第四单元 沉淀溶解平衡 第2课时（同步讲义）化学苏教版2019选择性必修1

专题3 水溶液中的离子反应 第四单元 沉淀溶解平衡 第2课时 沉淀溶解平衡原理的应用 教学目标 1．能通过简单计算判断沉淀的生成和溶解，能从理论上解释发生沉淀转化现象。 2．能运用沉淀溶解平衡原理解释生产、生活中的实际问题。 重点和难点 重点：沉淀的生成和溶解的判断。 难点：沉淀溶解平衡在生产生活中的应用。 ◆知识点一 沉淀的溶解和生成 1．沉淀的溶解 (1)根据溶度积规则，当Qc<Ksp时，沉淀溶解平衡就向溶解的方向进行。因此，使沉淀溶解的总原则就是设法使离子浓度减小，使之满足Qc<Ksp。 根据沉淀溶解平衡原理，如果加入与溶液中的离子反应的物质，使平衡向溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。如常用强酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。 (2)实例：BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？ 原因是BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸)，反应原理为BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO(aq)，CO＋2H＋===CO2↑＋H2O，胃酸消耗CO，使溶液中c(CO)降低，从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，c(Ba2＋)增大引起人体重金属中毒。 2．沉淀溶解的应用 (1)酸碱溶解法 对于可溶于酸的沉淀，加入酸将沉淀溶解。 例如：难溶于水的CaCO3沉淀可溶于盐酸中：CaCO3Ca2++CO32-，加入盐酸，H+与CO32-反应，CO32-+2H+===CO2↑+H2O，使沉淀溶解平衡正向移动。 类似可以用强酸溶解的难溶电解质还有BaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。 (2)盐溶解法 弱碱盐的溶液水解呈酸性，可以将一些难溶物用弱碱盐溶解： 例如：Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液：Mg(OH)2Mg2++2OH-，当加入NH4Cl溶液时，NH4++OH-NH3·H2O，使c(OH-)减小，使沉淀溶解平衡正向移动，直至沉淀完全溶解。 总反应式为：Mg(OH)2+2NH4Cl===MgCl2+2NH3·H2O。 3．沉淀的生成 (1)根据溶度积规则，当Qc>Ksp时，沉淀溶解平衡就向生成沉淀的方向进行。因此，使沉淀生成的总原则就是增大离子浓度，使之满足Qc>Ksp。 根据沉淀溶解平衡原理，如果加入与溶液中相同的离子，使平衡向生成沉淀的方向移动，就可以生成沉淀。 (2) 实例：可溶性钡盐(如BaCl2等)当作食盐食用，会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？ 中毒后服用Na2SO4溶液(5.0%)洗胃，此时SO与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2＋对人体的毒害。 4．沉淀生成应用 (1)调节pH法： 如除去氯化铵溶液中的氯化铁杂质的方法。 加入氨水，调节pH至3~4，Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2O === Fe(OH)3↓＋3NH。 (2)加沉淀剂法： 如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。 ①用H2S除去Cu2＋：H2S＋Cu2＋=== CuS↓＋2H＋。 ②用Na2S除去Hg2＋：Hg2＋＋S2－=== HgS↓。 即学即练 1．(1)如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0%的硫酸钠溶液给患者洗胃。离子反应为Ba2＋＋SO===BaSO4↓。 (2)以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。 a．通入H2S除去Cu2＋的离子方程式：H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。 b．加入Na2S除去Hg2＋的离子方程式：Hg2＋＋S2－===HgS↓。 (3)除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋，可向溶液中加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，调节pH到3～4，Fe3＋就会全部转化为Fe(OH)3沉淀除去。 2．试利用平衡移动原理解释下列事实： (1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中。 FeS(s)Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，加入稀盐酸后，S2－＋2H＋===H2S↑，破坏了FeS的溶解平衡，使上述平衡向正反应方向移动，故FeS溶解 (2)分别用等体积的蒸馏水和0.010 mol·L－1硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤造成的损失量。 BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)，用水洗涤使BaSO4的溶解平衡向正反应方向移动，造成BaSO4的损失；而用H2SO4洗涤，H2SO4===2H＋＋SO，SO的存在抑制了BaSO4的溶解，故BaSO4的损失量少 解析　根据勒夏特列原理，如使平衡向溶解的方向移动，则促进溶解，反之固体量增加。 3．BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？ 因为BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸)，反应原理为BaCO3(s)Ba2＋＋CO、CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。可见，胃酸消耗CO，使溶液中c(CO)降低，从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，c(Ba2＋)增大引起人体重金属中毒。 4．已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。如果某溶液中分别含有0.1mol·L-1的Fe3+和Cu2+。分别计算Fe3+和Cu2+开始沉淀和完全沉淀时的pH。（当离子浓度为1×10-5mol·L-1时，认为该离子完全沉淀） 答案 Fe3+开始沉淀，必须满足c(Fe3+)·c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3]，将c(Fe3+)= 0.1mol·L-1代入，计算可得c(OH-)=7.4×10-13 mol·L-1，计算pH=1.9，即pH=1.9时，Fe3+开始沉淀；Fe3+完全沉淀，必须满足c(Fe3+)·c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3]，将c(Fe3+)= 1.0×10-5mol·L-1代入，计算可得c(OH-)=1.6×10-11 mol·L-1，计算pH=3.2，即pH=3.2时，Fe3+完全沉淀。 用同样的方法，计算可得Cu2+开始沉淀的pH为4.7，完全沉淀的pH为6.7。 ◆知识点二 沉淀的转化 1．沉淀转化的过程探究 (1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化 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 实验结论 (1)AgCl沉淀可转化为AgI沉淀 (2)AgI沉淀又可转化为Ag2S沉淀 (2)理论分析 ①根据溶解度数据可知三种沉淀溶解能力从大到小的顺序是AgCl＞AgI＞Ag2S。 ②向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中的Ag＋和I－结合生成了更难溶解的AgI，溶液中Ag＋浓度减小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移动，最终AgCl完全转化为AgI。 AgI转化为Ag2S的原理相同。 ③沉淀的转化示意图 ④沉淀转化的离子方程式： AgCl(s)＋I－AgI(s)＋Cl－；2AgI(s)＋S2－Ag2S(s)＋2I－。 2．沉淀的转化 (1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。 (2)沉淀转化的条件：溶液中的离子浓度幂之积大于Ksp。 ①一般来说，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，沉淀转化越容易。 ②控制反应条件，也可使溶解能力相对较弱的物质转化为溶解能力相对较强的物质。 3．沉淀转化的应用实例分析 (1)锅炉除垢 CaCO3(s)Ca2＋(aq) ①由于CaCO3的溶解能力小于CaSO4，用碳酸钠溶液很容易将水垢中的CaSO4转化为疏松、易溶于酸的CaCO3沉淀，离子方程式为CaSO4(s)＋COCaCO3(s)＋SO。 ②H＋与碳酸钙电离的CO结合生成CO2脱离固体，使碳酸钙溶解，离子方程式为CaCO3(s)＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。 (2)重晶石转化为可溶性钡盐 BaCO3(s)Ba2＋(aq) ①虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水，由于饱和Na2CO3溶液中的CO浓度较大，BaSO4电离出的Ba2＋ 仍有部分能与CO结合形成BaCO3沉淀。 用饱和Na2CO3溶液多次重复处理，可使大部分BaSO4转化为BaCO3，离子方程式为BaSO4(s)＋COBaCO3(s)＋SO。 ②用盐酸溶解碳酸钡，可使Ba2＋转入溶液中，离子方程式为BaCO3(s)＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑。 (3)物质的提纯——除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋ 由于Fe(OH)3的溶解度比Cu(OH)2小得多，调节溶液的pH至3～4时，Cu2＋留在溶液中， Fe3＋水解生成Fe(OH)3而析出，达到除去Fe3＋的目的。 (4)铜蓝矿的形成过程 原生铜的硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝) 生成铜蓝的有关化学方程式：ZnS(s)＋CuSO4CuS(s)＋ZnSO4，PbS(s)＋CuSO4CuS(s)＋PbSO4。 4．沉淀转化在生产和科研中的实际应用 从一种沉淀可以转化为另一种沉淀，沉淀转化的条件是新生成的沉淀的溶解度越小，转化就越容易；沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的定向移动。 (1)工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。 FeS除去Hg2＋的离子方程式为：FeS(s)＋Hg2＋(aq)HgS(s)＋Fe2＋(aq) (2)在分析化学中常用饱和Na2CO3溶液，将难溶强酸盐BaSO4转化为难溶弱酸盐BaCO3，然后用强酸溶解，使阳离子进入溶液。 BaSO4转化为BaCO3反应的离子方程式为：BaSO4(s)＋CO(aq)BaCO3(s)＋SO(aq) (3)硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，水垢的形成过程涉及到沉淀转化。 加热硬水时，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2分别分解生成CaCO3、MgCO3。但MgCO3又水解生成更难溶的Mg(OH)2，MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。故水垢的主要成分不是CaCO3、MgCO3，而是CaCO3、Mg(OH)2。 即学即练 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)向AgCl沉淀中加入KI溶液，沉淀颜色转变成黄色沉淀，是由于Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)(√) (2)所谓沉淀完全就是用沉淀剂将溶液中的某一离子除尽(×) (3)沉淀转化可用勒夏特列原理解释(√) (4)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的(×) 2．牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的作用，其主要成分为Ca5(PO4)3(OH)(羟基磷灰石), 它是一种难溶电解质，Ksp＝2.5×10－59；氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]是一种更难溶的电解质。 (1)解释吃糖后不刷牙容易形成蛀牙的原因。 存在沉淀溶解平衡：Ca5(PO4)3(OH)(s)5Ca2＋＋3PO＋OH－，糖分解产生的有机酸能中和OH－，使平衡向溶解方向移动，加速牙齿腐蚀。 (2)请解释含氟牙膏使牙齿变坚固的原因并写出此反应的离子方程式。 F－与难溶于水的羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]反应生成更难溶且耐酸的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，覆盖在牙齿表面，抵抗H＋的侵袭；Ca5(PO4)3(OH)(s)＋F－Ca5(PO4)3F(s)＋OH－。 3．已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。向BaSO4中加入Na2CO3溶液，一段时间后达到平衡状态。 (1)写出有关的离子方程式：_____________________________。 (2)计算该反应的平衡常数K=_________。 (3)讨论BaSO4能转化为BaCO3的条件是什么？ 答案 (1)BaSO4+CO32-BaCO3+SO42- (2)K= ==0.042 (3)要使BaSO4转化为BaCO3，则必须满足c(CO32-)>24c(SO42-)，在BaSO4饱和溶液中，c(SO42-)≈1.0×10-5mol·L-1，故当c(CO32-)>2.4×10-4 mol·L-1时，BaSO4转化为BaCO3。 3．将足量的ZnS粉末加入到10 mL 0.001 mol·L－1的CuSO4溶液中，是否有CuS沉淀生成？请通过计算后回答。 已知：Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(CuS)＝6.3×10－36。 提示：在ZnS沉淀溶解平衡体系中产生的硫离子浓度为c(S2－)＝＝≈1.26×10－12 Q(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)＝1.0×10－3×1.26×10－12＝1.26×10－15 因为Q(CuS)>Ksp(CuS)，所以ZnS沉淀会转化为CuS沉淀。 一、沉淀的溶解和生成 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CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依据三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．沉淀的溶解 沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应，生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水)，使平衡向沉淀溶解的方向移动，使沉淀溶解的常用方法主要有： 方法 实例 原理(反应方程式) 酸溶解 CaCO3可溶于盐酸 CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O 盐溶解 Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液 Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O 配位溶解 AgCl溶于氨水 AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O 氧化还原溶解 不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸 3Ag2S＋8HNO36AgNO3＋3S＋2NO↑＋4H2O 实践应用 1．某pH＝1的ZnCl2和HCl的混合溶液中含有FeCl3杂质，为了除去FeCl3杂质，需将溶液调至pH＝4。在调节溶液pH时，应选用的试剂是(　　) A．NaOH B．ZnO C．ZnSO4 D．Fe2O3 答案 B 解析 溶液中含有FeCl3杂质，将溶液调至pH＝4，可使Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀而除去，注意不能引入新的杂质，可加入ZnO和酸反应调节溶液pH，使铁离子全部沉淀。 2．除去NaCl中的FeCl3需加入的试剂是(　　) A．NaOH B．石灰水 C．铜片 D．氨水 答案 A 解析 在除去FeCl3时，不能引入新的杂质离子。 3．(1)工业废水中常含有一定量的Cr2O和CrO，会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)，常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝10－32，要使c(Cr3＋)降低为10－5 mol·L－1，溶液的pH应调至_______。 (2)向0.10 mol·L－1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色Cu(OH)2沉淀生成，当溶液的pH＝8时，c(Cu2＋)＝___________mol·L－1(已知Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)。若在0.10 mol·L－1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H＋浓度为_______mol·L－1。 答案 (1)5 (2) 2.2×10－8　0.20 解析　(1)由于Ksp[Cr(OH)3]＝c(Cr3＋)·c3(OH－)＝10－32，则有c(OH－)＝＝ mol·L－1＝10－9 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1＝10－5 mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg10－5＝5。 (2)pH＝8时c(OH－)＝10－6 mol·L－1，由Cu(OH)2的溶度积常数可知：Ksp＝2.2×10－20＝10－12×c(Cu2＋)，得c(Cu2＋)＝2.2×10－8 mol·L－1；使Cu2＋完全沉淀为CuS，已知c(Cu2＋)＝0.10 mol·L－1，根据反应关系式Cu2＋～2H＋可得，c(H＋)＝0.20 mol·L－1。 二、沉淀的转化 (1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。 (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。 实践应用 1．我国《生活饮用水卫生标准》中规定生活饮用水中镉的排放量不超过0.005 mg·L－1。处理含镉废水可采用化学沉淀法。试回答下列问题： (1)磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式为Ksp＝__________________ 。 (2)一定温度下，CdCO3的Ksp＝4.0×10－12，Cd(OH)2的Ksp＝3.2×10－14，那么它们在水中的溶解量________较大。 (3)向某含镉废水中加入Na2S，当S2－浓度达到7.9×10－8 mol·L－1时，废水中Cd2＋的浓度为______ mol·L－1 [已知：Ksp(CdS)＝7.9×10－27，Ar(Cd)＝112]，此时是否符合生活饮用水卫生标准？_______ (填“是”或“否”)。 答案　(1)c3(Cd2＋)·c2(PO)　(2)Cd(OH)2　(3)1.0×10－19　是 解析　(1)磷酸镉沉淀溶解平衡方程式为Cd3(PO4)2(s)3Cd2＋(aq)＋2PO(aq)，Ksp＝c3(Cd2＋)·c2(PO)。(2)当CdCO3达到沉淀溶解平衡时有CdCO3(s)Cd2＋(aq)＋CO(aq)，则此时溶液中c(Cd2＋)＝2×10－6mol·L－1，当Cd(OH)2达到沉淀溶解平衡时有Cd(OH)2(s)Cd2＋(aq)＋2OH－(aq)，则c(Cd2＋)＝2×10－5 mol·L－1，据此推出在水中的溶解量较大的是Cd(OH)2。 (3)向某含镉废水中加入Na2S，当S2－浓度达到7.9×10－8 mol·L－1时，溶液中c(Cd2＋)＝＝1.0×10－19 mol·L－1，则废水中Cd2＋的含量为1.0×10－19×112×103 mg·L－1＝1.12×10－14mg·L－1＜0.005 mg·L－1，因此符合生活饮用水卫生标准。 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 答案 B 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。 3．工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9，Ksp(CaSO4)＝7.1×10－5]，下列说法错误的是(　　) A．升高温度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大 B．沉淀转化的离子方程式为CO(aq)＋CaSO4(s)===CaCO3(s)＋SO(aq) C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3 g D．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝1.43×104 答案 C 解析 升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw增大，Na2CO3水解平衡正向移动，c(OH－)增大，故A项正确；沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质，故B项正确；由c(CO)＝c(Ca2＋)＝＝7.0×10－5 mol·L－1，设溶液为1 L，则＝，解得S＝7.0×10－4 g，该条件下CaCO3的溶解度约为7.0×10－4 g，故C错误；CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝＝1.43×104，故D项正确。 考点一 沉淀溶解平衡原理在工业生产中的应用 【例1】以软锰矿(主要成分为MnO2，含少量铁的氧化物)制备高纯MnCO3。流程如图： (1)酸溶还原时，MnO2发生反应的离子方程式为　　　  　　　　。  (2)在常温下，已知：Ksp[Mn(OH)2]=2×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39。工业上，当某离子浓度小于1×10-6 mol·L-1时，认为该离子已除净。氧化后所得溶液中c(Mn2+)=0.2 mol·L-1，为使溶液中Fe3+除净，调节pH的范围应为　　　 　　。  答案　(1)MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O　(2)3≤pH<8 解析　(2)当Fe3+除净时，c(OH-)== mol·L-1=1×10-11 mol·L-1，则pH=3；当锰离子开始沉淀时，c(OH-)== mol·L-1=10-6 mol·L-1，pH=8。 解题要点 沉淀溶解平衡在物质转化中的应用 (1)pH控制 使某种或几种金属离子转化为氢氧化物沉淀，而目标离子不生成沉淀，以达到分离的目的(常利用题给金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH信息，选择pH范围，使杂质离子以氢氧化物形式沉淀出来)。 (2)加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)； ②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀； ③加入氟化钠，除去Ca2+、Mg2+。 (3)加入氧化剂（或还原剂） ①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子[如把Fe2+氧化成Fe3+，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去] 。 【变式1-1】(1)已知：室温下，Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－37.4，Ksp[Mn(OH)2]＝2×10－13。某溶液中c(Mn2＋)＝0.2mol/L，其中含有一定量的Fe3＋，欲使溶液中Fe3＋完全除去[c(Fe3＋)<10－5mol/L]，需控制溶液pH的范围是____________。 (2)向含有Ca2＋、Mg2＋的某MnSO4溶液(pH约为5)中加入NH4F溶液，让溶液中的Ca2＋、Mg2＋形成氟化物沉淀。若沉淀后上层清液中c(F－)＝0.05mol/L，则＝____________[Ksp(MgF2)＝5×10－11，Ksp(CaF2)＝5×10－9]。 (3)已知：Ksp(FeS)＝6.5×10－18，Ksp[Fe(OH)2]＝5.0×10－17；H2S电离常数分别为Ka1＝1.1×10－7、Ka2＝1.3×10－13。在弱酸性溶液中，反应FeS＋H＋Fe2＋＋HS－的平衡常数K的数值为____________。 答案 (1)3.2～8.0　(2)100　(3)5×10－5 解析 (1)根据Ksp[Mn(OH)2]＝2×10－13，c(Mn2＋)＝0.2mol/L，计算Mn2＋开始沉淀时溶液的pH：c(OH－)＝ mol/L＝10－6 mol/L，pOH＝6，pH＝8。根据Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－37.4、完全沉淀时c(Fe3＋)<10－5mol/L，计算Fe3＋完全沉淀时溶液的pH：c(OH－)＝ mol/L＝10－10.8 mol/L，pOH＝10.8，pH＝3.2。所以“除铁”过程需控制溶液pH的范围是3.2～8.0。(2)＝＝＝100。(3)反应FeS＋H＋Fe2＋＋HS－的平衡常数K＝＝＝＝＝5×10－5。 【变式1-2】工业上制取CuCl2的生产流程如下： 请结合下表数据，回答问题： 物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 溶度积(25 ℃) 8.0×10－16 2.2×10－20 4.0×10－38 完全沉淀时的pH范围 ≥9.6 ≥6.4 3～4 (1)在溶液A中加入NaClO的目的是_______________________________________。 (2)在溶液B中加入CuO的作用是_________________________________________。 (3)操作a的目的是_________________________________。 (4)在Cu(OH)2中加入盐酸使Cu(OH)2转化为CuCl2，采用稍过量盐酸和低温蒸干的目的是 ________________________________________________________________________。 答案　(1)将Fe2＋氧化为Fe3＋，使后续分离更加完全 (2)调节溶液的pH为3～4，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀　(3)洗涤Cu(OH)2表面的可溶性杂质　(4)抑制Cu2＋的水解 解析　(2)溶液B呈酸性，加入的CuO可以与酸反应，提高溶液的pH，当溶液的pH为3～4时，Fe3＋就会以Fe(OH)3的形式沉淀出来。(4)CuCl2溶液在蒸发结晶过程中会发生水解：Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋，加入稍过量盐酸和采用低温蒸干可抑制Cu2＋水解，从而得到较高纯度的产品。 基础达标 1．为了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌的条件下加入一种过量的试剂，充分反应后静置、过滤。这种试剂是(　　) A．氨水 B．氢氧化镁固体 C．碳酸钠固体 D．氢氧化钠溶液 答案　B 解析　A项，氨水和Mg2＋、Fe3＋都能反应生成沉淀；B项，加入过量氢氧化镁固体，发生反应Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O，消耗氢离子，促进Fe3＋水解生成氢氧化铁沉淀；C项，加入碳酸钠固体，Mg2＋、Fe3＋都和CO反应生成沉淀； D项，加入氢氧化钠溶液，Mg2＋、Fe3＋都能生成氢氧化物沉淀。 2．下列现象未涉及到沉淀溶解平衡的是(　　) A．相同温度下，AgCl在水中的溶解度大于在氯化钠溶液中的溶解度 B．浓FeCl3溶液滴入沸水加热形成红褐色液体 C．自然界地表层原生铜矿变成CuSO4溶液向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS) D．医院里不用碳酸钡，而用硫酸钡作为“钡餐” 答案　B 解析　A项，氯离子浓度越大，氯化银的溶解度越小，则相同温度下，AgCl在水中的溶解度大于在氯化钠溶液中的溶解度，与沉淀溶解平衡有关；B项，浓FeCl3溶液滴入沸水加热形成红褐色透明液体属于氢氧化铁胶体，与沉淀溶解平衡无关；C项，沉淀容易向更难溶的方向转化，所以自然界地表层原生铜矿变成CuSO4溶液向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)，与沉淀溶解平衡有关；D项，由于胃酸的酸性较强(pH为0.9～1.5)，如果服下碳酸钡，H＋可与CO反应生成二氧化碳和水使溶解平衡BaCO3(s) Ba2＋(aq)＋CO (aq)向右移动，使Ba2＋浓度增大而引起人体中毒，而胃酸不能溶解BaSO4，Ba2＋的浓度可以保持在安全浓度标准以下，因此硫酸钡可用作“钡餐”，与沉淀溶解平衡有关。 3．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是(　　) A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度 B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性 C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓ D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应 答案 D 解析 沉淀转化的实质是溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀，PbS转变为铜蓝(CuS)，说明CuS的溶解度小于PbS的溶解度；原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝也应该具有还原性，因为硫元素处于最低价态－2价；CuSO4与ZnS反应的离子方程式应该是Cu2＋＋ZnS===CuS＋Zn2＋，这是一个复分解反应；自然界地表层原生铜的硫化物被氧化的过程是氧化还原反应，故只有D正确。 4．已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25 ℃)如下： 难溶电解质 ZnS CuS HgS Ksp 1.6×10－24 6.3×10－36 1.6×10－52 向100 mL含Zn2＋、Cu2＋和Hg2＋浓度均为0.01 mol/L的溶液中逐滴加入0.001 mol/L的Na2S溶液，下列说法正确的是(　　) A．Zn2＋先沉淀 B．Cu2＋先沉淀 C．Hg2＋先沉淀 D．同时沉淀 答案　C 解析　向Zn2＋、Cu2＋和Hg2＋浓度均为0.01 mol/L的溶液中逐滴加入0.001 mol/L的Na2S溶液，当溶液中离子开始沉淀时，溶液中c(金属离子)×c(S2－)＝Ksp，Ksp越小的难溶物最先生成，Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)>Ksp(HgS)，因此Hg2＋先沉淀。 5．某同学在研究氢氧化镁性质的过程中观察到如下现象： 下列说法正确的是(　　) A．将试管①放在暗处用激光笔照射，液体中会产生一条光亮的通路 B．试管①溶液中c(OH－)等于试管③溶液中c(OH－) C．试管③溶液变红的原因是氢氧化镁的沉淀溶解平衡逆向移动 D．试管①、③的溶液中均有c(Mg2＋)·c2(OH－)＝Ksp[Mg(OH)2] 答案　D 解析　试管①是浊液，不能发生丁达尔效应，A错误；试管①中含氢氧化镁，试管③中含氢氧化镁、氯化镁，氯化镁的存在会使氢氧化镁的溶解平衡逆向移动，则c(OH－)：试管③＜试管①，B错误；试管③中溶液又变红是氢氧化镁的沉淀溶解平衡正向移动，C错误；试管①、③的溶液中均有c(Mg2＋)·c2(OH－)＝Ksp[Mg(OH)2]，D正确。 6．下列化学原理的应用，主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是(　　) ①Al(OH)3具有两性 ②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒 ③蛋壳能溶于食醋 ④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡能 A．②③④　　 B．①②③ C．①③④ D．①②③④ 答案 D 解析 ①H＋＋AlO＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－，加强酸或强碱分别使上述平衡向碱式电离或酸式电离方向移动；②因能形成更难溶解的BaSO4而解毒；③CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，加入CH3COOH，与CO反应，使平衡正向移动；④BaCO3能溶于胃酸，而BaSO4不能。 7．工业上向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，而后用盐酸去除。下列叙述不正确的是(　　) A．温度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大 B．沉淀转化的离子方程式为CO (aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO(aq) C．盐酸溶液中，CaCO3的溶解性大于CaSO4 D．Na2CO3溶液遇CO2后，阴离子浓度均减小 答案　D 解析　A项，温度升高，Kw增大，温度升高促进碳酸钠溶液水解，c(OH－)增大，A正确；B项，加入碳酸钠溶液，把硫酸钙转化为碳酸钙：CO (aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO(aq)，B正确；C项，因为碳酸钙与盐酸反应，而硫酸钙不与盐酸反应，所以在盐酸溶液中碳酸钙的溶解性大于硫酸钙，C正确；D项，根据CO＋CO2＋H2O===2HCO知，阴离子HCO的浓度增大，D错误。 8．25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表： 物质 AgCl AgBr AgI Ag2S 颜色 白 淡黄 黄 黑 Ksp 1.8×10－10 7.7×10－13 1.5×10－16 1.8×10－50 下列叙述不正确的是(　　) A．向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 mol·L－1 KI溶液，有黄色沉淀产生 B．25 ℃时，AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag＋的浓度相同 C．25 ℃，AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同 D．在5 mL 1.8×10－6 mol·L－1 NaCl溶液中，加入1滴(20滴约为1 mL)1×10－3 mol·L－1 AgNO3溶液，不能产生白色沉淀 答案 B 解析 由Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)可知，A项正确；由四种物质的溶度积常数计算可知，其饱和水溶液中c(Ag＋)的大小关系为AgCl＞AgBr＞AgI＞Ag2S，B项错误；由于溶度积常数与温度有关，温度不变其值不变，C项正确；加入一滴硝酸银溶液后，c(Cl－)可认为保持不变，即 c(Cl－)＝1.8×10－6 mol·L－1，而AgNO3溶液相当于稀释100倍，故c(Ag＋)＝1×10－5 mol·L－1，c(Cl－)·c(Ag＋)＝1.8×10－11＜Ksp(AgCl)，故没有沉淀生成，D项正确。 9．已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确的是(　　) A．25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大 B．25 ℃时，向Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大 C．25 ℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L－1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小 D．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2 答案　B 解析　A项，Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀，Ksp[Mg(OH)2]<Ksp(MgF2)，说明饱和Mg(OH)2溶液中的c(Mg2＋)更小；B项，Mg(OH)2(s)Mg2＋＋2OH－，NH与OH－反应而使平衡右移，c(Mg2＋)增大；C项，Ksp只与温度有关；D项，Ksp[Mg(OH)2]与Ksp(MgF2)数量级接近，若F－浓度足够大，Mg(OH)2也能转化为MgF2。 10．要使工业废水中的重金属Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下： 化合物 PbSO4 PbCO3 PbS 溶解度/g 1.03×10－4 1.81×10－7 1.84×10－14 由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为(　　) A．硫化物 B．硫酸盐 C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可 答案　A 解析　要将Pb2＋沉淀，就要形成溶解度最小的物质，由表中数据可知，PbS的溶解度最小，故选用的沉淀剂最好为硫化物。 11．已知在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到80 ℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法可行的是(　　) A．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4～5 B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀 C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为4～5 D．加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe 答案　A 解析　根据题干信息，通入Cl2可将Fe2＋先转化为Fe3＋，再转化为Fe(OH)3而除去，A项正确；在酸性溶液中H2S与Fe2＋不反应，而H2S与Cu2＋反应生成CuS沉淀，B项错误；通入NH3会引入新的杂质离子NH，C项错误；由金属的活动性Fe＞Cu知，D项错误。 12．工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，Ksp(CaSO4)＝9×10－6]，下列说法错误的是(　　) A．升高温度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大 B．沉淀转化的离子方程式为CO＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3 g D．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝9×104 答案　C 解析　升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw增大，Na2CO3的水解平衡正向移动，c(OH－)增大，故A项正确；沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质，故B项正确；由Ksp(CaCO3)可知饱和CaCO3溶液的浓度为1×10－5 mol·L－1,100 mL饱和CaCO3溶液中含有CaCO3的质量为1×10－4 g，溶解度约为1×10－4 g，故C项错误；CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝＝9×104，故D项正确。 综合应用 13．为研究沉淀的生成及其转化，某小组进行如下实验。关于该实验的分析不正确的是(　　) A．①浊液中存在平衡：AgSCN(s)Ag＋(aq)＋SCN－(aq) B．②中颜色变化说明上层清液中含有SCN－ C．③中颜色变化说明有AgI生成 D．该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶 答案　D 解析　0.01 mol·L－1 AgNO3溶液中加入0.005 mol·L－1 KSCN溶液，产生白色沉淀AgSCN，该沉淀在溶液中存在溶解平衡：AgSCN(s)Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，A正确；取①上层清液加入2 mol·L－1 Fe(NO3)3溶液，溶液变成红色，说明有Fe(SCN)3生成，从而推知上层清液中含有SCN－，B正确；①中余下浊液中加入2 mol·L－1 KI溶液，产生黄色沉淀，该沉淀应为AgI，C正确；①中反应后AgNO3溶液有剩余，则余下浊液中除含有AgSCN外，还有AgNO3，再加入2 mL 2 mol·L－1 KI溶液生成AgI沉淀，不能说明AgSCN转化为AgI，故不能证明AgI比AgSCN更难溶，D错误。 14．已知表数据： 物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 Ksp(25 ℃) 8.0×10－16 2.2×10－20 4.0×10－38 完全沉淀时的pH 9.6 6.4 3.4 对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法，不正确的是(　　) A．向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀 B．该溶液中c(SO)∶[c(Cu2＋)＋c(Fe2＋)＋c(Fe3＋)]>5∶4 C．向该溶液中加入适量氯水，并调节pH到3.4后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液 D．在pH＝5的溶液中Fe3＋不能大量存在 答案　C 解析　从表格中可以看出，Fe(OH)3的Ksp是最小的，所以它最先出现沉淀，A正确；因为Cu2＋、Fe2＋、 Fe3＋对应的碱全是弱碱，所以这三种离子在溶液中都会发生水解，因此它们的物质的量会减少，B正确；加入氯水，可以把亚铁离子全氧化成三价，但它的还原产物Cl－肯定还在溶液中，而且在调节pH时加入的试剂也会在溶液中有所保留，所以得到的溶液中不可能只含CuSO4一种溶质，C错误；在pH＝5的溶液中c(H＋)＝10－5 mol/L，c(OH－)＝＝10－9 mol·L－1，c(Fe3＋)＝ mol/L＝4×10－11 mol/L，Fe3＋不能大量存在，D正确。 15．实验：①0.1 mol·L－1 AgNO3溶液和0.1 mol·L－1 NaCl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c； ②向滤液b中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，出现浑浊； ③向沉淀c中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，沉淀变为黄色。 下列分析不正确的是(　　) A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) B．滤液b中不含有Ag＋ C．③中颜色变化说明AgCl转化为AgI D．实验可以证明AgI比AgCl更难溶 答案 B 解析 A．向二者恰好反应后的滤液b中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液出现碘化银沉淀，则说明浊液a中存在沉淀溶解平衡，A正确。B．向滤液b中加入0.1 mol·L－1 KI 溶液，出现浑浊，则说明b中含有Ag＋，B错误。C．③中颜色变化是沉淀进行了转化，即AgCl转化为AgI，C正确。D．因AgCl沉淀能转化为AgI沉淀，所以Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)，AgI更难溶，D正确。 16．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L－1)如图所示。 (1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是__________________。 (2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH________。 A．＜1　　　B．＝4左右　　　C．＞6 (3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是___________________________________________________________。 (4)已知一些难溶物的溶度积常数如下表： 物质 FeS MnS CuS Ksp 1.59×10－19 4.65×10－14 1.3×10－35 物质 PbS HgS ZnS Ksp 3.4×10－28 6.4×10－33 1.6×10－24 为除去某工业废水中含有的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的________。 A．NaOH　　　　B．FeS　　　C．Na2S 答案 (1)Cu2＋　(2)B　(3)不能　Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小　(4)B 解析 (1)由图可知，在pH＝3时溶液中不会出现Cu(OH)2沉淀，铜元素以Cu2＋形式存在。 (2)要除去Fe3＋的同时必须保证Cu2＋不能沉淀，因此pH应保持在4左右。 (3)从图示关系可看出，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，不能通过调节溶液pH而除去Ni(NO3)2溶液中的Co2＋。 (4)要使三种离子生成沉淀，最好选择难溶于水的FeS，使三种杂质离子转化为更难溶解的金属硫化物沉淀，同时又不会引入其他离子。 拓展培优 17．已知：常温下，Ksp(NiCO3)＝1.4×10－7，Ksp(PbCO3)＝1.4×10－13，则向浓度均为0.1 mol·L－1的Ni(NO3)2和Pb(NO3)2混合溶液中逐滴加入Na2CO3溶液，下列说法错误的是(　　) A．常温下在水中的溶解度：NiCO3>PbCO3 B．逐滴加入Na2CO3溶液，先生成NiCO3沉淀，后生成PbCO3沉淀 C．逐滴加入Na2CO3溶液，先生成PbCO3沉淀，后生成NiCO3沉淀 D．逐滴加入Na2CO3溶液，当两种沉淀共存时，溶液中c(Ni2＋)∶c(Pb2＋)＝106∶1 答案　B 解析　常温下，Ksp(NiCO3)>Ksp(PbCO3)，故溶解度：NiCO3>PbCO3，A正确；逐滴加入Na2CO3溶液时，Ksp(PbCO3)较小，故先生成PbCO3沉淀，后生成NiCO3沉淀，B项错误，C正确；当两种沉淀共存时，NiCO3、PbCO3均达到溶解平衡状态，溶液中c(Ni2＋)∶c(Pb2＋)＝Ksp(NiCO3)∶Ksp(PbCO3)＝106∶1，D正确。 18．以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如表。 表1　几种砷酸盐的Ksp 难溶物 Ksp Ca3(AsO4)2 6.8×10－19 AlAsO4 1.6×10－16 FeAsO4 5.7×10－21 表2　工厂污染物排放浓度及允许排放标准 污染物 H2SO4 As 浓度 28.42 g·L－1 1.6 g·L－1 排放标准 pH 6～9 0.5 mg·L－1 回答以下问题： (1)若混合溶液中Al3＋、Fe3＋的浓度均为1.0× 10－4 mol·L－1，c(AsO)最大是________mol·L－1。 (2)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降，可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸)，写出该反应的离子方程式__________________________________。 (3)在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入适量生石灰调节pH到2，再投入适量生石灰将pH调节到8左右，使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。 ①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为______________________； ②在pH调节到8左右才开始出现大量Ca3(AsO4)2沉淀的原因为_______________________________ _________________________________________________________________。 答案 (1)5.7×10－17 (2)2H＋＋MnO2＋H3AsO3===H3AsO4＋Mn2＋＋H2O (3)①CaSO4　②H3AsO4是弱酸，当溶液中pH调节到8左右时AsO浓度增大，Ca3(AsO4)2开始沉淀 解析 (1)若混合溶液中Al3＋、Fe3＋的浓度均为1.0×10－4 mol·L－1，依据Ksp大小分析，Ksp(FeAsO4)较小，反应过程中Fe3＋先析出沉淀；依据Ksp(FeAsO4)＝c(Fe3＋)·c(AsO)＝5.7×10－21；Fe3＋的浓度为1.0×10－4 mol·L－1，计算得到c(AsO)＝5.7×10－17 mol·L－1。 (2)MnO2将三价砷(H3AsO3弱酸)氧化成五价砷(H3AsO4弱酸)，同时生成Mn2＋和H2O，由此可写出该反应的离子方程式。 (3)①硫酸钙难溶于酸，所以酸性条件下能析出，因此pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分为CaSO4。 ②H3AsO4是弱酸，电离出来的AsO较少，所以酸性条件下不易形成Ca3(AsO4)2沉淀，当溶液中pH调节到8左右时AsO浓度增大，Ca3(AsO4)2开始沉淀。 19．废弃电池随意丢弃会对土壤或水产生污染，电池中含有的重金属离子对植物生长有毒害作用，摄入人体还会伤害人的脑细胞、神经、肝、肾、骨骼等。某同学查阅一些难溶物常温下的溶度积常数如表： 物质 FeS CuS(黑色) MnS(红色) PbS HgS ZnS Ksp 6.3×10－18 1.3×10－35 2.5×10－13 3.4×10－28 6.4×10－33 1.6×10－24 物质 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Pb(OH)2 Zn(OH)2 Ksp 2.6×10－39 3.2×10－34 4.5×10－13 1.0×10－16 1.2×10－17 (1)该同学在含有相同浓度Mn2＋和Cu2＋的溶液中滴加Na2S的稀溶液，观察到先出现的沉淀颜色是________，该实验说明在相同条件下Ksp越小，物质的溶解度________(填“越大”或“越小”)。 (2)已知室温下铁离子开始沉淀的pH为1.0，则此溶液中Fe3＋的物质的量浓度为________，若溶液中含有与Fe3＋等浓度的Al3＋，调节pH使Fe3＋沉淀完全时，其中_______(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3沉淀。 (3)某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，利用沉淀转化原理最适宜加入过量的________(填字母)。 A．FeS B．Fe2O3 C．Na2S D．ZnO 写出加入该试剂除去Pb2＋时发生反应的离子方程式：________________________________。 (4)由FeCl3·6H2O晶体得到纯的无水FeCl3，需要进行的操作是_____________________________。 答案　(1)黑色　越小　(2)2.6 mol·L－1　含有　(3)A　FeS(s)＋Pb2＋Fe2＋＋PbS(s)　(4)在HCl气流中加热 解析　(1)同类型沉淀，Ksp越小，溶解度越小，越先析出沉淀，根据表中数据，由于Ksp(MnS)>Ksp(CuS)，所以CuS更难溶，在含有相同浓度的Mn2＋和Cu2＋的溶液中滴加Na2S的稀溶液，优先析出黑色CuS沉淀。 (2)室温下铁离子开始沉淀的pH为1.0，则溶液中c(OH－)＝10－13 mol·L－1，此溶液中Fe3＋的物质的量浓度为c(Fe3＋)＝＝ mol·L－1＝2.6 mol·L－1；调节pH使Fe3＋沉淀完全时，认为溶液中c(Fe3＋)≤10－5 mol·L－1，此时溶液中c3(OH－)≥＝ mol3·L－3＝2.6×10－34 mol3·L－3，此时c(Al3＋)·c3(OH－)≥2.6×2.6×10－34＝6.76×10－34>Ksp[Al(OH)3]，所以含有Al(OH)3沉淀。 (3)加入试剂应足量，为避免引入新的杂质，且要使三种离子生成沉淀，最好选择难溶于水的FeS，使它们转化为更难溶解的金属硫化物沉淀，同时可避免引入新的杂质；FeS除去Pb2＋时发生反应的离子方程式为FeS(s)＋Pb2＋Fe2＋＋PbS(s)。 (4)在空气中直接加热FeCl3·6H2O晶体得不到纯的无水FeCl3，原因是在空气中直接加热FeCl3·6H2O晶体会发生水解生成氢氧化铁和HCl，为了抑制其水解应该在干燥的HCl气流中加热脱水。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题3 水溶液中的离子反应 第四单元 沉淀溶解平衡 第2课时 沉淀溶解平衡原理的应用 教学目标 1．能通过简单计算判断沉淀的生成和溶解，能从理论上解释发生沉淀转化现象。 2．能运用沉淀溶解平衡原理解释生产、生活中的实际问题。 重点和难点 重点：沉淀的生成和溶解的判断。 难点：沉淀溶解平衡在生产生活中的应用。 ◆知识点一 沉淀的溶解和生成 1．沉淀的溶解 (1)根据溶度积规则，当Qc_____Ksp时，沉淀溶解平衡就向溶解的方向进行。因此，使沉淀溶解的总原则就是设法使离子浓度减小，使之满足Qc____Ksp。 根据沉淀溶解平衡原理，如果加入与溶液中的离子反应的物质，使平衡向______的方向移动，就可以使沉淀溶解。如常用强酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。 (2)实例：BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？ 2．沉淀溶解的应用 (1)酸碱溶解法 对于可溶于酸的沉淀，加入酸将沉淀溶解。 例如：难溶于水的CaCO3沉淀可溶于盐酸中：CaCO3Ca2++CO32-，加入盐酸，H+与CO32-反应，CO32-+2H+===CO2↑+H2O，使沉淀溶解平衡______移动。 类似可以用强酸溶解的难溶电解质还有BaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。 (2)盐溶解法 弱碱盐的溶液水解呈酸性，可以将一些难溶物用弱碱盐溶解： 例如：Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液：Mg(OH)2Mg2++2OH-，当加入NH4Cl溶液时，NH4++OH-NH3·H2O，使c(OH-)______，使沉淀溶解平衡______移动，直至沉淀完全溶解。 总反应式为：__________________________________________。 3．沉淀的生成 (1)根据溶度积规则，当Qc____Ksp时，沉淀溶解平衡就向生成沉淀的方向进行。因此，使沉淀生成的总原则就是增大离子浓度，使之满足Qc____Ksp。 根据沉淀溶解平衡原理，如果加入与溶液中相同的离子，使平衡向____________的方向移动，就可以生成沉淀。 (2) 实例：可溶性钡盐(如BaCl2等)当作食盐食用，会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？ 4．沉淀生成应用 (1)调节pH法： 如除去氯化铵溶液中的氯化铁杂质的方法。 加入氨水，调节pH至3~4，Fe3＋转化为_________而除去。反应如下：________________________。 (2)加沉淀剂法： 如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。 ①用H2S除去Cu2＋：________________________。 ②用Na2S除去Hg2＋：________________________。 即学即练 1．(1)如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0%的硫酸钠溶液给患者洗胃。离子反应为____________。 (2)以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物____________等沉淀。 a．通入H2S除去Cu2＋的离子方程式：________________________。 b．加入Na2S除去Hg2＋的离子方程式：________________________。 (3)除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋，可向溶液中加入______或______，调节pH到______，Fe3＋就会全部转化为Fe(OH)3沉淀除去。 2．试利用平衡移动原理解释下列事实： (1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中。 (2)分别用等体积的蒸馏水和0.010 mol·L－1硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤造成的损失量。 3．BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？ 4．已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。如果某溶液中分别含有0.1mol·L-1的Fe3+和Cu2+。分别计算Fe3+和Cu2+开始沉淀和完全沉淀时的pH。（当离子浓度为1×10-5mol·L-1时，认为该离子完全沉淀） ◆知识点二 沉淀的转化 1．沉淀转化的过程探究 (1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化 实验操作 实验现象 有______沉淀析出 _____沉淀转化为_____沉淀 _____沉淀转化为_____沉淀 实验结论 (1) ____________________________________ (2) ____________________________________ (2)理论分析 ①根据溶解度数据可知三种沉淀溶解能力从大到小的顺序是________________________。 ②向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中的Ag＋和I－结合生成了更难溶解的AgI，溶液中Ag＋浓度减小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移动，最终AgCl完全转化为AgI。 AgI转化为Ag2S的原理相同。 ③沉淀的转化示意图 ④沉淀转化的离子方程式： ______________________________；______________________________。 2．沉淀的转化 (1)沉淀转化的实质是______________________________。 (2)沉淀转化的条件：溶液中的离子浓度幂之积______Ksp。 ①一般来说，____________的沉淀转化成_______________的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越______。 ②控制反应条件，也可使溶解能力相对较弱的物质转化为溶解能力相对______的物质。 3．沉淀转化的应用实例分析 (1)锅炉除垢 CaCO3(s)Ca2＋(aq) ①由于CaCO3的溶解能力______CaSO4，用碳酸钠溶液很容易将水垢中的CaSO4转化为疏松、易溶于酸的CaCO3沉淀，离子方程式为______________________________。 ②H＋与碳酸钙电离的CO结合生成______脱离固体，使碳酸钙溶解，离子方程式为_____________ ______________________________。 (2)重晶石转化为可溶性钡盐 BaCO3(s)Ba2＋(aq) ①虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水，由于饱和Na2CO3溶液中的CO浓度较大，BaSO4电离出的Ba2＋ 仍有部分能与CO结合形成BaCO3沉淀。 用饱和Na2CO3溶液多次重复处理，可使大部分BaSO4转化为BaCO3，离子方程式为____________ ________________________。 ②用盐酸溶解碳酸钡，可使Ba2＋转入溶液中，离子方程式为______________________________。 (3)物质的提纯——除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋ 由于Fe(OH)3的溶解度比Cu(OH)2____________，调节溶液的pH至3～4时，Cu2＋留在溶液中， Fe3＋______________________________，达到除去Fe3＋的目的。 (4)铜蓝矿的形成过程 原生铜的硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝) 生成铜蓝的有关化学方程式：______________________________，______________________________。 4．沉淀转化在生产和科研中的实际应用 从一种沉淀可以转化为另一种沉淀，沉淀转化的条件是新生成的沉淀的溶解度越小，转化就越容易；沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的定向移动。 (1)工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。 FeS除去Hg2＋的离子方程式为：____________________________________ (2)在分析化学中常用饱和Na2CO3溶液，将难溶强酸盐BaSO4转化为难溶弱酸盐BaCO3，然后用强酸溶解，使阳离子进入溶液。 BaSO4转化为BaCO3反应的离子方程式为：____________________________________ (3)硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，水垢的形成过程涉及到沉淀转化。 加热硬水时，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2分别分解生成CaCO3、MgCO3。但MgCO3又水解生成更难溶的Mg(OH)2，________________________。故水垢的主要成分不是CaCO3、MgCO3，而是____________。 即学即练 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)向AgCl沉淀中加入KI溶液，沉淀颜色转变成黄色沉淀，是由于Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)( ) (2)所谓沉淀完全就是用沉淀剂将溶液中的某一离子除尽( ) (3)沉淀转化可用勒夏特列原理解释( ) (4)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的( ) 2．牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的作用，其主要成分为Ca5(PO4)3(OH)(羟基磷灰石), 它是一种难溶电解质，Ksp＝2.5×10－59；氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]是一种更难溶的电解质。 (1)解释吃糖后不刷牙容易形成蛀牙的原因。 (2)请解释含氟牙膏使牙齿变坚固的原因并写出此反应的离子方程式。 3．已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。向BaSO4中加入Na2CO3溶液，一段时间后达到平衡状态。 (1)写出有关的离子方程式：_____________________________。 (2)计算该反应的平衡常数K=_________。 (3)讨论BaSO4能转化为BaCO3的条件是什么？ 3．将足量的ZnS粉末加入到10 mL 0.001 mol·L－1的CuSO4溶液中，是否有CuS沉淀生成？请通过计算后回答。 已知：Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(CuS)＝6.3×10－36。 一、沉淀的溶解和生成 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CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依据三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．沉淀的溶解 沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应，生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水)，使平衡向沉淀溶解的方向移动，使沉淀溶解的常用方法主要有： 方法 实例 原理(反应方程式) 酸溶解 CaCO3可溶于盐酸 CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O 盐溶解 Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液 Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O 配位溶解 AgCl溶于氨水 AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O 氧化还原溶解 不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸 3Ag2S＋8HNO36AgNO3＋3S＋2NO↑＋4H2O 实践应用 1．某pH＝1的ZnCl2和HCl的混合溶液中含有FeCl3杂质，为了除去FeCl3杂质，需将溶液调至pH＝4。在调节溶液pH时，应选用的试剂是(　　) A．NaOH B．ZnO C．ZnSO4 D．Fe2O3 2．除去NaCl中的FeCl3需加入的试剂是(　　) A．NaOH B．石灰水 C．铜片 D．氨水 3．(1)工业废水中常含有一定量的Cr2O和CrO，会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。Cr(OH)3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：Cr(OH)3(s)Cr3＋(aq)＋3OH－(aq)，常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝10－32，要使c(Cr3＋)降低为10－5 mol·L－1，溶液的pH应调至_______。 (2)向0.10 mol·L－1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌，有浅蓝色Cu(OH)2沉淀生成，当溶液的pH＝8时，c(Cu2＋)＝___________mol·L－1(已知Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)。若在0.10 mol·L－1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2＋完全沉淀为CuS，此时溶液中的H＋浓度为_______mol·L－1。 二、沉淀的转化 (1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。 (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。 实践应用 1．我国《生活饮用水卫生标准》中规定生活饮用水中镉的排放量不超过0.005 mg·L－1。处理含镉废水可采用化学沉淀法。试回答下列问题： (1)磷酸镉[Cd3(PO4)2]沉淀溶解平衡常数的表达式为Ksp＝__________________ 。 (2)一定温度下，CdCO3的Ksp＝4.0×10－12，Cd(OH)2的Ksp＝3.2×10－14，那么它们在水中的溶解量________较大。 (3)向某含镉废水中加入Na2S，当S2－浓度达到7.9×10－8 mol·L－1时，废水中Cd2＋的浓度为______ mol·L－1 [已知：Ksp(CdS)＝7.9×10－27，Ar(Cd)＝112]，此时是否符合生活饮用水卫生标准？_______ (填“是”或“否”)。 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 3．工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9，Ksp(CaSO4)＝7.1×10－5]，下列说法错误的是(　　) A．升高温度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大 B．沉淀转化的离子方程式为CO(aq)＋CaSO4(s)===CaCO3(s)＋SO(aq) C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3 g D．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝1.43×104 考点一 沉淀溶解平衡原理在工业生产中的应用 【例1】以软锰矿(主要成分为MnO2，含少量铁的氧化物)制备高纯MnCO3。流程如图： (1)酸溶还原时，MnO2发生反应的离子方程式为　　　  　　　　。  (2)在常温下，已知：Ksp[Mn(OH)2]=2×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39。工业上，当某离子浓度小于1×10-6 mol·L-1时，认为该离子已除净。氧化后所得溶液中c(Mn2+)=0.2 mol·L-1，为使溶液中Fe3+除净，调节pH的范围应为　　　 　　。  解题要点 沉淀溶解平衡在物质转化中的应用 (1)pH控制 使某种或几种金属离子转化为氢氧化物沉淀，而目标离子不生成沉淀，以达到分离的目的(常利用题给金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH信息，选择pH范围，使杂质离子以氢氧化物形式沉淀出来)。 (2)加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等)； ②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀； ③加入氟化钠，除去Ca2+、Mg2+。 (3)加入氧化剂（或还原剂） ①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子[如把Fe2+氧化成Fe3+，而后调溶液的pH，使其转化为Fe(OH)3沉淀除去] 。 【变式1-1】(1)已知：室温下，Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－37.4，Ksp[Mn(OH)2]＝2×10－13。某溶液中c(Mn2＋)＝0.2mol/L，其中含有一定量的Fe3＋，欲使溶液中Fe3＋完全除去[c(Fe3＋)<10－5mol/L]，需控制溶液pH的范围是____________。 (2)向含有Ca2＋、Mg2＋的某MnSO4溶液(pH约为5)中加入NH4F溶液，让溶液中的Ca2＋、Mg2＋形成氟化物沉淀。若沉淀后上层清液中c(F－)＝0.05mol/L，则＝____________[Ksp(MgF2)＝5×10－11，Ksp(CaF2)＝5×10－9]。 (3)已知：Ksp(FeS)＝6.5×10－18，Ksp[Fe(OH)2]＝5.0×10－17；H2S电离常数分别为Ka1＝1.1×10－7、Ka2＝1.3×10－13。在弱酸性溶液中，反应FeS＋H＋Fe2＋＋HS－的平衡常数K的数值为____________。 【变式1-2】工业上制取CuCl2的生产流程如下： 请结合下表数据，回答问题： 物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 溶度积(25 ℃) 8.0×10－16 2.2×10－20 4.0×10－38 完全沉淀时的pH范围 ≥9.6 ≥6.4 3～4 (1)在溶液A中加入NaClO的目的是_______________________________________。 (2)在溶液B中加入CuO的作用是_________________________________________。 (3)操作a的目的是_________________________________。 (4)在Cu(OH)2中加入盐酸使Cu(OH)2转化为CuCl2，采用稍过量盐酸和低温蒸干的目的是 ________________________________________________________________________。 基础达标 1．为了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌的条件下加入一种过量的试剂，充分反应后静置、过滤。这种试剂是(　　) A．氨水 B．氢氧化镁固体 C．碳酸钠固体 D．氢氧化钠溶液 2．下列现象未涉及到沉淀溶解平衡的是(　　) A．相同温度下，AgCl在水中的溶解度大于在氯化钠溶液中的溶解度 B．浓FeCl3溶液滴入沸水加热形成红褐色液体 C．自然界地表层原生铜矿变成CuSO4溶液向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS) D．医院里不用碳酸钡，而用硫酸钡作为“钡餐” 3．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是(　　) A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度 B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性 C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓ D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应 4．已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25 ℃)如下： 难溶电解质 ZnS CuS HgS Ksp 1.6×10－24 6.3×10－36 1.6×10－52 向100 mL含Zn2＋、Cu2＋和Hg2＋浓度均为0.01 mol/L的溶液中逐滴加入0.001 mol/L的Na2S溶液，下列说法正确的是(　　) A．Zn2＋先沉淀 B．Cu2＋先沉淀 C．Hg2＋先沉淀 D．同时沉淀 5．某同学在研究氢氧化镁性质的过程中观察到如下现象： 下列说法正确的是(　　) A．将试管①放在暗处用激光笔照射，液体中会产生一条光亮的通路 B．试管①溶液中c(OH－)等于试管③溶液中c(OH－) C．试管③溶液变红的原因是氢氧化镁的沉淀溶解平衡逆向移动 D．试管①、③的溶液中均有c(Mg2＋)·c2(OH－)＝Ksp[Mg(OH)2] 6．下列化学原理的应用，主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是(　　) ①Al(OH)3具有两性 ②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒 ③蛋壳能溶于食醋 ④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡能 A．②③④　　 B．①②③ C．①③④ D．①②③④ 7．工业上向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，而后用盐酸去除。下列叙述不正确的是(　　) A．温度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大 B．沉淀转化的离子方程式为CO (aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO(aq) C．盐酸溶液中，CaCO3的溶解性大于CaSO4 D．Na2CO3溶液遇CO2后，阴离子浓度均减小 8．25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表： 物质 AgCl AgBr AgI Ag2S 颜色 白 淡黄 黄 黑 Ksp 1.8×10－10 7.7×10－13 1.5×10－16 1.8×10－50 下列叙述不正确的是(　　) A．向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 mol·L－1 KI溶液，有黄色沉淀产生 B．25 ℃时，AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag＋的浓度相同 C．25 ℃，AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同 D．在5 mL 1.8×10－6 mol·L－1 NaCl溶液中，加入1滴(20滴约为1 mL)1×10－3 mol·L－1 AgNO3溶液，不能产生白色沉淀 9．已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确的是(　　) A．25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大 B．25 ℃时，向Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大 C．25 ℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L－1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小 D．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2 10．要使工业废水中的重金属Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下： 化合物 PbSO4 PbCO3 PbS 溶解度/g 1.03×10－4 1.81×10－7 1.84×10－14 由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为(　　) A．硫化物 B．硫酸盐 C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可 11．已知在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到80 ℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法可行的是(　　) A．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4～5 B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀 C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为4～5 D．加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe 12．工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，Ksp(CaSO4)＝9×10－6]，下列说法错误的是(　　) A．升高温度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大 B．沉淀转化的离子方程式为CO＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3 g D．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝9×104 综合应用 13．为研究沉淀的生成及其转化，某小组进行如下实验。关于该实验的分析不正确的是(　　) A．①浊液中存在平衡：AgSCN(s)Ag＋(aq)＋SCN－(aq) B．②中颜色变化说明上层清液中含有SCN－ C．③中颜色变化说明有AgI生成 D．该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶 14．已知表数据： 物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 Ksp(25 ℃) 8.0×10－16 2.2×10－20 4.0×10－38 完全沉淀时的pH 9.6 6.4 3.4 对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法，不正确的是(　　) A．向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀 B．该溶液中c(SO)∶[c(Cu2＋)＋c(Fe2＋)＋c(Fe3＋)]>5∶4 C．向该溶液中加入适量氯水，并调节pH到3.4后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液 D．在pH＝5的溶液中Fe3＋不能大量存在 15．实验：①0.1 mol·L－1 AgNO3溶液和0.1 mol·L－1 NaCl溶液等体积混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c； ②向滤液b中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，出现浑浊； ③向沉淀c中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液，沉淀变为黄色。 下列分析不正确的是(　　) A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) B．滤液b中不含有Ag＋ C．③中颜色变化说明AgCl转化为AgI D．实验可以证明AgI比AgCl更难溶 16．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L－1)如图所示。 (1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是__________________。 (2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH________。 A．＜1　　　B．＝4左右　　　C．＞6 (3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是___________________________________________________________。 (4)已知一些难溶物的溶度积常数如下表： 物质 FeS MnS CuS Ksp 1.59×10－19 4.65×10－14 1.3×10－35 物质 PbS HgS ZnS Ksp 3.4×10－28 6.4×10－33 1.6×10－24 为除去某工业废水中含有的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的________。 A．NaOH　　　　B．FeS　　　C．Na2S 拓展培优 17．已知：常温下，Ksp(NiCO3)＝1.4×10－7，Ksp(PbCO3)＝1.4×10－13，则向浓度均为0.1 mol·L－1的Ni(NO3)2和Pb(NO3)2混合溶液中逐滴加入Na2CO3溶液，下列说法错误的是(　　) A．常温下在水中的溶解度：NiCO3>PbCO3 B．逐滴加入Na2CO3溶液，先生成NiCO3沉淀，后生成PbCO3沉淀 C．逐滴加入Na2CO3溶液，先生成PbCO3沉淀，后生成NiCO3沉淀 D．逐滴加入Na2CO3溶液，当两种沉淀共存时，溶液中c(Ni2＋)∶c(Pb2＋)＝106∶1 18．以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如表。 表1　几种砷酸盐的Ksp 难溶物 Ksp Ca3(AsO4)2 6.8×10－19 AlAsO4 1.6×10－16 FeAsO4 5.7×10－21 表2　工厂污染物排放浓度及允许排放标准 污染物 H2SO4 As 浓度 28.42 g·L－1 1.6 g·L－1 排放标准 pH 6～9 0.5 mg·L－1 回答以下问题： (1)若混合溶液中Al3＋、Fe3＋的浓度均为1.0× 10－4 mol·L－1，c(AsO)最大是________mol·L－1。 (2)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降，可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸)，写出该反应的离子方程式__________________________________。 (3)在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入适量生石灰调节pH到2，再投入适量生石灰将pH调节到8左右，使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。 ①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为______________________； ②在pH调节到8左右才开始出现大量Ca3(AsO4)2沉淀的原因为_______________________________ _________________________________________________________________。 19．废弃电池随意丢弃会对土壤或水产生污染，电池中含有的重金属离子对植物生长有毒害作用，摄入人体还会伤害人的脑细胞、神经、肝、肾、骨骼等。某同学查阅一些难溶物常温下的溶度积常数如表： 物质 FeS CuS(黑色) MnS(红色) PbS HgS ZnS Ksp 6.3×10－18 1.3×10－35 2.5×10－13 3.4×10－28 6.4×10－33 1.6×10－24 物质 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Pb(OH)2 Zn(OH)2 Ksp 2.6×10－39 3.2×10－34 4.5×10－13 1.0×10－16 1.2×10－17 (1)该同学在含有相同浓度Mn2＋和Cu2＋的溶液中滴加Na2S的稀溶液，观察到先出现的沉淀颜色是________，该实验说明在相同条件下Ksp越小，物质的溶解度________(填“越大”或“越小”)。 (2)已知室温下铁离子开始沉淀的pH为1.0，则此溶液中Fe3＋的物质的量浓度为________，若溶液中含有与Fe3＋等浓度的Al3＋，调节pH使Fe3＋沉淀完全时，其中_______(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3沉淀。 (3)某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，利用沉淀转化原理最适宜加入过量的________(填字母)。 A．FeS B．Fe2O3 C．Na2S D．ZnO 写出加入该试剂除去Pb2＋时发生反应的离子方程式：________________________________。 (4)由FeCl3·6H2O晶体得到纯的无水FeCl3，需要进行的操作是_____________________________。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $