人教版高三化学一轮复习讲练测试题及答案第十二章　第52讲　沉淀溶解平衡及应用

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考点一 沉淀溶解平衡及影响因素
1.物质的溶解性与溶解度的关系
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)沉淀溶解平衡的建立
在一定温度下，当难溶电解质在水中沉淀速率与溶解速率相等时，得到饱和溶液，即建立沉淀溶解平衡状态。
(2)特点(同其他化学平衡)：逆、等、定、动、变(适用平衡移动原理)。
(3)沉淀溶解平衡的影响因素
①内因：难溶电解质本身的性质，即难溶电解质的溶解能力。
②外因：难溶电解质在水溶液中会建立动态平衡，改变温度和某离子浓度，会使沉淀溶解平衡发生移动。
以AgCl为例：AgCl(s)⥫⥬Ag+(aq)+Cl-(aq)
ΔH>0，完成下表：
1.沉淀达到溶解平衡时，溶液中溶质离子浓度一定相等，且保持不变( )
2.等体积、等浓度的AgNO3和NaCl溶液混合，充分反应后体系中不存在Ag+和Cl-( )
3.AgCl达到沉淀溶解平衡时，其溶解速率与沉淀速率相等，c(Ag+)和c(Cl-)均不变( )
4.室温下，AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度( )
5.升高温度，沉淀溶解平衡一定正向移动( )
6.为减少洗涤过程中固体的损耗，最好选用稀硫酸代替H2O来洗涤BaSO4沉淀( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.√
1.已知某溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s)⥫⥬Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH④>①>②
考点二 溶度积常数及简单计算
1.溶度积和离子积比较
以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)为例：
2.Ksp的意义
Ksp可以反映难溶电解质在水中的溶解能力。当化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，一般溶解度也越大；但阴、阳离子个数比不相同时，Ksp大的难溶电解质的溶解度不一定大。
3.Ksp的影响因素
(1)内因：难溶物质本身的性质，这是主要决定因素。
(2)外因：只受温度影响，与其他外界条件无关。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。
1.已知Ksp(Ag2CrO4)AgBr>AgI。
(2)Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=c2(Ag+)=1.8×10-10，c(Ag+)≈1.34×10-5 ml·L-1，即AgCl的溶解浓度为1.34×10-5 ml·L-1；Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=4c3(Mg2+)=5.6×10-12，c(Mg2+)≈1.12×10-4 ml·L-1，即Mg(OH)2的溶解浓度为1.12×10-4 ml·L-1，则AgCl更难溶。
2.分别进行下列操作，由现象得出的结论正确的是( )
答案 C
解析 生成的硫化氢与硝酸银溶液反应生成硫化银沉淀，没有沉淀的转化，无法判断Ksp(AgCl)与Ksp(Ag2S)的大小，A错误；AgNO3溶液过量，KI直接与AgNO3反应，无法判断Ksp(AgCl)与Ksp(AgI)的大小，B错误；难溶的物质先沉淀出来，说明Ksp(CuS)Ksp，故有沉淀生成。两种溶液混合之后，c(SO42−)变为9×10-3 ml·L-1，根据Ksp=c(Ba2+)·c(SO42−)，得c(Ba2+)=1.1×10−109×10−3 ml·L-1≈1.2×10-8 ml·L-15。
(2)要使Cu2+浓度降至0.2ml·L−11 000=2×10-4 ml·L-1，c(OH-)=2×10−202×10−4 ml·L-1=10-8 ml·L-1，c(H+)=10-6 ml·L-1，此时溶液的pH=6。
5.(沉淀转化反应平衡常数的计算)一定温度下，将0.1 ml AgCl固体加入1 L 0.1 ml·L-1 Na2CO3溶液中，充分搅拌(不考虑溶液体积变化)，已知：Ksp(AgCl)=2×10-10；Ksp(Ag2CO3)=1×10-11，沉淀转化反应2AgCl(s)+CO32−(aq)⥫⥬Ag2CO3(s)+2Cl-(aq)的平衡常数为 。
答案 4×10-9
解析 根据离子方程式可知，平衡常数K=c2(Cl−)c(CO32−)=c2(Ag+)·c2(Cl−)c2(Ag+)·c(CO32−)=Ksp2(AgCl)Ksp(Ag2CO3)=4×10-9。
6.(消耗沉淀剂量的计算)向1 L浓度均为0.06 ml·L-1的CaCl2、MgCl2的混合溶液中加入NaF固体，为了使Ca2+、Mg2+完全沉淀，至少加入NaF ml。[已知：常温下，Ksp(CaF2)=4×10-11、Ksp(MgF2)=9×10-9]
答案 0.27
解析 加入的NaF既要沉淀Ca2+、Mg2+，又要利用其同离子效应抑制CaF2、MgF2的溶解。根据Ca2+~2F-，Mg2+~2F-，用于沉淀Ca2+、Mg2+的n(NaF)=(0.06 ml·L-1×1 L×2)+(0.06 ml·L-1×1 L×2)=0.24 ml。CaF2、MgF2为同类型的难溶电解质，由于Ksp(MgF2)更大，因此溶解度MgF2也更大；只要Mg2+完全沉淀，则Ca2+一定完全沉淀。根据Ksp(MgF2)=c(Mg2+)×c2(F-)，则平衡时，溶液中的c(F-)=Ksp(MgF2)c(Mg2+)=9×10−91×10−5 ml·L-1=3×10-2 ml·L-1。综上所述，加入n(NaF)=0.24 ml+(0.03 ml·L-1×1 L)=0.27 ml，才能让溶液中的Ca2+、Mg2+完全沉淀。
当溶液中存在多种沉淀的金属阳离子时(如上题的Ca2+、Mg2+)，为了将其均除尽(或沉淀完全)，溶液中剩余的沉淀剂离子(如上题的F-)应带入溶解度大的物质的Ksp(如上题的MgF2)进行计算。
考点三 沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
(1)沉淀生成的实际应用
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。
(2)使溶液中的离子转化为沉淀的条件：溶液中离子积Q>Ksp。
(3)常用的方法
2.沉淀的溶解
(1)原理：不断减少沉淀溶解平衡体系中的相应离子，使Qc(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 ml·L-1的溶液中加入FeS，可使c(Cd2+)c(Cd2+)
答案 B
解析 Na2S溶液中有H+、Na+、OH-、HS-、S2-，由电荷守恒知c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)，A项正确；0.01 ml·L-1Na2S溶液中存在S2-+H2O⥫⥬HS-+OH-、HS-+H2O⥫⥬H2S+OH-，水解常数Kh(S2−)=c(OH−)·c(HS−)c(S2−)=KwKa2=10−1410−12.90=10-1.10，即c(OH−)c(S2−)=10−1.10c(HS−)，又因为c(HS-)1，则c(OH-)>c(S2-)，B项不正确；Ksp(FeS)远大于Ksp(CdS)，向c(Cd2+)=0.01 ml·L-1的溶液中加入FeS时，发生沉淀的转化：Cd2+(aq)+FeS(s)⥫⥬CdS(s)+Fe2+(aq)，该反应的平衡常数为K=Ksp(FeS)Ksp(CdS)=10−17.2010−26.10=108.9≫105，因此该反应可以完全进行，CdS的饱和溶液中c(Cd2+)=10−26.10 ml·L-1=10-13.05 ml·L-1，若加入足量FeS，可使c(Cd2+)105，该反应可以完全进行，所得溶液中c(H+)≈0.02 ml·L-1，此时c(H2S)=0.1 ml·L-1，代入K=c2(H+)c(Cd2+)·c(H2S)=106.23，解得c(Cd2+)=4×10-9.23 ml·L-1，故c(H+)>c(Cd2+)，D项正确。
3.[2025·江苏，14(1)]ZnS可用于制备光学材料和回收砷。制备ZnS。由闪锌矿[含ZnS、FeS及少量硫化镉(CdS)等]制备ZnS的过程如下：
已知：Ksp(ZnS)=1.6×10-24，Ksp(CdS)=8.0×10-27，Ka1(H2S)=1.0×10-7，Ka2(H2S)=1.2×10-13。当离子浓度小于1.0×10-5 ml·L-1时，认为离子沉淀完全。
①酸浸时通入O2可提高Zn2+浸出率的原因是 。
②通入H2S除镉。通过计算判断当溶液pH=0、c(H2S)=0.01 ml·L-1时，Cd2+是否沉淀完全 (写出计算过程)。
③沉锌前调节溶液的pH至4~5，加入的氧化物为 (填化学式)。
答案 ①氧化S2-生成S，促进酸浸反应正向进行 ②溶液中c(H+)=1 ml·L-1，Ka1(H2S)·Ka2(H2S)=c2(H+)·c(S2−)c(H2S)=1.0×10-7×1.2×10-13=1.2×10-20，c(H2S)=0.01 ml·L-1，c(S2-)=1.2×10-22 ml·L-1，Ksp(CdS)=c(Cd2+)·c(S2-)=8.0×10-27，c(Cd2+)≈6.67×10-5 ml·L-1>1.0×10-5 ml·L-1，故Cd2+未沉淀完全 ③ZnO
解析 ①未通入O2酸浸时发生反应：ZnS+H2SO4 ⥫⥬ZnSO4+H2S↑，酸浸通入O2时ZnS发生反应：ZnS+H2SO4+12O2===ZnSO4+H2O+S，通入O2可以氧化H2S生成S，促进酸浸反应正向进行，从而提高Zn2+的浸出率。③由②知，除镉时溶液酸性较强，故应在不引入新杂质的同时消耗溶液中的H+，加入的氧化物为ZnO。
课时精练
[分值：50分]
(1~12题，每小题3分)
1.下列关于难溶电解质沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.可直接根据Ksp的数值大小比较同温度下不同难溶电解质在水中的溶解度大小
B.在AgCl的饱和溶液中，加入蒸馏水，Ksp(AgCl)不变
C.难溶电解质的沉淀溶解平衡过程是可逆的，且在平衡状态时v溶解=v沉淀=0
D.25 ℃时，Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，向AgCl的饱和溶液中加入少量KI固体，一定有黄色沉淀生成
答案 B
解析 比较不同类型的难溶物的溶解度大小，必须通过计算溶解度比较，不能通过溶度积直接比较，A项错误；因难溶电解质的Ksp与温度有关，不受其他因素的影响，所以加入蒸馏水，Ksp(AgCl)不变，B项正确；难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时生成沉淀的速率和沉淀溶解的速率相等，且不等于零，即沉淀溶解平衡是一种动态平衡，C项错误；Q(AgI)Ksp(ZnS)，浓度相同时，应首先生成ZnS沉淀，C错误；K=c(Zn2+)c(Cu2+)=Ksp(ZnS)Ksp(CuS)=1.3×10−241.3×10−36=1.0×1012，D正确。
9.探究Mg(OH)2的沉淀溶解平衡时，利用下表三种试剂进行实验，下列说法不正确的是( )
A.向①中滴加几滴酚酞溶液后，溶液显红色，说明Mg(OH)2是一种弱电解质
B.为了使Mg(OH)2悬浊液溶解得更快，加入过量NH4Cl浓溶液并充分振荡，效果更好
C.①③混合后发生反应：Mg(OH)2(s)+2NH4+(aq)⥫⥬Mg2+(aq)+2NH3·H2O(aq)
D.向少量Mg(HCO3)2溶液中加入足量NaOH溶液，反应的离子方程式是Mg2++2HCO3−+4OH-===Mg(OH)2↓+2CO32−+2H2O
答案 A
解析 Mg(OH)2悬浊液中滴加几滴酚酞溶液后，溶液显红色，则溶液呈碱性，说明Mg(OH)2能电离出OH-，是一种电解质，不能判断是否为弱电解质，A错误；Mg(OH)2溶解产生的OH-与NH4Cl溶液中的NH4+生成NH3·H2O，能加快Mg(OH)2悬浊液的溶解，B正确；因相同温度下，氢氧化镁比碳酸镁更难溶，碱过量时生成Mg(OH)2，D正确。
10.以银精矿(主要含Ag2S、MnS等)为主要原料提取金属Ag的工艺流程如下：
已知：“浸银”时Ag2S转化为AgCl2−；MnSO4·H2O的溶解度随温度升高而降低。
下列说法错误的是( )
A.由流程可判断Ksp(MnS)>Ksp(Ag2S)
B.“浸银”时浓盐酸抑制Fe3+水解，同时将Ag2S转化为AgCl2−
C.“沉银”时主要反应的离子方程式为2AgCl2−+Fe===Fe2++2Ag+4Cl-
D.从浸锰液中得到MnSO4·H2O的操作是浓缩结晶、冷却过滤、洗涤和干燥
答案 D
解析 根据工艺流程可知，在银精矿中加入稀硫酸酸浸时，只有MnS溶解转化：MnS+2H+===Mn2++H2S↑，而Ag2S未溶解，说明Ag2S更难溶于硫酸中，即Ksp(MnS)>Ksp(Ag2S)，A正确；“浸银”时，加入的Fe3+具有氧化性，能和Ag2S反应将S2-氧化为硫单质而铁离子被还原为亚铁离子，释放出的Ag+和Cl-形成[AgCl2]-，同时加入浓盐酸增大Cl-的浓度，可以提高Ag2S的浸出率，H+还可以抑制Fe3+水解，B正确；铁具有还原性，铁粉能把[AgCl2]-还原为金属银同时生成亚铁离子，反应的离子方程式为2AgCl2−+Fe===Fe2++2Ag+4Cl-，C正确；根据已知信息，MnSO4·H2O的溶解度随温度升高而降低，为得到纯度较高的MnSO4·H2O晶体，具体操作为控制在较高温度下蒸发结晶、趁热过滤、用热水洗涤2~3次、干燥，D错误。
11.(2025·湖南，12)工业废料的综合处理有利于减少环境污染并实现资源循环利用。从某工业废料中回收镉、锰的部分工艺流程如下：
已知：①富集液中两种金属离子浓度相当。
②常温下，金属化合物的Ksp：
下列说法错误的是( )
A.粉碎工业废料有利于提高金属元素的浸出率
B.试剂X可以是Na2S溶液
C.“沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换
D.“沉锰”时，发生反应的离子方程式为Mn2++HCO3−===MnCO3↓+H+
答案 D
解析 粉碎工业废料能增大废料与浸出液的接触面积，有利于提高金属元素的浸出率，A正确；若先加入NaHCO3溶液进行“沉锰”，由题中信息以及Ksp数据可知，金属离子Cd2+、Mn2+浓度相当，则Cd2+也会沉淀，后续流程中无法分离Cd和Mn，所以“沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换，C正确；“沉锰”时，发生反应的离子方程式为Mn2++2HCO3−===MnCO3↓+CO2↑+H2O，D错误。
12.室温下，通过矿物中PbSO4获得Pb(NO3)2的过程如图。
已知：Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14。下列说法正确的是( )
A.Na2CO3溶液中：c(OH-)837×106
C.“脱硫”后上层清液中：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO42−)
D.PbCO3悬浊液加入HNO3 “溶解”过程中，溶液中CO32−浓度逐渐减小
答案 D
解析 Na2CO3溶液中，由质子守恒得c(OH-)=c(H+)+c(HCO3−)+2c(H2CO3)，故A错误；PbSO4(s)+CO32−(aq)⥫⥬PbCO3(s)+SO42−(aq)，该反应的平衡常数K=c(SO42−)c(CO32−)=c(SO42−)·c(Pb2+)c(CO32−)·c(Pb2+)=Ksp(PbSO4)Ksp(PbCO3)=1.6×10−87.4×10−14=837×106，当Q=c(SO42−)c(CO32−)Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出；
②Q=Ksp：溶液饱和，处于平衡状态；
③QKsp(Ag2S)
B
向盛有2 mL 0.1 ml·L-1AgNO3溶液的试管中滴加1 mL 0.1 ml·L-1 NaCl溶液，再向其中滴加4~5滴0.1 ml·L-1KI溶液
先有白色沉淀生成，后又产生黄色沉淀
Ksp(AgCl) >Ksp(AgI)
C
向AgI悬浊液中滴入Na2S溶液
固体变黑
Ksp(Ag2S)Ksp(ZnS)
方法
举例
解释
调节pH法
除去CuCl2溶液中的FeCl3，可向溶液中加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3]
CuO[或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3]与H+反应，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀
除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH
Fe3+与NH3·H2O反应生成Fe(OH)3沉淀
沉淀剂法
以Na2S等沉淀污水中的Hg2+、Cu2+等重金属离子
Na2S与Cu2+、Hg2+反应生成沉淀
化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×10-4
1.81×10-7
1.84×10-14
化学式
溶度积
Zn(OH)2
5×10-17
ZnS
2.5×10-22
AgCl
1.8×10-10
Ag2S
6.3×10-50
MgCO3
6.8×10-6
Mg(OH)2
1.8×10-11
编号
①
②
③
分散质
Mg(OH)2
HCl
NH4Cl
备注
悬浊液
1 ml·L-1
1 ml·L-1
金属化合物
CdS
CdCO3
MnS
MnCO3
Ksp
8.0×10-27
1.0×10-12
2.5×10-13
2.3×10-11
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 ml·L-1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时(c=1.0×10-5 ml·L-1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0