2019版高考化学一轮精选教师用书苏教专用：专题85第四单元　沉淀溶解平衡

第四单元　沉淀溶解平衡

1．了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。　2.理解溶度积(Ksp)的含义，能进行相关的计算。
　沉淀溶解平衡

[知识梳理]
1．含义
在一定温度下的水溶液中，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即建立了溶解平衡状态。
2．建立过程
固体溶质溶液中的溶质

3．特征

4．影响因素
(1)内因
难溶电解质本身的性质，这是决定因素。
(2)外因
以AgCl悬浊液中AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH＞0为例：
外界条件
移动方向
平衡后
c(Ag＋)
平衡后
c(Cl－)
Ksp
升高温度
正向
增大
增大
增大
加少量水
稀释
正向
不变
不变
不变
加入少量
AgNO3
逆向
增大
减小
不变
通入HCl
逆向
减小
增大
不变
通入H2S
正向
减小
增大
不变
5.溶度积——沉淀溶解平衡常数
(1)概念
在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，离子浓度的幂之积。
(2)表达式
对于沉淀溶解平衡：MmNn(s)mMn＋(aq)＋nNm－(aq)，Ksp＝cm(Mn＋)·cn(Nm－)，式中的浓度是平衡浓度。
(3)意义
反映了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的数值越大，说明难溶电解质在水中的溶解能力越强。
(4)影响因素
在一定温度下，溶度积是一个常数，只受温度影响，不受溶液中物质浓度的影响。
6．浓度商
(1)表达式：MmNn(s)mMn＋(aq)＋nNm－(aq)，Qc＝cm(Mn＋)·cn(Nm－)，式中的浓度是任意时刻的浓度。
(2)应用：判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解。

[自我检测]
判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，溶液中各种离子的溶解(或沉淀)速率都相等。(　　)
②难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，增加难溶电解质的量，平衡向溶解方向移动。(　　)
③向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液，SO沉淀完全，溶液中只含Ba2＋、Na＋和Cl－，不含SO。(　　)
④Ksp小的物质其溶解能力一定比Ksp大的物质的溶解能力小。(　　)
⑤为减少洗涤过程中固体的损失，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。(　　)
⑥洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好。(　　)
(2)对于平衡体系：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)　ΔHKsp(AgI)，C对；加热煮沸暂时硬水，生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀，由于CaCO3和Mg(OH)2在水中存在溶解平衡，所以不可能完全除去其中的Ca2＋和Mg2＋，D错。
2．下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是(　　)
A．在AgCl的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，Ksp(AgCl)增大
B．在CaCO3的沉淀溶解平衡体系中，加入稀盐酸，平衡不移动
C．可直接根据Ksp的数值大小比较难溶物在水中的溶解度大小
D．25 ℃时，Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)，向AgCl悬浊液中加入KBr固体，有淡黄色沉淀生成
解析：选D。Ksp的大小只与温度有关，A项错误；CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，加入稀盐酸，CO与H＋反应，导致溶解平衡正向移动，B项错误；只有比较相同温度下、相同组成形式的难溶电解质的Ksp的数值大小，才可比较难溶物在水中的溶解度大小，C项错误。
　溶度积的相关计算
3．(2017·高考全国卷Ⅲ，13，6分)在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl－会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去Cl－。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是(　　)

A．Ksp(CuCl)的数量级为10－7
B．除Cl－反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl
C．加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好
D．2Cu＋===Cu2＋＋Cu平衡常数很大，反应趋于完全
解析：选C。由题图可知，当c(Cu＋)＝10－2 mol·L－1时，c(Cl－)约为10－4.75 mol·L－1，则Ksp(CuCl)＝c(Cu＋)·c(Cl－)的数量级为10－7，A项正确；根据题目信息可知B项正确；Cu、Cu2＋是按一定物质的量之比反应的，并不是加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好，C项错误；由题图可知，交点处c(Cu＋)＝c(Cu2＋)≈10－6 mol·L－1，则2Cu＋===Cu2＋＋Cu的平衡常数K＝≈106，该平衡常数很大，因而反应趋于完全，D项正确。
4．根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题：
(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤，若测得滤液中c(CO)＝10－3 mol·L－1，则Ca2＋是否沉淀完全？________(填“是”或“否”)。[已知c(Ca2＋)≤10－5 mol·L－1时可视为沉淀完全；Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9]
(2)已知25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12；酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下：
pH
＜8.0
8.0～9.6
＞9.6
颜色
黄色
绿色
蓝色
25 ℃时，在Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液的颜色为______________。
(3)向50 mL 0.018 mol·L－1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 mol·L－1的盐酸，生成沉淀，反应后剩余Cl－1.0×10－4 mol。已知该温度下AgCl的Ksp＝1.0×10－10，忽略溶液的体积变化。如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 mL 0.001 mol·L－1的盐酸，是否有白色沉淀生成？________(填“是”或“否”)，理由是_______________________________________。
解析：(1)根据Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(CO)＝4.96×10－9，得c(Ca2＋)＝ mol·L－1＝4.96×10－6 mol·L－1＜10－5 mol·L－1，可视为沉淀完全。
(2)设Mg(OH)2饱和溶液中c(OH－)为x mol·L－1，则 0.5x3＝5.6×10－12，x＝2.24×10－4，c(H＋)＝4.46×10－11 mol·L－1，pH＝10.35，溶液为蓝色。
答案：(1)是　(2)蓝色　(3)否　因为加入的盐酸中c(Cl－)和反应后所得溶液中的c(Cl－)相同，c(Cl－)没有改变，c(Ag＋)变小，所以Qc＝c(Ag＋)·c(Cl－)＜Ksp(AgCl)，没有沉淀产生

(1)沉淀溶解平衡是化学平衡的一种，沉淀溶解平衡的移动也同样遵循勒夏特列原理。
(2)复分解反应总是向着某些离子浓度减小的方向进行，若生成难溶电解质，则向着生成溶度积较小的难溶电解质的方向进行。
　沉淀溶解平衡的应用

[知识梳理]
一、沉淀的生成
1．应用：可利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
2．方法
方法
实例
反应的离子方程式
调节
pH法
用Cu(OH)2、CuO等除去CuCl2中的FeCl3
Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，
Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
沉淀
剂法
以Na2S、H2S等作沉淀剂除去污水中的Cu2＋等重金属离子
H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋
二、沉淀的溶解
1．酸溶解法，如CaCO3溶于盐酸，离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。
2．盐溶解法，如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为Mg(OH)2＋2NHMg2＋＋2NH3·H2O。
三、沉淀的转化
1．实质：沉淀溶解平衡的移动。
2．特征
(1)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。
(2)沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。
3．应用
(1)锅炉除垢
将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为CaSO4＋COCaCO3＋SO__。
(2)矿物转化
用饱和Na2CO3处理重晶石(BaSO4)制备可溶性钡盐的离子方程式为BaSO4＋COBaCO3＋SO、BaCO3＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑。
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度。(　　)
(2)在一定条件下，溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。(　　)
(3)常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小。(　　)
(4)溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高，Ksp 一定增大。(　　)
(5)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：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√
2．试用平衡移动原理解释下列事实：
(1)BaCO3不溶于水，为什么不能作钡餐？
(2)CaCO3难溶于稀H2SO4，却能溶于醋酸中。
(3)分别用等体积的蒸馏水和0.01 mol·L－1的盐酸洗涤AgCl沉淀，用水洗涤造成的AgCl的损失大于用稀盐酸洗涤的损失量。
答案：(1)BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO(aq)，胃液中的盐酸电离出的H＋与BaCO3产生的CO结合生成CO2和H2O，破坏了BaCO3的溶解平衡，c(Ba2＋)增大，会引起人体中毒。
(2)CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，在稀H2SO4中，因为生成的CaSO4溶解度较小，会附在CaCO3的表面，阻止平衡的右移。醋酸钙易溶于水，当醋酸电离出H＋与CO结合生成CO2和H2O时，CaCO3的溶解平衡右移。
(3)用水洗涤AgCl，AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)平衡右移，AgCl的质量减少，用盐酸洗涤AgCl，c(Cl－)较大，会使平衡左移，AgCl减少的质量要小些。

(1)难溶电解质的溶解平衡也是动态平衡，通过改变外界条件可以使平衡发生移动——溶液中的离子转化为沉淀、沉淀转化为溶液中的离子或一种沉淀向另一种沉淀转化。
(2)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 mol·L－1时，沉淀已经完全。

　(1)[2017·高考全国卷Ⅰ，27(5)]若滤液中c(Mg2＋)＝0.02 mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？列式计算。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24。
(2)[2016·高考全国卷Ⅰ，27(3)]在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl－，利用Ag＋与CrO生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl－恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10－5mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)为________________mol·L－1，此时溶液中c(CrO)等于__________________mol·L－1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10－12和2.0×10－10)。
[解析]　(1)考查溶度积计算以及判断沉淀是否生成。分两步计算：①计算铁离子完全沉淀时磷酸根离子浓度。c(Fe3＋)·c(PO)＝Ksp(FePO4)，c(PO)＝ mol·L－1＝1.3×10－17 mol·L－1。②混合后，溶液中镁离子浓度为c(Mg2＋)＝0.01 mol·L－1，c3(Mg2＋)·c2(PO)＝0.013×(1.3×10－17)2＝1.7×10－40Ksp，有沉淀析出。比较Ksp，AgBr、AgCl同类型，溶解度：AgBr。故溶解度顺序为AgBra>d>c
C．a>d>c>b D．a>b>d>c
(2)已知298 K时，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，上述条件下，溶液b中的SO浓度为________mol·L－1，溶液c中Ba2＋的浓度为________mol·L－1。
(3)某同学取同样体积的溶液b和溶液d直接混合，则混合液的pH为________(设混合液的体积为混合前两溶液的体积之和)。
解析：(1)SO会抑制BaSO4的溶解，所以c(SO)越大，c(Ba2＋)越小。(2)由于c(Ba2＋)·c(SO)＝1.1×10－10，所以溶液b中c(SO)＝ mol·L－1＝5.5×10－10mol·L－1，溶液c中c(Ba2＋)＝ mol·L－1＝2.2×10－10 mol·L－1。(3)溶液b、d混合后发生反应：Ba(OH)2＋H2SO4===BaSO4↓＋2H2O，由题意知Ba(OH)2过量，溶液中OH－的浓度为×2＝0.1 mol·L－1，c(H＋)＝＝1×10－13 mol·L－1，pH＝13。
答案：(1)B　(2)5.5×10－10　2.2×10－10　(3)13
11．请按要求回答下列问题：
(1)已知25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，
Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。在25 ℃下，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______________沉淀(填化学式)，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为________(忽略溶液体积变化，已知lg 2.4＝0.4，lg 7.7＝0.9)。
(3)已知25 ℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，则将AgCl放在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]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝________。
解析：(1)因为Ksp[Cu(OH)2]”“＝”或“