人教版 (2019)选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡导学案及答案

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3.4.2 沉淀溶解平衡的应用
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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
一、沉淀的生成
1.调节pO法
如除去CuCl2溶液中的杂质FeCl3，可以向溶液中加入CuO，调节溶液的pO，使Fe3＋形成Fe(OO)3沉淀而除去。离子方程式为Fe3＋＋3O2OFe(OO)3＋3O＋、CuO＋2O＋===Cu2＋＋O2O。
2.沉淀剂法：
（1）工业废水中以Na2S沉淀剂，使废水中的某些金属离子Cu2＋、Og2-，离子方程式为S2-＋Cu2＋=CuS↓、S2-＋Og2-=OgS↓。
（2）沉淀剂的选择:利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生，其次沉淀生成的反应进行得越完全越好。如除去溶液中的Mg2+，用NaOO溶液比使用Na2CO3溶液好，原因是Mg(OO)2的溶解度比MgCO3的小。
【思考与讨论】p82参考答案：
（1）选择钡盐，因为Ksp(BaSO4)AgI>Ag2S。
②MgCl2溶液eq \(――――――――――→,\s\up11(加入NaOH（少量）),\s\d4( ))Mg(OH)2eq \(――――――→,\s\up11(加入FeCl3),\s\d4( ))Fe(OH)3，则溶解度：Mg(OH)2>Fe(OH)3。
3.沉淀转化的规律
①两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，沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。
②当两种沉淀的Ksp的大小相差不大时，溶解小也可以转化为溶解度稍大的沉淀，通过控制反应条件也能实现，如BaSO4(Ksp=1.1×10-10)用饱和Na2CO3溶液浸泡可部分转化为BaCO3(Ksp=2.58×10-9)。
③当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需要试剂离子浓度越小的越先沉淀，如果生成各种沉淀所需要试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离的目的。
4.沉淀转化的应用
①锅炉除垢：
水垢[CaSO4(s)] CaCO3(s) Ca2＋(aq)，即将CaSO4转化为易溶于酸的CaCO3，离子方程式为CaSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)===CaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)。
②矿物转化：
eq \a\vs4\al(原生铜的,硫化物) CuSO4溶液铜蓝(CuS)，即CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS，离子方程式为ZnS(s)＋Cu2＋(aq)===CuS(s)＋Zn2＋(aq)。
【易错提醒】（1）沉淀溶解平衡移动过程是固体溶解和析出的相互转化过程，属于物理变化，但遵循勒夏特列原理。
（2）沉淀溶解达到平衡时，再加入该难溶物对平衡无影响。
（3）用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5 ml·L－1时，沉淀已经完全。
（4）对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶物，不能直接根据Ksp的大小来确定其溶解能力的大小，需通过计算转化为溶解度。
四、沉淀溶解平衡图像
1．沉淀溶解平衡曲线
（1）溶度积曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度之间的关系曲线，以AgCl悬浊液为例，溶度积曲线如图：
①曲线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态，即Qc＝Ksp。
②曲线上方区域均为过饱和溶液，即Qc＞Ksp。
③曲线下方区域均为不饱和溶液，即Qc＜Ksp。
④升高温度，曲线向右上方平移。
（2）沉淀溶解平衡对数曲线
溶度积对数曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度对数值之间的关系曲线，以CdCO3饱和溶液为例，溶度积曲线如图：
①直线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态，即Qc＝Ksp。
②曲线上方区域均为不饱和溶液，即Qc＜Ksp。
③曲线下方区域均为过饱和溶液，即Qc＞Ksp。
④升高温度，直线向左下方平移。
2．沉淀滴定曲线
沉淀滴定曲线是沉淀滴定过程中构成难溶电解质的离子浓度与滴定剂加入量之间的关系曲线，以向10 mL 0.1 ml·L－1 CuSO4溶液中滴加0.1 ml·L－1的K2S溶液溶液为例，滴加过程中溶液中－lgc(Cu2＋)与K2S溶液体积(V)的关系曲线如图：
①曲线上任一点都代表平衡点，c(Cu2＋)·c(S2－)＝Ksp。
②滴定终点时(b点)为饱和CuS溶液，c(Cu2＋)＝c(S2－)。
③滴定终点以前线上点(如a点)，代表c(Cu2＋)＞c(S2－)；
滴定终点以后线上点(如c点)，代表c(Cu2＋)＜c(S2－)。
3．沉淀溶解平衡图像题的解题策略
第一步：明确图像中横、纵坐标的含义：横、纵坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步：理解图像中线上点、线外点的含义
（1）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Q＝Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线外。
（2）曲线上方区域的点均为饱和溶液与沉淀共存的体系，此时Q>Ksp。
（3）曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Q沉淀溶解平衡曲线对应的p(Zn2+)，即a点c(Zn2+)ZnS沉淀时对应的c(Zn2+)，即Ksp(MnS)>Ksp(ZnS)，因此MnS会与ZnCl2反应生成ZnS，B正确；C．向CuS悬浊液中加入少量水，平衡向溶解的方向移动，但是溶液仍为悬浊液的情况下，CuS悬浊液仍为饱和状态，且Ksp(CuS)不变，且饱和溶液中c(Cu2+)=c(S2-)，则c(S2-)不变，C错误；D．根据图示可知，MnS的Ksp(MnS)=10-15，CuS的Ksp(CuS)=10-35，CuS和MnS共存的悬浊液中，硫离子浓度相同，则，D正确；故答案选C。
【解题必备】沉淀溶解平衡图像题的解题策略
第一步：明确图像中横、纵坐标的含义
横、纵坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步：理解图像中线上点、线外点的含义
（1）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Q＝Ksp。在温度不变时，无论改变哪种离子的浓度，另一种离子的浓度只能在曲线上变化，不会出现在曲线外。
（2）曲线上方区域的点均为饱和溶液与沉淀共存的体系，此时Q>Ksp。
（3）曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时QKsp[Cu(OH)2]，故D项正确；故答案选B。
3．常温下，将0.025mlBaSO4粉末置于盛有蒸馏水的烧杯中形成1L悬浊液，然后向烧杯中加入Na2CO3固体(忽略溶液体积的变化)并充分搅拌，加入Na2CO3固体的过程中，溶液中几种离子的浓度变化曲线如图所示，下列说法中不正确的是
A．曲线MP表示的变化
B．BaSO4固体恰好完全溶解时，溶液中离子浓度关系为
C．BaSO4的Ksp为1×10-10
D．若要使反应正向进行，需满足
【答案】B
【解析】A．加入碳酸钠使硫酸钡转化为碳酸钡，那么溶液中的的浓度会逐渐增大，所以曲线MP表示的是，A项正确；B．BaSO4固体恰好完全溶解时，即恰好全部转化为BaCO3时，硫酸根离子浓度最大，溶液中离子浓度大小关系为c()>c()> c(Ba2+)>c(OH-)，B项错误；C．通过分析可知，Ksp(BaSO4)=10-10，C项正确；D．该反应的平衡常数表达式为：，当浓度熵Qc()+c(H2CO3)，A项正确；B．属于电解质，是强电解质，可以完全电离生成钙离子和硫酸根离子，B项错误；C．用Na2CO3溶液处理可以除去锅炉水垢中的CaSO4，是将CaSO4转化为更难溶的CaCO3，故有，C项错误；D．熟石膏的化学式为，CaSO4⋅2H2O是生石膏的化学式，D项错误；本题选A。
5．与沉淀溶解平衡无关的是
A．石灰岩溶洞中石笋的形成B．碘化银固体保存在棕色广口瓶中
C．用FeS除去废水中Cu2+、Hg2+D．误食可溶性钡盐用Na2SO4溶液解毒
【答案】B
【解析】A．石笋的主要成分是碳酸钙，其存在沉淀溶解平衡：，在一定条件下碳酸钙与水和二氧化碳反应生成能溶于水的碳酸氢钙，溶有碳酸氢钙的水在流动的过程中或滴落的时候，温度发生变化，可溶的碳酸氢钙分解生成了不溶的碳酸钙，于是就出现了不同形状的石笋和钟乳石。该过程中碳酸钙的溶解平衡逆向移动，故与难溶电解质的溶解平衡有关，故A不符合题意；B．碘化银是一种见光易分解的化学物质，将其保存在棕色广口瓶中的主要目的是为了避免光照引起的分解或变质，与沉淀溶解平衡无关，故B符合题意；C．用FeS除去废水中Cu2+、Hg2+，FeS转化为溶解度更小的CuS、HgS，与难溶电解质的溶解平衡有关，故C不符合题意；D．误将可溶性钡盐当作食盐食用时，若服用Na2SO4溶液，就会发生沉淀反应产生BaSO4沉淀，降低了人体内的Ba2+的浓度，从而达到解毒的目的，这与沉淀溶解平衡有关，故D不符合题意；故选B。
6．锅炉水垢中含有的常用溶液浸泡一段时间，放出浸泡液，再用稀盐酸处理。下列说法错误的是[已知，]
A．放出的浸泡液中存在
B．将稀盐酸换成同浓度稀硫酸达不到除水垢的目的
C．使用溶液浸泡的过程中，浸泡液pH下降
D．转化为的过程中，
【答案】D
【分析】锅炉水垢中含有的常用溶液浸泡一段时间，发生反应。
【解析】A．放出的浸泡液是CaCO3的饱和溶液，其中存在，A正确；B．将稀盐酸换成同浓度稀硫酸，则又会生成CaSO4，达不到除水垢的目的，B正确；C．使用溶液浸泡的过程中生成CaCO3和Na2SO4，浸泡液碱性降低，pH下降，C正确；D．转化为的过程中，溶液中和均达到饱和，有，D错误；故选D。
7．某温度下AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。pX=-lgc(X)，X可代表Ag+、Cl-、CrO。下列说法不正确的是
A．该温度下，Ksp(Ag2CrO4)=10-11.4
B．区域II存在AgCl沉淀
C．反应Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+CrO(aq)的平衡常数K=108.2
D．向NaCl和Na2CrO4均为0.1ml•L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液，先产生AgCl沉淀
【答案】B
【分析】利用b点坐标(10，0.7)可得Ksp(Ag2CrO4)===10-11.4，同理，利用a点坐标(2.8，7)可得Ksp(AgCl)===10-9.8。
【解析】A．该温度下，利用b点坐标(10，0.7)可得Ksp(Ag2CrO4)===10-11.4，A正确；B．区域II在AgCl曲线的上方，坐标是浓度的负对数，坐标值越大则浓度越小，故曲线上方各点的浓度积小于Ksp(AgCl)，则不存在AgCl沉淀，B不正确；C．反应Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)2AgCl(s)+CrO(aq)的平衡常数K==108.2，C正确；D．向NaCl和Na2CrO4均为0.1ml•L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液，产生沉淀时最低Ag+浓度分别是和，则先产生AgCl沉淀，D正确；故选B。
8．沉淀的生成及转化在实际生产中有重要作用。部分难溶电解质的溶度积见下表(均为数据，单位省略)。
利用作为沉淀剂除去某工业废水中的部分流程如图所示。
（1）结合化学用语，从平衡移动角度解释可用除去的原因： 。
（2）可使（1）中平衡发生移动所需的最小浓度 。
（3）处理含浓度为的该废水至合格(浓度小于)最少所需的质量是 mg。
（4）已知，。现将浓度为溶液与溶液等体积混合，则生成沉淀所需溶液的最小浓度为 。
【答案】（1）由于，加入Pb2+时发生反应：，c(S2-)减小，使平衡右移，FeS溶解，转化为沉淀
（2）10-19 （3）0.88 （4）
【解析】（1）由于，加入Pb2+时发生反应：，c(S2-)减小，使平衡右移，FeS溶解，转化为沉淀。
（2）由可知，FeS的饱和溶液中c(S2-)==10-9ml/L，若S2-和Pb2+结合成PbS沉淀，则所需c(Pb2+)最小浓度为=10-19ml/L。
（3）根据沉淀转化反应，含浓度为的该废水至合格，即浓度小于，所需的质量。
（4）将浓度为溶液与溶液等体积混合，则c()=10-4ml/L，根据可知，生成沉淀时等体积混合的溶液中Ba2+的最小浓度为，则所需溶液的最小浓度为=ml/L。1.了解沉淀的生成、溶解与转化。能结合实例说明pO调控的沉淀生成、溶解与转化等在 工农业生产和科学研究中的重要作用。
2.能综合运用离子反应和沉淀溶解平衡理论，分析和解决生产、生活中有关沉淀溶解平衡 的实际问题。
重点:沉淀溶解、生成及转化的基本原理(条件、方法、实质)。
难点:沉淀转化的应用。
实验装置
实验原理
氢氯化镁难溶于水，但与酸反应，溶于酸性溶液。NO4C1水解显酸性，能溶解氢氯化镁。Mg(OO)2+2O+=Mg2++O2O，Mg(OO)2+2NO4+=Mg2++2NO3•O2O
实验用品
蒸馏水、盐酸、氯化铵溶液、氢氯化镁固体；试管、胶头滴管
实验步骤
分别向三支试管盛有少量Mg(OO)2固体的试管中分别滴加适量蒸馏水、盐酸和氯化铵溶液，充分振荡，观察并记录现象
实验现象
氢氯化镁中加入蒸馏水沉淀量无明显减少；氢氯化镁中加入盐酸溶液，沉淀迅速完全溶解，得无色溶液；氢氯化镁中加入氯化铵溶液，沉淀完全溶解，得无色溶液。
实验结论
氢氯化镁溶于酸和酸性溶液。
实验说明
在含有难溶物氢氯化镁的溶液中存在溶解平衡，加入酸或酸性溶液能促进沉淀的溶解。加入能与沉淀溶解所产生的离子发生反应的试剂，生成挥发性物质或弱电解质而使溶解平衡向溶解的方向移动。
实验装置
实验原理
Ag++Cl=AgCl↓，AgCl+I-=AgI+Cl-，2AgI+S2-==Ag2S+2I-
实验用品
0.1ml/LAgNO3溶液、0.1ml/LNaCl溶液、0.1ml/LKI溶液、0.1ml/LNa2S溶液；试管、滴管。
实验步骤
①向盛有2mL0.1ml/LNaCl溶液的试管中滴加2滴0.1ml/LAgNO3溶液，观察并记录现象。
②振荡试管，然后向其中滴加4滴0.1ml/LKI溶液，观察并记录现象。
③振荡试管，然后再向其中滴加8滴0.1ml/LNa2S溶液，观察并记录现象。
实验现象
①NaCl溶液和AgNO3溶液混合产生白色沉淀。②向所得固液混合物中滴加KI溶液，沉淀颜色逐渐变成黄色。③再向所得固液混合物中滴加Na2S溶液，沉淀颜色逐渐变成黑色。
实验结论
①溶解度由小到小的顺序为：AgCl>AgI>Ag2S[或Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)，因沉淀类型不同通常不能比较Ksp(AgCl)、Ksp(AgI)与Ksp(Ag2S)的小小]。②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀，且两者差别越小，转化越容易。
实验说明
利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度小小时，与少个沉淀均相关的离子(如Ag+)不能过量。
实验装置
实验原理
Mg2++2OO-=Mg(OO)2↓，3Mg(OO)2+2Fe3+=3Mg2++2Fe(OO)3
实验用品
0.1ml/LMgCl2溶液、0.1ml/LFeCl3溶液、2ml/LNaOO溶液；试管、量筒、胶头滴管。
实验步骤
（1）向盛有2mL0.1ml/LMgCl2溶液的试管中滴加2〜4滴2ml/LNaOO溶液，观察并记录现象。
（2）向上述试管中滴加4滴0.1ml/L FeCl3溶液，静置，观察并记录现象。
实验现象
MgCl2溶液中加入NaOO得到白色沉淀，再加入FeCl3后，沉淀逐渐变为红褐色。
实验结论
①溶解度由小到小的顺序为：Mg(OO)2>Fe(OO)3(因沉淀类型不同通常不能比较两者Ksp的小小)。
②溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小的沉淀，且两者差别越小，转化越容易。
实验说明
利用沉淀的转化探究沉淀的溶解度小小时，与少个沉淀均相关的离子(如OO-)不能过量。
序号
实验操作
实验现象
I
有白色沉淀生成，振荡后迅速溶解，得到无色清液(该清液若放置一段时间，无明显变化)，该现象一直持续到加入1.5mLAgNO3溶液时；超过1.5mL后，产生少量白色沉淀，立即变为棕黄色，最终变为黑色；滴加完毕，静置，得到黑色沉淀，上层清液pH=5
II
有白色沉淀生成，立即变为棕黄色，充分振荡后得到棕黄色清液，有丁达尔现象。
物质
颜色
白
淡黄
黄
黑
约为
约为
约为
约为