说明溶解度由小到大的顺序为Ag2S
b．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↓＋2NaCl
3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2
实验结论
Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀，说明溶解度：Fe(OH)3 ②沉淀转化的实质与条件
a．实质：沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程，其实质是沉淀溶解平衡的移动。
b．条件：对于沉淀的转化，关键是满足一个条件，即两种沉淀的溶解度不同，一般来说，溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀。
③沉淀转化的应用
a．锅炉除水垢(主要成分为CaSO4)：CaSO4(s)
Na2CO3溶液,CaCO3(s)加酸(如盐酸),Ca2＋(aq)，反应为CaSO4＋Na2CO3===CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
b．自然界中矿物的转化：原生铜的硫化物氧化、淋滤,CuSO4溶液渗透、遇闪锌矿(ZnS)/方铅矿(PbS),铜蓝(CuS)，反应为CuSO4＋ZnS===CuS＋ZnSO4，CuSO4＋PbS===CuS＋PbSO4。

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)升高温度，沉淀溶解平衡一定正向移动。(　　)
(2)室温下，AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。(　　)
(3)向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液，则SO沉淀完全，溶液中只含Ba2＋、Na＋和Cl－，不含SO。(　　)
(4)洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好。(　　)
(5)常温下，向BaCO3的饱和溶液中加入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增大。(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
2．下列说法正确的是(　　)
A．溶度积小的物质一定比溶度积大的物质溶解度小
B．同一温度下，对同类型的难溶物，溶度积小的一定比溶度积大的溶解度小
C．难溶物质的溶度积与温度无关
D．难溶物质的溶解度仅与温度有关
答案　B
3．Mg(OH)2固体在水中存在下列溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，欲减少Mg(OH)2固体的量，可以加入少量的(　　)
A．NaOH固体 B．NaCl固体
C．MgSO4固体 D．NaHSO4固体
答案　D


知识点一　沉淀溶解平衡的特征和Ksp

1．沉淀溶解平衡的特征
(1)“逆”——沉淀溶解平衡是一个可逆过程
(2)“动”——动态平衡，溶解速率和沉淀速率不等于零
(3)“等”——溶解速率和沉淀速率相等
(4)“定”——平衡状态时，溶液中的离子浓度保持不变
(5)“变”——当改变外界条件时，溶解平衡发生移动
2．Ksp的意义及其影响因素
(1)Ksp的意义
Ksp大小反映难溶电解质在水中的溶解能力。相同类型的电解质，溶度积越小，其溶解能力越弱。不同类型的电解质，溶度积小的电解质的溶解能力不一定比溶度积大的溶解能力弱。
(2)影响Ksp的因素
Ksp的大小只与难溶电解质本身的性质和环境温度有关，与浓度无关。具体地说：改变温度，Ksp改变，加水稀释、增大或减少难溶电解质电离出的离子等会使沉淀溶解平衡移动，但Ksp不变。


[解析]　在一定温度下，a点溶液已处于饱和状态，加入Na2SO4，SO浓度增大，Ba2＋浓度应减小，而从a点到b点，SO浓度增大，Ba2＋浓度不变，A项错误；蒸发d点对应的溶液，SO和Ba2＋浓度均增大，可使溶液达到饱和状态，但d点到c点，Ba2＋浓度增大而SO浓度不变，B项错误；d点表示溶液中Q [答案]　C
　解与沉淀溶解平衡相关的图像类题的步骤
解题步骤
注意事项
第一步：分析曲线
分析曲线坐标轴对应的物理量，找出曲线变化的规律和含义
第二步：判断曲线
沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，一般情况下，曲线上任一点都表示溶液饱和；曲线上方的任一点均表示溶液过饱和，此时有沉淀析出；曲线下方的任一点均表示溶液不饱和
第三步：应用曲线
从图像中找到数据，根据Ksp的值，比较Q与Ksp的大小，判断溶液中有无沉淀析出

[练1]　对某难溶电解质AnBm的饱和溶液，下列说法正确的是(　　)
A．加同温度的水，其溶度积减小，溶解度增大
B．升高温度，其溶解度和溶度积都增大
C．饱和溶液中c(Am＋)＝c(Bn－)
D．加同温度的水，其溶度积、溶解度均不变
答案　D
解析　加同温度的水，将饱和溶液稀释成不饱和溶液，由于温度不变，溶度积、溶解度都不变，A项错误、D项正确；大多数物质的溶解度和溶度积随着温度的升高而增大，但有少数物质的溶解度和溶度积随着温度的升高而减小，无法判断该物质的溶解度和溶度积与温度之间的关系，B项错误；难溶电解质AnBm的溶解平衡表达式为AnBm(s)nAm＋(aq)＋mBn－(aq)，饱和溶液中c(Am＋)∶c(Bn－)＝n∶m，C项错误。
[练2]　在t ℃时，AgBr的沉淀溶解平衡曲线如图所示，又知t ℃时AgCl的Ksp＝4×10－10，下列说法不正确的是(　　)

A．在t ℃时，AgBr的Ksp为4.9×10－13
B．在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体，可使溶液由c点到b点
C．图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
D．在t ℃时，AgCl(s)＋Br－(aq)AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常数K≈816
答案　B
解析　根据图中c点的c(Ag＋)和c(Br－)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10－13，A正确。在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后，c(Br－)增大，AgBr的溶解平衡逆向移动，c(Ag＋)减小，而由c点到b点，c(Ag＋)不变，B错误。在a点时Q＜Ksp，故a点对应的是AgBr的不饱和溶液，C正确。D中K＝＝，代入数据得K≈816，D正确。
知识点二　沉淀溶解平衡的应用

1．沉淀的生成
(1)沉淀生成时沉淀剂的选择原则
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小，即沉淀溶解度越小越好)。
如除去废水中的Cu2＋，可以使Cu2＋转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依据三者溶解度的大小可知，选择沉淀剂FeS可以使废水中的Cu2＋转化成溶解度更小的CuS。
②不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
(2)常用的沉淀方法
①调节pH法：
通过调节溶液的pH，使溶液中的杂质离子转化成沉淀而除去。
②直接沉淀法：
通过沉淀剂除去溶液中的某种指定离子或获取该难溶电解质。
2．沉淀溶解的常用方法
(1)酸碱溶解法：加入酸或碱与沉淀溶解平衡体系中的相应离子反应，降低离子浓度，使平衡向沉淀溶解方向移动。如CaCO3溶于盐酸。
(2)盐溶解法：加入盐溶液，与沉淀溶解平衡体系中某种离子生成弱电解质，从而减小离子浓度使平衡向沉淀溶解方向移动，如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液。
(3)生成配合物使沉淀溶解：在难溶物的沉淀溶解平衡体系中加入某试剂，使溶液中某离子因形成稳定配合物而浓度减小，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。如AgCl可溶于NH3·H2O：

(4)氧化还原溶解法：加入氧化剂或还原剂，通过发生氧化还原反应达到使难溶物的离子浓度降低，使平衡向沉淀溶解方向移动。例如有些金属硫化物(CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸。
(5)沉淀转化溶解法：如BaSO4的溶解。它不能被酸、碱所溶解，又不易形成稳定的配离子，也不具有明显的氧化还原性，常使之转化为BaCO3，然后再溶于强酸。
3．沉淀的转化
(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。
(2)当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉淀所需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。
(3)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀，如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液，也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
知识拓展
水垢中Mg(OH)2的生成
硬水中含有Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、MgSO4、CaSO4、CaCl2、MgCl2等钙盐、镁盐。硬水在煮沸时，可发生以下反应：
Ca(HCO3)2△,CaCO3↓＋CO2↑＋H2O
Mg(HCO3)2△,MgCO3↓＋CO2↑＋H2O
持续加热时，生成的MgCO3在水中建立起沉淀溶解平衡：MgCO3(s)Mg2＋(aq)＋CO(aq)，而CO发生水解反应：CO＋H2OHCO＋OH－，使水中OH－浓度增大，OH－与Mg2＋结合能生成Mg(OH)2沉淀，且Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3的溶解度。因此，持续加热会使水中部分溶解的MgCO3转化为更难溶的Mg(OH)2，成为水垢的主要成分之一。



[解析]　Fe3＋比Fe2＋更易水解，形成Fe(OH)3沉淀，但用酸性KMnO4溶液氧化Fe2＋时，会引入K＋、Mn2＋等杂质离子，这些离子在后续反应中难以除去，影响生产，A项错误。生产中应使用H2O2溶液氧化Fe2＋，然后加入ZnO或ZnCO3消耗溶液中的H＋，调节溶液的pH，使Fe3＋等形成氢氧化物沉淀而不引入新的杂质，B、D两项正确。C项利用AgCl比Ag2SO4更难溶的性质，从而发生沉淀的转化，正确。
[答案]　A
[练3]　某同学为探究CuS在不同酸中的溶解性，取4份黑色CuS粉末试样置于试管中，分别加入醋酸、浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸。观察到如下现象：①CuS不溶于醋酸；②CuS不溶于浓盐酸；③CuS不溶于浓硫酸；④CuS在浓硝酸中溶解，溶液变蓝，并有红棕色刺激性气味气体产生。根据上述现象，该同学得出的下列结论中正确的是(　　)
A．CuS不溶于弱酸，能溶于强酸
B．CuS不溶于非氧化性酸，能溶于氧化性酸
C．CuS溶于浓硝酸，是因为浓硝酸的氧化性强于浓硫酸，S2－被氧化，使沉淀溶解平衡向溶解方向移动
D．CuS溶于浓硝酸，是因为浓硝酸的酸性强于浓硫酸和浓盐酸的酸性，S2－结合H＋，放出H2S气体，使沉淀溶解平衡向溶解方向移动
答案　C
解析　CuS的悬浊液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2＋(aq)＋S2－(aq)，加入浓硝酸时，溶液中微量的S2－被氧化，使上述平衡向右移动，故CuS能溶于浓硝酸。
[练4]　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。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度[S(mol·L－1)]如图。

(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是 。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为 (填序号)。
A．<1　　　　B．4左右　　　　C．>6
(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2＋杂质， (填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是 。
(4)要使Cu(OH)2沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水，生成[Cu(NH3)4]2＋，写出反应的离子方程式： 。
(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：
物质
FeS
MnS
CuS
PbS
HgS
ZnS
Ksp
6.3×10－18
2.5×10－13
1.3×10－36
3.4×10－28
6.4×10－53
1.6×10－24
某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，最适宜向此工业废水中加入过量的 (填序号)除去它们。
A．NaOH　　　　B．FeS　　　　C．Na2S
答案　(1)Cu2＋　
(2)B　
(3)不能　Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小　
(4)Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O　
(5)B
解析　(1)据图知pH＝4～5时，Cu2＋开始沉淀为Cu(OH)2，因此pH＝3时，主要以Cu2＋形式存在。
(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，以保证Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋还未沉淀，据图知应控制溶液的pH为4左右。
(3)据图知，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2＋。
(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。
(5)因为在FeS、CuS、PbS、HgS四种硫化物中只有FeS的溶度积最大，且与其他三种物质的溶度积差别较大，因此利用沉淀的转化可除去废水中的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，且因FeS也难溶，不会引入新的杂质。

本课归纳总结
　　　




1．下列说法正确的是(　　)
A．难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，沉淀和溶解即停止
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．相同温度下，AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同
答案　C
解析　难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，沉淀和溶解继续进行，A项错误；Ksp可用来判断相同类型的难溶电解质在水中溶解能力的大小，对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶电解质，不能直接通过比较Ksp的大小来确定其溶解能力的大小，B项错误；相同温度下，在NaCl溶液中，存在大量的Cl－，会使AgCl的沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动，即AgCl在水中的溶解能力大于在NaCl溶液中的溶解能力，D项错误。
2．将AgCl分别加入盛有：①5 mL水；②6 mL 0.5 mol·L－1 NaCl溶液；③10 mL 0.2 mol·L－1 CaCl2溶液；④50 mL 0.1 mol·L－1盐酸的烧杯中，均有固体剩余，各溶液中的c(Ag＋)按从大到小的顺序排列正确的是(　　)
A．④③②① B．②③④①
C．①④③② D．①③②④
答案　C
解析　因溶液中均有固体剩余，在AgCl饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，故Cl－浓度越大，AgCl的溶解平衡向生成沉淀的方向移动的程度越大，Ag＋浓度越小。
3．下列化学原理的应用，主要是利用沉淀溶解平衡原理来解释的是(　　)
①热纯碱溶液洗涤油污的能力强　②误将钡盐　[BaCl2、Ba(NO3)2]当成食盐食用后，常用5.0%的Na2SO4溶液解毒　③溶洞、珊瑚的形成　④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡能　⑤泡沫灭火器灭火的原理
A．②③④ B．①②③
C．③④⑤ D．全部
答案　A
解析　热纯碱溶液的除油污能力强，是由于碳酸钠的水解程度随温度的升高而增大，使溶液的碱性增强，除油污的能力增强；泡沫灭火器灭火的原理也是盐类的水解。
4．对AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)的理解正确的是(　　)
①说明AgCl没有完全电离，AgCl是弱电解质　②说明溶解的AgCl已经完全电离，是强电解质　③说明Cl－与Ag＋的反应不能进行到底　④说明Cl－与Ag＋的反应可以进行到底
A．③④ B．②③ C．①③ D．②④
答案　B
解析　氯化银在水溶液中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，其完整过程为AgCl(s)AgCl(aq)、AgCl(aq)===Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，说明溶解的AgCl完全电离，是强电解质，故①错误，②正确；由于存在沉淀溶解平衡，说明Ag＋与Cl－的反应不能进行到底，故③正确，④错误。
5．已知室温时，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9。下列说法不正确的是(　　)
A．BaCO3、BaSO4均不溶于水，所以均可以作胃病患者的“钡餐”试剂
B．虽然BaSO4和BaCO3溶解度相差较小，但BaSO4可以转化为BaCO3
C．室温下，饱和BaSO4和BaCO3混合溶液中，的值约为2.2×10－2
D．分别用等体积的水和0.010 mol·L－1 H2SO4溶液洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量较大
答案　A
解析　由于BaCO3能与胃酸中的HCl反应，生成可溶性钡盐而引起人体中毒，所以不能作胃病患者的“钡餐”试剂，故A错误；由题给数据可知，BaSO4与BaCO3的Ksp相差不大，只要保证溶液中CO的浓度足够大，就可以实现BaSO4向BaCO3的转化，故B正确；室温下，饱和BaSO4和BaCO3混合溶液中Ba2＋浓度相等，根据溶度积常数可得，＝＝1.1×10－10÷(5.1×10－9)≈2.2×10－2，故C正确；硫酸钡在溶液中存在沉淀溶解平衡，电离出钡离子和硫酸根离子，H2SO4溶液中含有硫酸根离子，能抑制硫酸钡的溶解，所以用水洗涤造成BaSO4的损失量较大，D正确。
6．请按要求回答下列问题：
(1)已知25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。在25 ℃时，向浓度均为0.1 mol·L－1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成 (填化学式)沉淀，生成该沉淀的离子方程式为 。
(2)25 ℃时，向0.01 mol·L－1的MgCl2溶液中，逐滴加入浓NaOH溶液，刚好出现沉淀时，溶液的pH为 ；当Mg2＋完全沉淀时，溶液的pH约为 (忽略溶液体积变化，已知lg 4.2≈0.6，lg 1.3≈0.1)。
(3)已知25 ℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，将AgCl加入蒸馏水中形成饱和溶液，溶液中的c(Ag＋)约为 mol·L－1。
(4)已知25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝ 。
答案　(1)Cu(OH)2　Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH　(2)9.4　10.9　(3)1.3×10－5
(4)2.6×103
解析　(1)因为Ksp[Cu(OH)2] (2)Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.01×c2(OH－)，则c(OH－)≈2.4×10－5 mol·L－1，c(H＋)＝Kw÷c(OH－)≈4.2×10－10 mol·L－1则pH≈9.4，即当pH＝9.4时，开始出现Mg(OH)2沉淀。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，沉淀完全，故Mg2＋完全沉淀时有1×10－5×c2(OH－)＝5.6×10－12，则c(OH－)≈7.5×10－4，此时，c(H＋)＝1.3×10－11，pH≈10.9。
(3)Ksp(AgCl)＝1.8×10－10＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝c2(Ag＋)，解得c(Ag＋)≈1.3×10－5 mol·L－1。
(4)Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，题示反应的平衡常数为K＝，25 ℃时水的离子积Kw＝c(H＋)c(OH－)＝1.0×10－14，推得K＝，即K＝2.6×10－39÷(1.0×10－14)3＝2.6×103。

课时作业

一、选择题(本题共7小题，每小题只有1个选项符合题意)
1．下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是(　　)
A．Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，说明AB2的溶解度小于CD的溶解度
B．在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，氯化银的Ksp增大
C．已知25 ℃时，Ksp(AgCl)大于Ksp(AgI)，若向氯化银沉淀溶解平衡体系中，加入足量碘化钾固体，则有黄色沉淀生成
D．在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中，加入稀盐酸，平衡不移动
答案　C
解析　由于AB2与CD分子组成形式不同，因此不能根据Ksp大小来比较溶解度的大小，故A错误；Ksp只与温度有关，与浓度无关，B错误；由于AgCl与AgI分子组成形式相同，故Ksp越大，溶解度越大，溶解度大的能转化为溶解度小的，因为Ksp(AgCl)大于Ksp(AgI)，故AgI的溶解度小，所以氯化银沉淀能转化为AgI黄色沉淀，C正确；碳酸钙的沉淀溶解平衡为CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，加入稀盐酸能与CO反应，促进碳酸钙的沉淀溶解平衡向正方向移动，故D错误。
2．欲使沉淀溶解平衡Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)向右移动，可采用的方法是(　　)
A．增大溶液的pH
B．加入NH4Cl固体
C．加入MgSO4固体
D．加入适量体积分数为95%的乙醇溶液
答案　B
解析　Mg(OH)2饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)。增大溶液的pH或加入MgSO4固体，沉淀溶解平衡向左移动；加入适量体积分数为95%的乙醇溶液对平衡无影响；加入NH4Cl固体，由于NH与OH－结合生成弱电解质NH3·H2O，沉淀溶解平衡向右移动。
3．已知在Ca3(PO4)2的饱和溶液中，c(Ca2＋)＝2.0×10－6 mol·L－1，c(PO)＝1.58×10－6 mol·L－1，则Ca3(PO4)2的Ksp数值为(　　)
A．2.0×10－29 B．3.2×10－12
C．6.3×10－18 D．5.1×10－27
答案　A
解析　Ca3(PO4)2的Ksp＝c3(Ca2＋)×c2(PO)＝(2.0×10－6)3×(1.58×10－6)2≈2.0×10－29。
4．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，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析一定正确的是(　　)
A．溶解度：PbS 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
答案　D
解析　沉淀转化一般遵循溶解度大的物质向溶解度小的物质转化的原则，所以PbS能慢慢转变为CuS说明CuS的溶解度小于PbS的，A错误；原生铜的硫化物和铜蓝中都含有－2价的硫元素，因此二者都具有还原性，B错误；ZnS是难溶物，因此CuSO4与ZnS反应的离子方程式为Cu2＋＋ZnS===CuS＋Zn2＋，C错误；原生铜的硫化物转化为CuSO4的过程中涉及氧化还原反应，难溶的ZnS或PbS转变为铜蓝(CuS)的过程中涉及复分解反应，故D正确。
5．已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.3×10－17，Ksp(Ag2CrO4)＝2.0×10－12。则三种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
答案　C
解析　Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝c2(Ag＋)，故AgCl饱和溶液中c(Ag＋)＝＝×10－5 mol·L－1；同理AgI饱和溶液中c(Ag＋)＝＝×10－9 mol·L－1；Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrO)＝，故Ag2CrO4饱和溶液中c(Ag＋)＝＝×10－4 mol·L－1。故Ag＋浓度大小顺序是Ag2CrO4＞AgCl＞AgI。
6．实验：①0.1 mol·L－1 AgNO3溶液和0.1 mol·L－1 NaCl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c；②向滤液b中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，出现浑浊；③向沉淀c中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，沉淀变为黄色。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．滤液b中不含有Ag＋
C．③中颜色变化说明AgCl转化为AgI
D．实验可以证明AgI比AgCl更难溶
答案　B
解析　由实验现象和反应原理可知，浊液a为含有AgCl及NaNO3的浊液，滤液b为NaNO3溶液(含极少量的Ag＋、Cl－)，白色沉淀c为AgCl，②中出现的浑浊为AgI，③中的黄色沉淀为AgI。浊液a中存在AgCl的溶解平衡，A项正确；由A项可知滤液b中含有Ag＋，B项错误；③中的黄色沉淀为AgI，是由AgCl电离出的Ag＋与I－结合生成的，C项正确；实验②和实验③均说明AgI比AgCl更难溶，D项正确。
7．已知25 ℃时，Mg(OH)2的Ksp＝1.8×10－11，MgF2的Ksp＝7.4×10－11。下列说法正确的是(　　)
A．25 ℃时，Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大
B．25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者c(Mg2＋)大
C．25 ℃时，Mg(OH)2固体在同体积同浓度的氨水和NH4Cl溶液中的Ksp比较，前者小
D．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入饱和NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化成MgF2
答案　A
解析　Mg(OH)2悬浊液中存在平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)。加入NH4Cl后，NH与OH－结合生成弱电解质NH3·H2O，c(OH－)减小，平衡右移，c(Mg2＋)增大，A正确；因Mg(OH)2与MgF2结构类型相同，根据两者Ksp大小关系可知：后者c(Mg2＋)大，B错误；Ksp只与难溶物性质和温度有关，所以25 ℃时Mg(OH)2固体在氨水和NH4Cl溶液中Ksp相同，C错误；只要加入NaF溶液后，c2(F－)·c(Mg2＋)>Ksp(MgF2)就会发生Mg(OH)2转化为MgF2，D错误。
二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)
8．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)，下列说法正确的是(　　)
A．该反应达到平衡时，c(Mn2＋)＝c(Cu2＋)
B．该反应达到平衡时，Ksp(CuS)较大
C．往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＝
答案　CD
解析　由转化关系可知Ksp(MnS)>Ksp(CuS)，故达到平衡时c(Mn2＋)>c(Cu2＋)，A、B错误；加入CuSO4后Cu2＋浓度增大，平衡右移，c(Mn2＋)变大，C正确；该平衡的平衡常数表达式为K＝，分子、分母同时乘以c(S2－)，可知K＝，D正确。
9．下表是三种物质的溶解度(20 ℃)，下列说法中正确的是(　　)
物质
MgCl2
Mg(OH)2
MgCO3
溶解度(g/100 g H2O)
74
0.00084
0.01
A．含有MgCO3固体的溶液中，都有c(Mg2＋)＝c(CO)
B．将表中三种物质与水混合，加热、灼烧，最终的固体产物相同
C．除去粗盐中含有的MgCl2杂质，最佳除杂试剂为Na2CO3溶液
D．用石灰水处理含有Mg2＋和HCO的硬水，发生反应的离子方程式为Mg2＋＋2HCO＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋MgCO3↓＋2H2O
答案　B
解析　含MgCO3固体的饱和MgCO3溶液中，c(Mg2＋)和c(CO)相等，当加入其他物质如MgCl2溶液时，溶液中c(Mg2＋)增大，MgCO3的溶解平衡逆向移动，c(CO)减小，故含MgCO3固体的溶液中c(Mg2＋)、c(CO)不一定相等，A项错误；MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，加热过程中，HCl易挥发，平衡向右移动，蒸干后得到Mg(OH)2，灼烧Mg(OH)2得到MgO；MgCO3＋2H2OMg(OH)2＋H2CO3，加热过程中，H2CO3转化为CO2逸出，平衡向右移动，蒸干后得到Mg(OH)2，灼烧得到MgO，B项正确；由于Mg(OH)2溶解度更小，故除去粗盐中的MgCl2的最佳试剂是NaOH溶液，C项错误；用石灰水处理含有Mg2＋和HCO的硬水得CaCO3和Mg(OH)2，D项错误。
10．一定温度下的难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，其平衡常数Ksp＝cm(An＋)×cn(Bm－)，称为难溶电解质的溶度积。已知下表数据：
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp/25 ℃
8.0×10－16
2.2×10－20
4.0×10－38
完全沉淀时的pH范围
≥9.6
≥6.4
3～4
对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法，不科学的是(　　)
A．向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀
B．该溶液中c(SO)∶[c(Cu2＋)＋c(Fe2＋)＋c(Fe3＋)]＝5∶4
C．向该溶液中加入适量氯水，并调节pH到3～4后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液
D．在pH等于5的溶液中Fe3＋不能大量存在
答案　BC
解析　根据溶度积常数可判断A正确；由于Cu2＋、Fe2＋和Fe3＋在溶液中均能发生水解反应使得金属阳离子浓度减小，因此B错误；C的操作可知溶液中必有氯离子存在，即溶液中溶质还存在CuCl2，错误；由表中数据知Fe3＋在pH＞4的环境中已沉淀完全，因此D也正确。
11．25 ℃时，用Na2S沉淀Cu2＋、Mn2＋、Fe2＋、Zn2＋四种金属离子(M2＋)，所需S2－最低浓度的对数值lg c(S2－)与lg c(M2＋)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．Ksp(CuS)约为1.0×10－20
B．向Cu2＋浓度为10－5 mol·L－1的废水中加入ZnS粉末，会有CuS沉淀析出
C．向100 mL含浓度均为10－5 mol·L－1 Cu2＋、Mn2＋、Fe2＋、Zn2＋的溶液中逐滴加入10－4 mol·L－1 Na2S溶液，Zn2＋先沉淀
D．Na2S溶液中，c(S2－)＋c(HS－)＋c(H2S)＝2c(Na＋)
答案　B
解析　由于c(S2－)＝10lg c(S2－)，故由CuS对应的点如(－25，－10)可知，c(S2－)＝10－25 mol·L－1，c(Cu2＋)＝10－10 mol·L－1，故Ksp(CuS)＝10－25×10－10＝1.0×10－35，A错误；图中的点越向右，说明c(S2－)越大，同理，图中的点越向上，说明c(M2＋)越大，故Ksp(CuS)＜Ksp(ZnS)，则向Cu2＋浓度为10－5 mol·L－1的废水中加入ZnS粉末，会有CuS沉淀析出，B正确；向含同浓度的Cu2＋、Mn2＋、Fe2＋、Zn2＋的溶液中逐滴加入10－4 mol·L－1 Na2S溶液时，首先生成的沉淀应该是Ksp值最小的CuS，C错误；在Na2S溶液中，由物料守恒知2[c(S2－)＋c(HS－)＋c(H2S)]＝c(Na＋)，D错误。
三、非选择题(本题共2小题)
12．已知：Ksp[Cu(OH)2]＝2.0×10－20；当溶液中各离子浓度幂的乘积大于溶度积时，产生沉淀，反之沉淀溶解。
(1)常温下，某CuSO4溶液里c(Cu2＋)＝0.02 mol·L－1，若要生成Cu(OH)2沉淀，应调节溶液的pH，使之大于 。
(2)常温下，要使0.2 mol·L－1 CuSO4溶液中Cu2＋沉淀较为完全(使Cu2＋浓度降低至原来的千分之一)，则应向溶液里加入NaOH溶液使溶液的pH＝ 。
答案　(1)5　(2)6
解析　(1)由Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)知：Q＝c(Cu2＋)·c2(OH－)，当Q＝Ksp，即c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2.0×10－20时，开始出现沉淀，则c(OH－)＝ ＝ ＝1.0×10－9 mol·L－1，则常温下，c(H＋)＝＝＝1.0×10－5 mol·L－1，故pH＝5，即应调节溶液pH，使之大于5才能生成Cu(OH)2沉淀。
(2)要使c(Cu2＋)降至0.2 mol·L－1的千分之一，即c(Cu2＋)＝2.0×10－4 mol·L－1，则c(OH－)＝ ＝1.0×10－8 mol·L－1，则常温下，c(H＋)＝1.0×10－6 mol·L－1，pH＝6，所以要使Cu2＋沉淀较为完全，应使溶液的pH＝6。
13．从海水中提取镁是世界各国获得镁的主要来源，下表是制取镁的过程中涉及的几种物质的Ksp：

物质
CaCO3
MgCO3
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Ksp(单位省略)
2.8×10－9
6.8×10－6
4.7×10－6
5.6×10－12
回答下列问题：
(1)在从海水中提取镁时，往往用到贝壳(主要成分是碳酸钙)，你认为 (填“能”或“不能”)直接把贝壳研磨成粉末撒入海水中，使Mg2＋转化为MgCO3沉淀，原因是 。
(2)实际生产中是把Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，而不是转化为MgCO3沉淀，原因是 ，请你推测应将贝壳进行怎样的加工处理： 。
(3)某同学在实验室条件下模拟该生产过程，在加试剂时，误将纯碱溶液加入海水中，他思考了一下，又在得到的混合体系中加入过量的烧碱溶液，你觉得他 (填“能”或“不能”)将Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，理由是 。
(4)过滤出Mg(OH)2沉淀后，用试剂 (填化学式)将其溶解，选择该试剂的理由是 。
(5)将得到的氯化镁溶液在浓缩池中制得MgCl2·6H2O。然后将MgCl2·6H2O转移到干燥塔中，在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O，才能得到无水MgCl2，原因是 。
答案　(1)不能　MgCO3的溶解度比CaCO3的溶解度大，直接加贝壳粉末得不到MgCO3沉淀
(2)为使Mg2＋沉淀完全，应将Mg2＋转化为溶解度更小的Mg(OH)2　研磨、煅烧、加水制成石灰乳
(3)能　烧碱溶液中的OH－能结合MgCO3溶解产生的Mg2＋生成溶解度更小的Mg(OH)2沉淀，使MgCO3的沉淀溶解平衡不断向右移动
(4)HCl　盐酸溶解Mg(OH)2沉淀生成MgCl2和H2O，不引入新的杂质
(5)MgCl2·6H2O加热时易水解，要在干燥的HCl气流中加热抑制其水解
解析　(1)CaCO3和MgCO3的阴、阳离子个数比相同，从Ksp来看，CaCO3的溶解度比MgCO3的小，所以不能直接加贝壳粉末使Mg2＋转化为MgCO3沉淀。
(2)设MgCO3饱和溶液中，c(Mg2＋)＝x mol·L－1，则x2＝6.8×10－6，x≈2.6×10－3；同理，设Mg(OH)2饱和溶液中c(Mg2＋)＝y mol·L－1，则y×(2y)2＝5.6×10－12，y≈1.1×10－4，说明MgCO3的溶解能力比Mg(OH)2的强，所以应把Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀，则需把贝壳研磨、煅烧、加水制成石灰乳Ca(OH)2。
(3)根据沉淀的转化，烧碱溶液中的OH－能结合MgCO3溶解产生的Mg2＋生成溶解度更小的Mg(OH)2沉淀，使MgCO3的沉淀溶解平衡不断向右移动。