第3章 第4节 沉淀溶解平衡（讲义word）-【勤径学升】2024-2025学年高中化学选择性必修1同步练测（人教版2019）

第四节　沉淀溶解平衡 学习目标 核心素养 1．能描述沉淀溶解平衡，知道沉淀溶解平衡的特征。 2．根据化学平衡理论，分析影响溶解平衡的因素。 3．运用化学平衡理论分析沉淀的生成、溶解、转化的实质，并会解决生产生活中的实际问题。 4．知道离子积和溶度积的概念及关系，并能判断溶解平衡进行的方向。 1．变化观念与平衡思想：运用化学平衡移动原理分析外界条件对溶解平衡的影响，形成物质变化需要一定条件、并遵循一定规律的变化观念。 2．科学态度与社会责任：通过沉淀的生成、溶解、转化在生产生活和科学研究中的应用，认识化学对人类社会发展的重大贡献，并能解释生产生活中的实际问题。 [对应学生用书第68页] 一、难溶电解质的沉淀溶解平衡 1．沉淀溶解平衡 (1)平衡建立 以生成AgCl沉淀后的反应体系为例：有三种粒子在反应体系中共存：Ag＋(aq)＋Cl－(aq) AgCl(s)。从固体溶解和沉淀生成的角度分析，AgCl在溶液中存在两个过程： ①溶解：在水分子作用下，少量Ag＋和Cl－脱离AgCl的表面进入水中； ②沉淀：溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl的表面析出。 (2)概念 在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，得到AgCl的饱和溶液，即建立下列动态平衡：AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，人们把这种平衡称为沉淀溶解平衡。 2．溶度积常数(Ksp) (1)表示方法 沉淀溶解平衡也存在平衡常数，称为溶度积常数，简称溶度积，用沉淀溶解产生离子的浓度幂之积来表示。例如，AgCl、Ag2S的溶度积常数分别为Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)，Ksp(Ag2S)＝c2(Ag＋)·c(S2－)。 (2)影响因素 ①Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。相同温度下，Ksp越大，难溶电解质的溶解性越强； ②对于同一难溶电解质来说，Ksp只与温度有关。 (3)具体应用 根据某温度下难溶电解质的溶度积与该溶液中离子积(Q)的相对大小，可以判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况。 ①当Q>Ksp，溶液达到过饱和状态，溶液中有沉淀析出； ②当Q＝Ksp，沉淀与溶解处于平衡状态，二者的速率相等； ③当Q<Ksp，溶液未饱和，溶液无沉淀析出。 1．某温度下硫酸钡与水组成的混合物中加入少量硫酸钠固体，下列说法错误的是(　　) A．BaSO4的电离程度减小 B．BaSO4溶解的量减小 C．c(Ba2＋)与c(SO)的乘积不变 D．溶液的导电能力增强 解析　硫酸钡在溶液中完全电离，则加入硫酸钠后，硫酸钡的电离程度不变，仍然为100%，A错误；加入硫酸钠后，溶液中硫酸根离子浓度增大，溶解平衡向着逆向移动，导致硫酸钡的溶解的量减小，B正确；c(Ba2＋)与c(SO)的乘积为溶度积，由于温度不变，则硫酸钡的溶度积不变，C正确；加入硫酸钠后，溶液中离子浓度增大，则溶液的导电性增强，D正确。 答案　A 二、沉淀溶解平衡的应用 1．沉淀的生成 (1)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)方法 2．沉淀的溶解 (1)原理：根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，不断地移去平衡体系中相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。 (2)方法 3．沉淀的转化 (1)沉淀转化实验 ①难溶性银盐之间的转化 步骤 现象 白色沉淀 黄色沉淀 黑色沉淀 化学 方程 式 NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3↓ AgCl＋KI===AgI＋KCl 2AgI＋Na2S===Ag2S＋2NaI ②Mg(OH)2与Fe(OH)3之间的转化 步骤 现象 产生白色沉淀 产生的白色沉淀 逐渐变为红褐色沉淀 化学方 程式 MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl 3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2 (2)沉淀转化的实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现，两种沉淀的溶解度差别越大，转化越容易。 (3)沉淀转化的应用 ①锅炉除水垢 水垢[含CaSO4(s)]CaCO3(g)Ca2＋(aq) ②自然界中矿物的转化 原生铜的硫化物 CuSO4溶液―→铜蓝(CuS) 涉及反应：CuSO4＋ZnS===CuS＋ZnSO4、 CuSO4＋PbS===CuS＋PbSO4。 2．已知：Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，在有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液，产生的实验现象是(　　) A．固体逐渐溶解，最后消失 B．固体由白色变为黑色 C．固体颜色变化但质量不变 D．固体逐渐增多，但颜色不变 解析　ZnS和CuS的阴、阳离子个数比为1∶1，且Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，可得ZnS溶解度大于CuS，因此在ZnS饱和溶液中加CuSO4会使ZnS沉淀转化生成黑色CuS沉淀。 答案　B [对应学生用书第70页] 要点一　沉淀溶解平衡的影响因素及应用 1．升高温度，所有的沉淀溶解平衡都向溶解方向移动吗？ 提示：升高温度，多数沉淀溶解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。 2．溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀，而溶解度小的沉淀不能向溶解度大的沉淀转化，这种认识对吗？ 提示：不对。只要离子积Qc>Ksp，溶解度小的沉淀也可以转化为溶解度大的沉淀。 3．水垢的主要成分为什么是CaCO3和Mg(OH)2，而不是CaCO3和MgCO3? 提示：天然水中含有Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2等钙盐和镁盐，煮沸时二者均可分解生成CaCO3和MgCO3，由于Mg(OH)2比MgCO3更难溶，MgCO3就与CO水解生成的OH－结合生成更难溶的Mg(OH)2。 1．影响沉淀溶解平衡的因素 2．沉淀溶解平衡的应用 (1)沉淀的生成 在难溶电解质溶液中，若相关离子积(Qc)大于溶度积常数(Ksp)，就会有沉淀生成。因此，要使溶液析出沉淀或要使沉淀得更完全，使其离子积大于溶度积，即Qc>Ksp。 (2)沉淀的溶解 ①沉淀溶解的必要条件是溶液中离子积(Qc)小于溶度积(Ksp)。因此，降低溶液中的离子浓度，使离子积小于其溶度积，就可使沉淀溶解，即Qc<Ksp； ②沉淀溶解的方法 ⅰ.加入适当试剂，使难溶物溶液中离子生成弱电解质； ⅱ.加入适当氧化剂或还原剂，与溶液中某种离子发生氧化还原反应； ⅲ.加入适当试剂，与溶液中某种离子结合生成配合物。 (3)沉淀的转化 ①沉淀的转化的实质就是溶解平衡的移动。一般来说，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质； ②一般情况下，溶解度相对较大的物质易转化为溶解度相对较小的物质，即Ksp大的沉淀可以向Ksp小的沉淀转化； ③两种同类难溶强电解质的Ksp相差不大时，通过控制离子浓度，Ksp小的沉淀也可以向Ksp大的沉淀转化。 [例1]　已知Ca(OH)2饱和溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)　ΔH<0。下列有关该平衡体系的说法正确的是(　　) ①升高温度，平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度 ③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液 ④恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高 ⑤给溶液加热，溶液的pH升高 ⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增大 ⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变 A．①⑥　　　　　　　　 B．①⑥⑦ C．②③④⑥ D．①②⑥⑦ [解析]　Ca(OH2)溶解过程放热，升高温度，平衡逆向移动，①正确；②会生成CaCO3，使Ca2＋浓度减小，错误；要除去Ca2＋，应把Ca2＋转化为更难溶的CaCO3，③错误；恒温下Ksp不变，加入CaO后，溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液，pH不变，④错误；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH降低，⑤错误；加入Na2CO3溶液，平衡向右移动，Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体，固体质量增加，⑥正确；加入NaOH固体平衡向左移动，Ca(OH)2固体质量增加，⑦错误。 [答案]　A 1．锅炉水垢是一种安全隐患，除去水垢中的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。下列说法不正确的是(　　) A．CaCO3的溶解度小于CaSO4 B．沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动 C．沉淀转化的难易与溶解度差别的大小无关 D．CaSO4到CaCO3的沉淀转化中并存着两个沉淀溶解平衡 解析　沉淀转化的方向是难溶物向更难溶的方向转化，所以沉淀的溶解度差别越大，越易转化，C选项错误。 答案　C 要点二　溶度积及其应用 1．同温条件下，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，这种认识对吗？ 提示：不对，对于同类型物质而言，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，如AgCl>AgBr>AgI；而对于不同类型的物质，则不能直接比较，如Ksp (AgCl)＝1.8×10－10，Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶，需转化为溶解度进行比较。 2．已知在Ca3(PO4)2的饱和溶液中c(Ca2＋)＝2.0×10－6 mol·L－1，c(PO)＝1.58×10－6 mol·L－1，则Ca3(PO4)2的Ksp是多少？ 提示：Ca3(PO4)2的Ksp＝c3(Ca2＋)·c2(PO)＝(2.0×10－6)3×(1.58×10－6)2≈2.0×10－29。 1．比较难溶电解质在水中的溶解能力 2．判断给定条件下沉淀能否生成或溶解 判断依据 结论 Q>Ksp 溶液过饱和，有沉淀析出 Q＝Ksp 溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态 Q<Ksp 溶液未饱和，可以继续溶解 3.有关溶度积(Ksp)的计算 (1)已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝ mol·L－1。 (2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10a mol· L－1。 (3)计算反应的平衡常数，如对于反应Cu2＋(aq)＋MnS(s) CuS(s)＋Mn2＋(aq)，Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp (CuS)＝c(Cu2＋) ·c(S2－)，而平衡常数K＝＝。 4．沉淀溶解平衡曲线解读 (1)沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，曲线上任一点都表示饱和溶液；曲线上方的任一点均表示过饱和溶液，此时有沉淀析出；曲线下方的任一点均表示不饱和溶液，可以继续溶解溶质。 (2)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，不会出现在曲线外的点上。 (3)溶液在蒸发时，离子浓度的变化分两种情况：①原溶液不饱和时，离子浓度要增大都增大；②原溶液饱和时，离子浓度都不变。 (4)溶度积(Ksp)只是温度的函数，与溶液中溶质的离子浓度无关；在同一曲线上的点，溶度积(Ksp)相同。 [例2]　(襄阳南漳二中高二月考)如图所示，有T1、T2两种温度下两条BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线，在T1温度下，下列说法不正确的是(　　) A．加入Na2SO4可使溶液由a点变到b点 B．在T1曲线上方区域(不含曲线)任意一点时，均有BaSO4沉淀生成 C．蒸发溶剂可能使溶液由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含 a、b) D．升温可使溶液由b点变为d点 解析　硫酸钡溶液中存在着溶解平衡，a点在平衡曲线上，加入Na2SO4，会增大c(SO)，平衡左移，c(Ba2＋)应降低，A正确；在曲线上方区域(不含曲线)任意一点时，Qc＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，B正确；d点时溶液不饱和，蒸发溶剂水，c(SO)、c(Ba2＋)均增大，所以可能使溶液变饱和、由d点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)，故C正确；升高温度，促进溶解平衡右移，c(SO)、c(Ba2＋)均增大，不会使溶液由b点变为d点，D错误。故选D。 答案　D 2．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？________(选填“是”或“否”)。10－5 mol· L－1时可视为沉淀完全；Ksp(CaCO3)＝4.96 (2)25 ℃时，Mg(OH)2饱和溶液________(选填“能”或“不能”)使石蕊溶液变蓝色。(已知Ksp＝4.0×10－12，lg 5＝0.7) (3)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，该浓缩液中主要含有I－、Cl－等离子。取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为________。[已知Ksp(AgCl)＝1．8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17] (4)在Cl－和CrO浓度都是0.100 mol·L－1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略体积改变)时，AgCl和Ag2CrO4中________先沉淀，当Ag2CrO4开始沉淀时，溶液中c(Cl－)＝____________mol·L－1。[Ksp(AgCl)＝1．8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12] 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Mg2＋的物质的量浓度为x，则4x3＝4.0×10－12，x＝1.0× 10－4 mol·L－1，c(OH－)＝2.0×10－4 mol·L－1，c(H＋)＝ mol·L－1＝5×10－11 mol· L－1，pH＝－lg (5×10－11)＝11－lg 5＝10.3，所以能使石蕊溶液变蓝色。 (3)当AgCl开始沉淀时，溶液中＝＝＝≈4.7×10－7。 (4)AgCl开始沉淀所需c(Ag＋)＝＝ mol·L－1＝1．8×10－9 mol· L－1，Ag2CrO4开始沉淀所需c(Ag＋)＝＝ mol·L－1≈9.5× 10－6 mol·L－1，因此，AgCl先沉淀。当Ag2CrO4开始沉淀时：c(Ag＋)＝9.5×10－6 mol·L－1，此时，c(Cl－)＝＝ mol·L－1≈1.9×10－5 mol·L－1。 答案　(1)是　(2)能　(3)4.7×10－7 (4)AgCl　1.9×10－5 [对应学生用书第72页] 1．(辽宁沈阳重点高中郊联体高二期中)在一定温度下，Mg(OH)2固体在水溶液中达到沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2＋)不变，可采取的措施是(　　) A．加 MgSO4固体 B．加盐酸 C．加NaOH固体 D．加水 解析　Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加MgSO4固体，c(Mg2＋)变大，该沉淀溶解平衡逆移，Mg(OH)2固体增多；加盐酸使该沉淀溶解平衡正移，Mg(OH)2固体减少， c(Mg2＋)变大；加NaOH固体使该沉淀溶解平衡逆移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变小；加水使该沉淀溶解平衡正移，Mg(OH)2固体减少，温度不变，Ksp不变，c(Mg2＋)不变。故选D。 答案　D 2．(黑龙江牡丹江高二期中)已 知：Ksp＝1.8×10－11，Ksp＝2.2×10－20，向浓度均为0.01 mol·L－1的Cu2＋和 Mg2＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，下列说法正确的是(　　) A．较先出现的沉淀是Mg(OH)2 B．两种离子开始沉淀时，Cu2＋所需溶液的pH较大 C．当两种沉淀共存时，说明溶液中完全不存在Cu2＋、Mg2＋ D．当两种沉淀共存时，溶液中≈8.2×108 解析　Cu(OH)2与Mg(OH)2为相同类型的难溶性盐，且Ksp＜Ksp，因此向浓度相等的Mg2＋和Cu2＋混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，Cu(OH)2先沉淀，A项错误；由于Ksp＜Ksp，因此相同浓度的Mg2＋和Cu2＋形成沉淀时，Cu2＋需要的OH－浓度较小，即所需溶液的pH较小，B项错误；两种沉淀共存，但溶液中依然存在Mg(OH)2和Cu(OH)2的沉淀溶解平衡，溶液中存在Mg2＋和Cu2＋，C项错误；沉淀共存时，＝＝≈8.2×108，D项正确。 答案　D 3．如图所示是碳酸钙(CaCO3)在25 ℃和100 ℃两种情况下，在水中的溶解平衡曲线。下列有关说法正确的是(　　) A．CaCO3(s) Ca2＋(aq)＋CO(aq)　 ΔH<0 B．a、b、c、d四点对应的溶度积Ksp相等 C．温度不变，蒸发水，可使溶液由a点变到c点 D．25 ℃时，CaCO3的Ksp ＝2.8×10－9 解析　沉淀溶解平衡是吸热过程，故A错误；在25 ℃时，b、c两点在曲线上，对应的溶度积Ksp相等，a点对应的溶液是不饱和溶液，d点对应的溶液是过饱和溶液，故B错误；a点对应的溶液是不饱和溶液，对a点的碳酸钙溶液恒温蒸发水，溶液中离子浓度均增大，故C错误；25 ℃时，c点表示CaCO3在溶液中刚好达到饱和，则Ksp＝2.0×10－5×1.4× 10－4＝2.8×10－9，故D正确。 答案　D 4．(1)粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2＋。 ①在提纯时为了除去Fe2＋，常加入合适氧化剂，使Fe2＋氧化为Fe3＋，下列物质最好选用的是________； A．KMnO4　　　　　　　 B．H2O2 C．氯水 D．HNO3 ②然后再加入适当物质调整溶液至pH＝4，使Fe3＋转化为Fe(OH)3，调整溶液pH可选用下列中的________。 A．NaOH B．NH3·H2O C．CuO D．Cu(OH)2 (2)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________________________。已知25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。 (3)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，当两种沉淀共存时，＝________。已知Ksp(AgBr)＝5.4×10－13，Ksp(AgCl)＝2.0×1010。 解析　(1)①四个选项中的物质均能将Fe2＋氧化成Fe3＋，但只有H2O2的还原产物为H2O，不引入新的杂质。②加入CuO或Cu(OH)2时既不引入新的杂质，同时能消耗Fe3＋水解生成的H＋，从而促进Fe3＋完全水解为Fe(OH)3而除去。(2)由于Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2]，所以先生成Cu(OH)2沉淀。(3)所谓沉淀共存，就是AgCl、AgBr都有，即AgCl(s)＋Br－(aq) AgBr(s)＋Cl－(aq)这个反应达到平衡，所以＝＝＝2.7×10－3。 答案　(1)①B　②CD　(2)Cu(OH)2　Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH　(3)2.7×10－3 学科网（北京）股份有限公司 $$