高中化学苏教版 (2019)选择性必修1沉淀溶解平衡优秀一课一练

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一、沉淀溶解平衡原理
1．沉淀溶解平衡
难溶电解质是指溶解度小于0.01 g的物质，其实它们在水中并不是不溶，只是溶解度相对比较小而已。
(1)沉淀溶解平衡建立
AgCl的沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋＋Cl－。
上述平衡存在两个过程：一方面，在水分子的作用下，少量Ag＋和Cl－脱离氯
化银表面进入水中(溶解过程)；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受氯化银表面阴、阳离子的吸引，回到氯化银表面析出(沉淀过程)，如图。
(2)沉淀溶解平衡
①在一定温度下，固体物质在水中溶解速率和沉淀速率相等时，体系中形成饱和溶液，这种平衡称为沉淀溶解平衡。
②沉淀溶解平衡的特征
2．影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因：溶质本身的性质。绝对不溶的物质是没有的；物质的溶解度差别是很大的；易溶溶质的饱和溶液中也存在溶解平衡。
(2)外因：包括浓度、温度等，遵循勒夏特列原理。
①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。
②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动；少数平衡向生成沉淀的方向移动[如Ca(OH)2的溶解平衡]。
③同离子效应：向平衡体系中加入相同的离子，使平衡向生成沉淀的方向移动。
④化学反应：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动。
已知溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋＋2OH－，请分析当改变下列条件时，对该溶解平衡的影响，填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)：
二、溶度积常数
1．概念：以AmBn(s)mAn＋＋nBm－为例，Ksp＝cm(An＋)•cn(Bm－)。在一定温度下，Ksp是一个常数，称为溶度积常数，简称溶度积。
例如：AgCl(s)Ag＋＋Cl－
Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)•c(Cl－)。
Fe(OH)3(s)Fe3＋＋3OH－
Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)•c3(OH－)。
2．影响因素：只与温度、物质本身有关，在一定温度下，某物质的Ksp为一常数。
3．意义：难溶电解质Ksp的大小反映物质在水中溶解能力。对于同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI)Ksp越小，在水中溶解能力越小。
三、关于Ksp的计算类型
(1)已知溶度积，求饱和溶液中某种离子的浓度。
如Ksp(AgCl)＝a，则饱和AgCl溶液中，c(Ag＋)＝eq \r(a) ml•L－1。
(2)已知溶度积和溶液中某种参与沉淀溶解平衡的离子浓度，求达到沉淀溶解平衡后另一种参与沉淀溶解平衡的离子浓度。
如某温度下Ksp(AgCl)＝a，在0.1 ml•L－1 NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10a ml•L－1。
(3)计算沉淀转化反应的平衡常数，
如对于反应Cu2＋＋ZnS(s)CuS(s)＋Zn2＋，Ksp(ZnS)＝c(Zn2＋)•c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)•c(S2－)，该反应的平衡常数K＝eq \f(c(Zn2＋),c(Cu2＋))＝eq \f(c(Zn2＋)•c(S2－),c(Cu2＋)•c(S2－))＝eq \f(Ksp(ZnS),Ksp(CuS))。
(4)利用Ksp和Kw的关系计算溶液的pH
①沉淀开始时pH的计算
已知25 ℃时，Ksp[Cu(OH)2]＝2×10－20，计算向2 ml/L CuSO4溶液中加入NaOH调节溶液pH是多少时才开始生成Cu(OH)2沉淀。
提示：Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)•c2(OH－)＝2×c2(OH－)＝2×10－20，c(OH－)＝10－10 ml/L，
c(H＋)＝eq \f(Kw,c(OH－))＝eq \f(1×10－14,10－10) ml/L＝10－4 ml/L，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－4＝4。
②沉淀完全时pH的计算
已知25 ℃时，Ksp[Zn(OH)2]＝1.0×10－17，计算向0.1 ml/L ZnCl2溶液中加入NaOH调节溶液pH是多少时，溶液中Zn2＋沉淀完全。
提示：当溶液中c(Zn2＋)≤10－5 ml/L时，可视为Zn2＋沉淀完全。
Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)•c2(OH－)＝10－5•c2(OH－)＝1×10－17，c(OH－)＝10－6 ml/L，c(H＋)＝eq \f(Kw,c(OH－))＝eq \f(10－14,10－6) ml/L＝10－8 ml/L，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－8＝8。
四、溶度积Ksp常见的应用
(1)比较难溶电解质在水中的溶解能力

(2)判断沉淀生成的顺序
对于同类型且含有相同离子的沉淀，溶度积越小，沉淀越先生成。
例如向物质的量浓度相等的NaCl和NaI的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液，先生成AgI沉淀，后生成AgCl沉淀。这是因为沉淀I－所需的c(Ag＋)比沉淀Cl－所需的c(Ag＋)小。
(3)判断沉淀生成的条件
生成沉淀的条件是满足Qc>Ksp，由此可以计算出使离子沉淀完全的条件。通常认为当溶液中的离子浓度小于等于10－5 ml•L－1时，该离子已沉淀完全。
以Fe(OH)3为例，可计算Fe3＋完全沉淀所需控制的pH：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，当c(Fe3＋)＝10－5 ml•L－1时，c(OH－)＝eq \r(3,2.8×10－34) ml•L－1≈6.54×10－12 ml•L－1，c(H＋)≈1.53×10－3 ml•L－1，pH≈2.8，故Fe3＋在pH＝2.8时沉淀完全。
同理可计算Cu2＋、Mg2＋、Fe2＋等金属离子沉淀完全时溶液的pH。
五．沉淀溶解平衡图像题的解题策略
第一步：明确图中横、纵轴的含义。
第二步：理解图中曲线上的点、曲线外的点的含义。
以氯化银为例，在该沉淀溶解平衡图像上，曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Qc＝Ksp。在温度不变时，改变一种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线外。
课后分层练
1．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A．反应开始时，溶液中各离子浓度相等
B．沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等
C．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变
D．沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解
[答案] B
[解析] A项，反应开始时，各离子的浓度没有必然的关系；C项，沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等；D项，沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，由于固体的浓度为常数，且溶液已达饱和故平衡不发生移动。
2．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一定减小
C．溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp一定增大
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] 温度不变，溶度积常数不变，故A项不正确，D项正确；大多数的难溶物随温度升高，Ksp增大，但也有少数物质相反，如Ca(OH)2，故B、C项均不正确。
3．已知在Ca3(PO4)2饱和溶液中，c(Ca2＋)＝2.0×10－6 ml·L－1，c(PO eq \\al(\s\up11(3－),\s\d4(4)))＝1.58×10－6 ml·L－1，则Ca3(PO4)2的 Ksp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的饱和溶液中存在溶解平衡：Ca3(PO4)2(s)3Ca2＋＋2PO eq \\al(\s\up11(3－),\s\d4(4))，c(Ca2＋)＝2.0×10－6 ml·L－1，c(PO eq \\al(\s\up11(3－),\s\d4(4)))＝1.58×10－6 ml·L－1，则Ca3(PO4)2的Ksp＝(2.0×10－6)3×(1.58×10－6)2≈2.0×10－29，A项正确。
4．下列关于沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A．只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程
B．沉淀溶解平衡过程是可逆的
C．在平衡状态时，v(溶解)＝v(沉淀)＝0
D．达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液
[答案] B
5．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不断进行，但速率相等
B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－
C．在AgCl的澄清饱和溶液中，只要向其中加入NaCl溶液，一定会有沉淀生成
D．向含有AgCl沉淀的悬浊液中加入NaCl固体，AgCl的溶解度增大
[答案] A
6．在一定温度下，氯化银在水中存在如下沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋＋Cl－，若把AgCl分别放入①100 mL 0.1 ml•L－1 NaNO3溶液中；②100 mL 0.1 ml•L－1 NaCl溶液中；③100 mL 0.1 ml•L－1 AlCl3溶液中；④100 mL 0.1 ml•L－1 MgCl2溶液中，搅拌后在相同的温度下Ag＋浓度由大到小的顺序是( )
A．①>②>④>③ B．②>①>④>③
C．④>③>②>① D．①>④>③>②
[答案] A
[解析] 氯化银在水中存在沉淀溶解平衡，相同的温度下，溶液中的氯离子浓度越大，氯化银的溶解度越小，银离子浓度越小，由题意可知，溶液中氯离子浓度由大到小顺序为③>④>②>①，则溶液中银离子浓度由大到小顺序为①>②>④>③，故选A。
7．在一定温度下，石灰乳悬浊液中存在下列平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋＋2OH－，当向此悬浊液中加入少量生石灰时，始终保持温度不变，则下列说法正确的是( )
A．n(OH－)增大 B．c(Ca2＋)不变
C．n(Ca2＋)增大 D．c(H＋)增大
[答案] B
[解析] 在一定温度下，向石灰乳悬浊液中加入少量生石灰时，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，水的质量减小，会析出固态氢氧化钙，则溶液中钙离子、氢氧根离子的物质的量都减小，温度不变，氢氧化钙的浓度不变，溶液中钙离子、氢氧根离子、氢离子的浓度不变，故选B。
8．T ℃时，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，Ksp[Fe(OH)3]＝1.1×10－38。此温度下要除去CuCl2溶液中的少量FeCl3，可以边搅拌边加入一种试剂，这种试剂是( )
A．CuO B．NaOH溶液
C．氨水 D．CuSO4溶液
[答案] A
[解析] 根据溶度积常数可知氢氧化铜的溶度积大于氢氧化铁的溶度积，因此要除去混在CuCl2溶液中的FeCl3，可加入氢氧化铜粉末，CuO或CuCO3，通过调节溶液的pH，促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀而除去，且不引入新的杂质，本题选A。
9．以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表，若混合溶液中Ca2＋、Al3＋、Fe3＋的浓度均为1.0×10－4ml·L－1，c(AsO eq \\al(\s\up11(3－),\s\d4(4)))最大是( )
A．5.7×10－16 ml·L－1
B．8.2×10－3ml·L－1
C．1.6×10－12ml·L－1
D．5.7×10－17ml·L－1
[答案] D
[解析] 若混合溶液中Ca2＋、Al3＋、Fe3＋的浓度均为1.0×10－4ml·L－1，依据表中难溶物的Ksp大小可知，反应过程中Fe3＋先形成沉淀，依据Ksp(FeAsO4)＝c(Fe3＋)·c(AsO eq \\al(\s\up11(3－),\s\d4(4)))＝5.7×10－21可得，c(AsO eq \\al(\s\up11(3－),\s\d4(4)))＝ eq \f(Ksp（FeAsO4）,c（Fe3＋）)＝5.7×10－17ml·L－1。
10．关于溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋＋2OH－，下列说法中正确的是( )
A．加入固体Mg(OH)2，可以增大溶液中镁离子的浓度
B．溶度积常数表示式：Ksp＝c(Mg2＋)•c2 (OH—)
C．加入NaOH浓溶液，可以增加Mg(OH)2的溶解量
D．升高温度，不会影响溶解平衡
[答案] B
[解析] 氢氧化镁饱和溶液中加入氢氧化镁固体，溶解平衡不移动，溶液中镁离子的浓度不变，故A错误；由溶度积的概念可知，氢氧化镁的溶度积表达式为Ksp＝c(Mg2＋)•c2 (OH—)，故B正确；加入氢氧化钠浓溶液，溶液中氢氧根离子浓度增大，溶解平衡左移，氢氧化镁的溶解量减小，故C错误；升高温度，氢氧化镁的溶解度增大，平衡右移，故D错误。故选B。
11．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．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] 沉淀溶解平衡是动态平衡，该状态下沉淀和溶解速率相同，A项错误；Ksp可用来判断相同类型化合物在水中溶解度的大小，但化合物的类型不同，就不能进行直接判断，B项错误；Ksp的大小只与难溶电解质的性质和温度有关，C项正确；NaCl溶液对AgCl的溶解有抑制作用，即相同温度下，AgCl在水中的溶解能力比在NaCl溶液中大，D项错误。
12．用0.100 ml·L－1 AgNO3滴定50.0 mL 0.0500 ml·L－1 Cl－溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是( )
A．根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10－10
B．曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)
C．相同实验条件下，若改为0.040 0 ml·L－1 Cl－，反应终点c移到a
D．相同实验条件下，若改为0.050 0 ml·L－1 Br－，反应终点c向b方向移动
[答案] C
[解析] 根据滴定曲线，当加入25 mL AgNO3溶液时，Ag＋与Cl－刚好完全反应，AgCl处于沉淀溶解平衡状态，此时溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)＝10－4.75 ml·L－1，Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝10－9.5≈3.16×10－10，A项正确；曲线上各点都处于沉淀溶解平衡状态，故符合c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)，B项正确；根据图示，Cl－浓度为0.050 0 ml·L－1时消耗25 mL AgNO3溶液，则Cl－浓度为0.040 0 ml·L－1时消耗20 mL AgNO3溶液，a点对应AgNO3溶液体积为15 mL，所以反应终点不可能由c点移到a点，C项错误；由于AgBr的Ksp小于AgCl的Ksp，初始c(Br－)与c(Cl－)相同时，反应终点时消耗的AgNO3溶液体积相同，但Br－浓度小于Cl－浓度，即反应终点从曲线上的c点向b点方向移动，D项正确。
13．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．溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp增大
D．常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入少量NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp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Ksp随温度的升高而增大，但也有少数物质相反，如Ca(OH)2，故B、C均不正确。
14．已知CaCO3的Ksp＝2.8×10－9，现将浓度为2×10－4 ml•L－1的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合，若要产生沉淀，则所用CaCl2溶液的浓度至少应大于( )
A．2.8×10－2 ml•L－1
B．1.4×10－5 ml•L－1
C．2.8×10－5 ml•L－1
D．5.6×10－5 ml•L－1
[答案] D
[解析]若要产生沉淀，c(Ca2＋)•c(COeq \\al(2－,3))应大于Ksp，因为等体积混合，所以体积加倍，混合时浓度减半。即eq \f(x,2)×eq \f(2×10－4,2)>2.8×10－9，求得x>5.6×10－5。
15．室温下，向5 mL 0.1 ml•L－1 Na2CO3溶液中滴加1 mL 0.1 ml•L－1 BaCl2溶液，有白色沉淀生成，过滤，向滤渣中加入Na2SO4溶液，浸泡一段时间后过滤，向滤渣中加入足量的1 ml•L－1盐酸，无明显现象。已知：Ksp(BaCO3)＝5×10－9，Ksp(BaSO4)＝1×10－10。下列说法正确的是( )
A．滴加1 mL BaCl2溶液后，所得溶液中c(Ba2＋)一定大于5×10－8 ml•L－1
B．向Na2CO3溶液中滴加BaCl2溶液，所得溶液的pH会升高
C．Na2SO4溶液的浓度一定大于0.1 ml•L－1
D．Na2SO4溶液浸泡后的溶液中一定存在c(COeq \\al(2－,3))>50c(SOeq \\al(2－,4))
[答案] A
[解析]加入1 mL 0.1 ml•L－1 BaCl2溶液，Ba2＋与COeq \\al(2－,3)反应，则剩余的c(COeq \\al(2－,3))＝(5×10－3 L ×0.1 ml•L－1－1×10－3 L×0.1 ml•L－1)÷(6×10－3) L＝eq \f(1,15) ml•L－1，则c(Ba2＋)＝eq \f(Ksp(BaCO3),c(COeq \\al(2－,3)))＝7.5×10－8 ml•L－1，故A正确；COeq \\al(2－,3)被消耗，浓度减小，COeq \\al(2－,3)水解生成OH－浓度减小，溶液的pH会降低，故B错误；Ksp(BaCO3)＝5×10－9>Ksp(BaSO4)＝1×10－10，加入Na2SO4溶液后，浸泡一段时间后BaCO3会向BaSO4转化，存在BaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)BaSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)平衡，需要满足eq \f(c(COeq \\al(2－,3)),c(SOeq \\al(2－,4)))＝eq \f(Ksp(BaCO3),Ksp(BaSO4))＝eq \f(5×10－9,1×10－10)＝50，c(COeq \\al(2－,3))＝eq \r(Ksp(BaCO3))≈7×10－5 ml•L－1，故c(SOeq \\al(2－,4))大于eq \f(7×10－5 ml•L－1,50)＝1.4×10－6 ml•L－1即可，故C错误；根据C项分析可知eq \f(c(COeq \\al(2－,3)),c(SOeq \\al(2－,4)))