高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡优秀导学案

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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。
能解决生产、生活和实验中的实际问题。
重点：沉淀溶解平衡的应用
难点：沉淀溶解平衡的应用
1．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↓＋3NHeq \\al(＋,4)。
②在工业废水处理过程中，以Na2S作沉淀剂，使某些金属离子如Cu2＋、Hg2＋等，生成极难溶的CuS、HgS沉淀而除去，也是分离、除去杂质常用的方法。发生的反应为Cu2＋＋S2－===CuS↓，Hg2＋＋S2－===HgS↓。
(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：
CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，原因是：CaCO3在水中存在的沉淀溶解平衡为CaCO3(s)⇌Ca2＋(aq)＋CO2- 3(aq)，当加入盐酸后发生反应：COeq \\al(2－,3)＋2H＋===H2O＋CO2↑，c(COeq \\al(2－,3))减小，平衡向沉淀溶解的方向移动。
(3)沉淀的转化
①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。
②沉淀转化的应用
a．锅炉除水垢(主要成分为CaSO4)：
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(NzS)方铅矿(PbS)→铜蓝(CuS)，反应为CuSO4＋ZnS===CuS＋ZnSO4，CuSO4＋PbS===CuS＋PbSO4。

1.在含有Mg(OH)2沉淀的饱和溶液中加入固体NH4Cl，沉淀量不变。( )
2.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。( )
3.难溶电解质的溶度积Ksp越小，则它的溶解度越小。( )
4.当溶液中某离子浓度小于时，可视为该离子沉淀完全。( )
5.只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中的离子浓度无关。( )
6.KSP(AB2)小于KSP(CD)，则的溶解度小于的溶解度。( )
7.可用FeS除去废水中的Hg2+、Ag+等，是因为HgS、Ag2S比FeS更难溶。( )
8.沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√(8)×
考点1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Cu(OH)2或CuS，依据二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)沉淀转化的过程探究
①AgCl、AgI、Ag2S的转化
②Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
(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。
为研究沉淀的生成及转化，同学们进行如图所示实验。
下列关于该实验的分析不正确的是
①中产生白色沉淀的原因是c(Ag+)·c(SCN-)>KSP(AgSCN)
B．①中存在平衡：AgSCN(s)⇌Ag+(aq)+SCN-(aq)
C．上述实验能证明AgSCN向AgI沉淀转化反应的发生
D．③中溶液变红说明KSP(AgSCN)>KSP(AgI)
【答案】D
【解析】A．Qc>Ksp时有沉淀生成，所以①中产生白色沉淀的原因是c(Ag+)·c(SCN-)>KSP(AgSCN)，A正确；
B．难溶固体存在沉淀溶解平衡，①中有AgSCN固体，存在平衡：AgSCN(s)⇌Ag+(aq)+SCN-(aq)，B正确；
C．②中溶液不变红，③中溶液变红，说明③中c(SCN-)增大，存在AgSCN(s)+I-⇌AgI(s)+SCN-(aq)反应，能证明AgSCN向AgI沉淀转化反应的发生，C正确；
D．③中溶液变红说明③中c(SCN-)增大，存在AgSCN(s)+I-⇌AgI(s)+SCN-(aq)反应，但由于加入KI溶液浓度大于KSCN，c(Ag+)·c(I-)>KSP(AgI)即可产生碘化银沉淀，不能证明KSP(AgSCN)>KSP(AgI)，D错误；
故选D。
下列实验操作及现象可以达到实验目的的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】B
【解析】A．在2mL 0.1ml·L-1的Na2S溶液中先滴入几滴0.1ml·L-1ZnSO4溶液，Na2S过量，再滴入0.1ml·L-1CuSO4溶液，直接与Na2S发生反应，不需将ZnS进行转化，不能证明KSP(CuS)B．向1mL 0.1ml·L-1FeCl3溶液中滴加2mL 0.1ml·L-1KI溶液，充分反应后，KI过量，滴加几滴KSCN溶液后变为红色，表明溶液中仍含有Fe3+，则FeCl3与KI之间的反应是可逆反应，B能达到实验目的；
C．向2支各盛有5mL不同浓度的NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液，无明显现象，不能探究浓度对反应速率的影响，C不能达到实验目的；
D．NaHSO3溶液对应的酸不是最高价含氧酸，不能比较S、C的非金属性强弱，D不能达到实验目的；
故选B。
一、单选题
1．化学与工农业生产、生活密切相关，下列叙述不正确的是
A．氢气燃烧放热多且产物无污染，是理想的绿色能源
B．为除去锅炉中的水垢，可用适量稀硫酸处理，快速且不挥发酸性气体
C．冰在室温下自动熔化成水，是熵、焓都增大的过程
D．以草木灰肥田，既可以为农作物提供营养元素，还可以有效降低土壤的酸度
【答案】B
【解析】A．氢气热值高燃烧放热多，燃烧产物是水没有污染，是理想的绿色能源，故A正确；
B．硫酸钙是微溶物，不能用硫酸直接处理水垢，故B错误；
C．冰吸热自动融化成水是吸热过程，固态变为液态，焓增大、熵增大，故C正确；
D．草木灰里由碳酸钾，溶液显碱性能改善土壤酸度，也是钾肥，故D正确；
故答案为：B。
2．某化学兴趣小组对卤素化合物进行了如下研究，根据实验操作和现象能得出相应结论且正确的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】C
【解析】A．AgNO3溶液过量，无法得出结论KSP(AgCl)>KSP(AgBr)，A错误；
B．氯水少量，和二价铁离子或者碘离子反应，生成三价铁离子或着碘单质都使溶液呈黄色，无法得到结论还原性Fe2+>I-，B错误；
C．加入少量ZnCl2固体溶液由蓝色变成粉红色，说明发生了如下反应：[CCl4]2-+ Zn2+⇌[ZnCl4]2-+ C2+，平衡正向进行，说明配离子的稳定性：[ZnCl4]2->[CCl4]2-，C正确；
D．澄清石灰水产生白色沉淀说明生成二氧化碳，可以证明盐酸酸性强于碳酸，但无法真得到结论非金属性Cl>C，D错误；
故选C。
3．已知常温下Ksp(CaCO3)=5.0×10-9，Ksp(PbCO3)=1.0×10-13。CaCO3的悬浊液中存在溶解平衡：CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)＋CO(aq) ΔH<0 ，改变下列条件c(Ca2＋)变化正确的是
A．加入少量Pb(NO3)2固体，c(Ca2＋) 不变 B．加入少量蒸馏水，c(Ca2+) 减小
C．加入少量盐酸，c(Ca2+) 增大D．适当升高温度，c(Ca2+) 增大
【答案】C
【解析】A．由Ksp可知，碳酸铅更难溶，加入少量Pb(NO3)2固体，使得碳酸钙沉淀向碳酸铅转化，CaCO3(s)⇌Ca2+(aq)＋CO2- 3(aq)正向移动，导致c(Ca2＋) 发生改变，A错误；
B．Ksp(CaCO3)为定值，CaCO3的悬浊液加入少量蒸馏水，CaCO3溶解平衡向右移动c(Ca2+) 不变，B错误；
C．加入少量盐酸，碳酸根离子和氢离子反应消耗碳酸根离子，导致平衡正向移动，c(Ca2+) 增大，C正确；
D．焓变小于零，则CaCO3溶解时会放出热量，当温度升高时，CaCO3溶解平衡向吸热的方向移动，即平衡向左移动，c(Ca2+) 会减小，D错误；
故选C。
4．化学与生活、生产密切相关，下列说法不合理的是
A．长征五号火箭使用液氧、液氢作推进剂，可避免环境污染
B．汽车尾气中采用催化转换技术，可提高有害气体的平衡转化率
C．盐碱地不利于农作物生长，通过施加适量的石膏可以降低土壤的碱性
D．氟化钠牙膏含有的能与牙釉质层生成更难溶的Ca5(PO4)3F，可预防龋齿
【答案】B
【解析】A．液氧与液氢反应生成水，不生成污染物，可避免环境污染，故A正确；
B．催化剂不能使平衡发生移动，不能改变平衡转化率，故B错误；
C．碱性土的特点是土壤溶液中含有碳酸钠和重碳酸钠，pH可达9以上。土壤黏重，通气性差，严重影响作物生长发育。石膏的主要成分为硫酸钙，可与土壤溶液中的碳酸钠和重碳酸钠作用，生成硫酸钠易溶于水，可通过灌溉洗盐，随水淋洗掉，从而消除耕层土壤的碱性，达到改良土壤的目的，故C正确；
D．Ksp[Ca5(PO4)3OH]＞Ksp[Ca5(PO4)3F]，可知Ca5(PO4)3F更难溶，则NaF能将Ca5(PO4)3OH转化为更难溶的Ca5(PO4)3F，减少龋齿的发生，故D正确；
故答案选B。
5．某温度时，可用K2S沉淀Cu2+、Zn2+、Mn2+三种离子(用M2+表示)，所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)的关系如图所示。下列说法正确的是
A．三种离子对应的硫化物中Ksp(CuS)最小，约为1×10-20
B．向MnS的悬浊液中加入少量水，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，c(S2-)增大
C．可用ZnS除去ZnCl2溶液中混有的少量杂质MnCl2
D．向浓度均为1×10-5ml/L的Cu2+、Zn2+、Mn2+混合溶液中逐滴加入1×10-4ml/L的Na2S溶液，Cu2+先沉淀
【答案】D
【解析】A．对于MS沉淀，溶度积常数为Ksp=c(M2+)c(S2-)，所以有lgc(M2+)=-lgc(S2-)+lgKsp，则三种离子对应的硫化物中Ksp(CuS)最小，约为1×10-35，A错误；
B．向MnS的悬浊液中加入少量水，仍可建立沉淀溶解平衡，溶液仍能达到饱和溶液，饱和溶液中c(S2-)是一定的，B错误；
C．Ksp(MnS)＞Ksp(ZnS)，同类型沉淀溶度积越大，溶解度越大，溶解度大的自发转化为溶解度小的，不能用ZnS除去ZnCl2溶液中混有的少量杂质MnCl2，C错误；
D．Ksp(MnS)＞Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，溶解度越小越优先形成，所以向浓度均为1×10-5 ml/L的Cu2+、Zn2+、Mn2+混合溶液中逐滴加入l×l0-4 ml•L-1的Na2S溶液，Cu2+最先沉淀，D正确；
故答案为：D。
6．下列说法正确的是
A．一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀很难实现
B．Ksp(Ag2CrO4)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
【答案】D
【解析】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，故A错误；
B．Ag2CrO4、AgCl 结构不同，不能根据Ksp大小之间判断Ag2CrO4、AgCl的溶解度大小，故B错误；
C．溶度积常数Ksp与温度有关，一般温度越高，溶解度越大，溶度积越大，但氢氧化钙的溶解度随着温度升高而降低，所以溶度积也变小，故C错误；
D．升高温度，某沉淀溶解平衡逆向移动，溶液中离子浓度减小，说明它的溶解度是减小的，Ksp也变小，故D正确；
选D。
7．下列有关化学用语的说法错误的是
A．用碳酸钠溶液浸泡锅炉水垢的原理：CaSO4(s)+CO2- 3(aq)⇌CaCO3(s)+SO2- 4(aq)
B．NaHS溶液水解离子方程式：HS-+H2O⇌H3O++S2-
C．硫酸氢钠在水中的电离方程式为：NaHSO4=Na++H++
D．防蛀剂ZnF2微溶于水，其溶解平衡表达式为：ZnF2(s)⇌Zn2+(aq)+2F-(aq)
【答案】B
【解析】A．用碳酸钠溶液浸泡锅炉水垢生成更难溶的碳酸钙，其原理：CaSO4(s)+CO2- 3(aq)⇌CaCO3(s)+SO2- 4(aq)，选项A正确；
B．溶液水解生成氢硫酸和氢氧根，其水解离子方程式：HS-+H2O⇌OH-+H2S，选项B错误；
C．硫酸氢钠在水中电离出钠离子、氢离子和硫酸根离子，电离方程式为：NaHSO4=Na++H++SO2- 4，选项C正确；
D．防蛀剂微溶于水，溶解生成锌离子和氟离子，其溶解平衡表达式为：ZnF2(s)⇌Zn2+(aq)+2F-(aq)，选项D正确；
答案选B。
8．草酸()存在于菠菜等蔬菜中，是一种二元弱酸。常温下，向某浓度的草酸溶液中逐滴滴入一定浓度的NaOH溶液，所得溶液中H2C2O4、HC2O- 4、C2O2- 4三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)用离子方程式说明Na2C2O4溶液显碱性的原因： 。
(2)NaHC2O4的水解平衡常数Kh= 。
(3)p点，溶液中C2(HC2O4−)c(C2O4−)·c(H2C2O4)= 。
(4)下列说法正确的是 (填标号)。
a．E、F、Q三点，水的电离程度最大的是Q点
b．E点存在：c(HC2O- 4)>c(H2C2O4)>c(Na+)>c(H+)
c．F点存在：c(Na+)+c(H+)=3c(HC2O- 4)+c(OH-)
(5)常温下，pH=3的H2C2O4溶液的物质的量浓度为c1，水电离出的c(H+)为c3；pH=3的HCl溶液的物质的量浓度为c2，水电离出的c(H+)为c4。
则c1 c2(填“>”“<”或“=”，下同)；c3 c4。
(6)某氯化镁溶液中混有氯化铁杂质，若溶液中c(Mg2+)=0.56ml/L，欲除尽杂质离子(离子浓度小于1×10-6ml/L)，需调节pH范围是 。[已知Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12、Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39]
【答案】(1)C2O2- 4+H2O⇌HC2O- 4+OH-
(2)1×10-12.8
(3)103
(4)ac
(5) > =
(6)3【解析】（1）草酸是弱酸，草酸根离子在水溶液中主要水解生成草酸根离子和氢氧根离子：C2O2- 4+H2O⇌HC2O- 4+OH-；
E点H2C2O4、HC2O- 4浓度相等，此时可以求出Ka1=c(HC2O4−)c(H+)c(H2C2O4)=c(H+)=10-12，NaHC2O4的水解平衡常数Kh=KWKa1=10−1410−1.2=10-12.8；
E点H2C2O4、HC2O- 4浓度相等，此时可以求出Ka1=c(HC2O4−)c(H+)c(H2C2O4)=c(H+)=10-12，同理F点可以求出Ka2=10-4.2，则p点，溶液中c2(HC2O4−)c(C2O4−)×c(H2C2O4)=c(HC2O4−)c(H+)c(H2C2O4)c(HC2O4−)c(H+)c(HC2O4−)=Ka1Ka2=10−1.210−4.2=103；
随着溶液中氢氧化钠的加入，溶质的变化：H2C2O4→H2C2O4、NaHC2O4→NaHC2O4→NaHC2O4、Na2C2O4→Na2C2O4，水的电离逐渐从抑制变为促进，因此E、F、Q三点，水的电离程度最大的是Q点，a正确；E点溶质为H2C2O4、NaHC2O4，溶液显酸性，由图可知c(HC2O- 4)=c(H2C2O4)，b错误；F点溶质为NaHC2O4、Na2C2O4，溶液中存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HC2O- 4)+c(OH-)，此时c(HC2O- 4)=c(C2O2- 4)，则c(Na+)+c(H+)=3c(HC2O- 4)+c(OH-)，c正确；
（5）草酸是弱酸，盐酸是强酸，等pH时弱酸浓度更大，c1＞c2，水的电离都受到抑制，pH相等则水电离出的氢离子浓度相等，c3=c4；
（6）欲除尽杂质离子则铁离子沉淀完全，氢氧根离子浓度的下限为c(OH-)=3KSP(Fe(OH)3c(Fe3+)ml/L=310−3910−6=10-11ml/L，此时氢离子浓度为c(H+)=10−1410−11ml/L=10-3ml/L，pH=3；镁离子不沉淀则氢氧根离子浓度的上限为c(OH-)=KSP(Mg(OH)2)c(Mg2+)=5.6×10−120.56ml/L=10-5.5ml/L，pOH=5.5，则pH=14-5.5=8.5；故pH的范围为3＜pH＜8.5。
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选项
实验目的
实验操作及现象
A
KSP(CuS)在2mL 0.1ml·L-1的Na2S溶液中先滴入几滴0.1ml·L-1ZnSO4溶液有白色沉淀生成，再滴入0.1ml·L-1CuSO4溶液，又出现黑色沉淀
B
证明FeCl3与KI之间是可逆反应
向1mL 0.1ml·L-1FeCl3溶液中滴加2mL 0.1ml·L-1KI溶液，充分反应，滴加几滴KSCN溶液后变为红色
C
探究浓度对反应速率的影响
向2支各盛有5mL不同浓度的NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液，观察实验现象
D
验证非金属性：S＞C
测定相同浓度的NaHSO3溶液与NaHCO3溶液的pH，后者较大
选项
实验操作
实验现象
结论
A
向5mL 1ml/L AgNO3溶液中先加几滴同浓度的NaCl溶液，再加几滴同浓度的NaBr溶液
先产生白色沉淀，后产生淡黄色沉淀
KSP(AgCl)>KSP(AgBr)
B
向2mL 0.1ml/L FeI2溶液中滴加少量氯水
溶液变为黄色
还原性：Fe2+>I-
C
将CCl2固体溶于水，加入浓盐酸后，再加入少量ZnCl2固体
溶液先由粉红色变为蓝色，再由蓝色变成粉红色(已知：[C(H2O)6]2+呈粉红色，[CCl4]2-呈蓝色，[ZnCl4]2-呈无色)
配离子的稳定性：
[ZnCl4]2->[CCl4]2-
D
将稀盐酸滴入碳酸氢钠溶液中，充分反应，再将产生的气体通入澄清石灰水中
生成白色沉淀
非金属性：Cl>C