3.3 沉淀溶解平衡(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册(鲁科版)
2026-10-14
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教辅
摘要:
该高中化学导学案聚焦沉淀溶解平衡,涵盖沉淀溶解平衡与溶度积的概念、影响因素,以及沉淀的生成、溶解与转化及应用。通过PbI₂溶解平衡实验观察现象,引出平衡移动原理,衔接化学平衡知识,搭建从理论到实际应用的学习支架。
资料特色在于探究活动与图像分析结合,如ZnS转化为CuS实验、pC图像解读,培养科学探究与实践能力。习题设计联系龋齿防治等生活实例,渗透科学态度与责任,通过实验推理和平衡计算提升科学思维,助力学生理解原理并解决实际问题。
内容正文:
第 3 节 沉淀溶解平衡
1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡。
2.了解沉淀的生成、溶解与转化。
3.能运用沉淀溶解平衡原理,分析和解决生产生活中有关溶液的实际问题,并说明化学原理的应用价值。
知识点一 沉淀溶解平衡与溶度积
1.沉淀溶解平衡
(1)定义:一定温度下,当离子的 与固体的 的速率相等时,固体质量、离子浓度不变的状态,叫作沉淀溶解平衡。
(2)表示方法:如PbI2的沉淀溶解平衡可表示为 。
(3)特征
2.溶度积
(1)定义:沉淀溶解平衡的平衡常数叫作溶度积常数或 ,通常用 表示。
(2)表达式:当难溶强电解质AmBn溶于水形成饱和溶液时,建立沉淀溶解平衡:AmBn(s)⇌mAn+(aq)+nBm-(aq),其溶度积的表达式为Ksp= 。
(3)影响因素:Ksp只与难溶电解质的 和 有关,而与沉淀的量无关。
(4)意义:Ksp反映了难溶电解质在水中的 程度。通常,对于相同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr和AgI),Ksp越大,难溶电解质在水中的溶解程度就 。
1.在盛有少量难溶的PbI2黄色固体的试管中,加入约3 mL蒸馏水,充分振荡后静置。
2.待上层液体变澄清后,即得到PbI2饱和溶液,向其中滴加几滴0.1 mol•L-1 KI溶液,观察实验现象。
【交流讨论】
1.你预测一下将观察到什么现象?你能解释所观察到的现象吗?
2.影响沉淀溶解平衡的外界因素有哪些?
归纳总结
沉淀溶解平衡的影响因素
内因
难溶电解质本身的性质。不存在绝对不溶的物质,同是微溶物质,溶解度差别也很大
外
因
温度
升高温度,多数平衡向沉淀溶解的方向移动;少数平衡向生成沉淀的方向移动,如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡
浓度
加水稀释,平衡向沉淀溶解的方向移动
同离子效应
向平衡体系中加入与难溶电解质相同的离子,平衡向生成沉淀的方向移动
其他
向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的物质或气体的离子时,平衡向沉淀溶解的方向移动
1.(2026•河南新乡高二期中)将足量AgCl(s)溶解在水中,形成悬浊液。已知:AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0,下列叙述正确的是( )
A.加少量水使悬浊物少量溶解,上述平衡正向移动,c平(Ag+)减小
B.加热悬浊液,使其温度升高,则Ksp(AgCl)增大
C.加入NaCl固体,则AgCl的溶解度减小,Ksp(AgCl)也减小
D.相同温度下,将足量氯化银固体分别放入相同体积的①蒸馏水、②0.1 mol•L-1盐酸、③0.1 mol•L-1氯化镁溶液、④0.1 mol•L-1硝酸银溶液中,c平(Ag+):①>④=②>③
2.(2026•山东日照高二期中)Cr(OH)3是两性氢氧化物,其沉淀分离的关键是控制溶液pH。25 ℃时,某溶液中c平(Cr3+)与c平{[Cr(OH)4]-}的总和为c,-lg c随pH的变化关系如图所示(忽略体积变化)。
已知:Cr(OH)3(s)⇌Cr3+(aq)+3OH-(aq) Ksp
Cr(OH)3(s)+OH-(aq)⇌[Cr(OH)4]-(aq) K1=10-0.4
下列说法错误的是( )
A.O点时沉淀最多
B.Cr3++4OH-⇌[Cr(OH)4]-
K2=1029.8 L4•mol-4
C.M点沉淀质量等于N点沉淀质量
D.随pH增大,减小
3.已知:Cu(OH)2(s)⇌Cu2+(aq)+2OH-(aq),Ksp=c平(Cu2+)•(OH-)=2×10-20 mol3•L-3。
(1)常温下,某CuSO4溶液中c(Cu2+)=0.02 mol•L-1,如要生成Cu(OH)2沉淀,应调整溶液的pH大于 。
(2)要使0.2 mol•L-1CuSO4溶液中的Cu2+沉淀较为完全(使Cu2+浓度降低至原来的千分之一),则应向溶液里加入NaOH溶液,使溶液pH等于 。
知识点二 沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的溶解与生成
(1)原理:通过改变条件使沉淀溶解平衡移动,最终使溶液中的离子转化为沉淀或沉淀转化为溶液中的离子。
(2)判断(在难溶电解质溶液中)
①当Q Ksp时,就会有沉淀生成,直至达到平衡状态。
②当Q Ksp时,处于平衡状态。
③当Q Ksp时,就会使沉淀溶解,直至达到平衡状态。
(3)应用
①钡餐用 ,而不用 。误服水溶性钡盐应 。
②用于解释某些生活现象。如溶洞中石笋、钟乳石的形成,所涉及的化学反应有
。
③珊瑚的形成 。
2.沉淀的转化
(1)实质:沉淀转化的实质是 的移动。
(2)特点
①通常,一种沉淀可以转化为 的沉淀。
②两种难溶物的溶解能力 ,转化的趋势就越大。
(3)应用
除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等,常用 等难溶物做沉淀剂。
【实验 1】 探究ZnS沉淀转化为CuS沉淀
实验
操作
①在一支试管中加入2 mL 0.1 mol•L-1 ZnSO4 溶液,再滴入适量1 mol•L-1 Na2S溶液,观察沉淀的生成;
②静置后倾去上层清液,并用蒸馏水洗涤沉淀2~3次(目的是除去ZnS表面吸附的Zn2+);
③向沉淀中滴加适量0.1 mol•L-1 CuSO4溶液,振摇试管
实验
现象
操作①:滴入适量1 mol•L-1 Na2S溶液后,有白色ZnS沉淀产生;
操作③:滴入0.1 mol•L-1 CuSO4溶液后,沉淀由白色变为黑色
【实验 2】 探究含银沉淀物的转化
实验
步骤
实验现象
有白色沉淀生成
白色沉淀变为黄色
沉淀变为黑色
【交流讨论】
1.通过【实验 1】,能比较ZnS和CuS的溶解度大小和Ksp的大小吗?
2.通过【实验 2】,能比较出AgCl、AgI、Ag2S三者Ksp的大小吗?
3.通过【实验 1】、【实验 2】,你得出的实验结论是什么?
归纳总结
1.沉淀转化的实质与规律
实质
沉淀溶解平衡的移动
规律
①一般来说,溶解能力相对较强的沉淀容易转化为溶解能力相对较弱的沉淀。两种难溶物的溶解能力差别越大,这种转化的趋势就越大。
②当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时,生成沉淀所需试剂的离子浓度越小的越先生成沉淀。
③如果生成各种沉淀所需试剂的离子浓度相差较大,即可分步沉淀,达到离子分离的目的
2.沉淀转化的应用
(1)在工业废水处理过程中,可用FeS[MnS、H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S]等作为沉淀剂除去废水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子。
沉淀转化的总反应:
FeS(s)+Hg2+(aq)HgS(s)+Fe2+(aq)
FeS(s)+Cu2+(aq)CuS(s)+Fe2+(aq)
FeS(s)+Pb2+(aq)PbS(s)+Fe2+(aq)
(2)水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,煮沸过程中发生以下反应:
Mg(HCO3)2MgCO3↓+H2O+CO2↑,
Ca(HCO3)2CaCO3↓+H2O+CO2↑,
MgCO3+H2OMg(OH)2↓+CO2↑。
1.已知相同温度下,Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2的溶解度,且随pH的增大,Fe(OH)3 首先析出。为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可以在加热搅拌的条件下,加入一种试剂,过滤后再加入适量盐酸,这种试剂不可以是( )
A.NH3•H2O B.MgO
C.Mg(OH)2 D.MgCO3
2.(教材改编题)分别进行下列操作,由现象得出的结论正确的是( )
选项
操作
现象
结论
A
将稀硫酸和Na2S反应生成的气体通入AgNO3与AgCl组成的悬浊液中
出现黑色沉淀
Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)
B
向盛有2 mL 0.1 mol•L-1 AgNO3溶液的试管中滴加1 mL 0.1 mol•L-1 NaCl溶液,再向其中滴加4~5滴0.1 mol•L-1 KI溶液
先有白色沉淀生成,后又产生黄色沉淀
Ksp(AgCl)
>Ksp(AgI)
C
向AgI悬浊液中滴入Na2S溶液
固体变黑
Ksp(Ag2S)>Ksp(AgI)
D
将H2S气体通入浓度均为0.01 mol•L-1的ZnSO4和CuSO4溶液中
先出现CuS黑色沉淀
Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)
3.(人教版改编题)龋齿是牙釉质溶解后病菌趁虚而入的结果。已知牙釉质的主要成分是羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH],口腔中存在如下平衡:Ca5(PO4)3OH(s)⇌5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)。
已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小,质地更坚固。
(1)进食后,细菌和酶作用于食物,产生有机酸,此时牙齿就会受到腐蚀,其原因是 。
(2)使用添加NaF、一氟磷酸钠(Na2PO3F)等氟化物的牙膏可以防治龋齿。请用离子方程式表示牙膏配有氟化物添加剂能防止龋齿的原因是 。
(3)根据以上原理,请你提出一种其他促进矿化的方法 ,理由是
。
能力培养 沉淀溶解平衡图像分析(分析与推测)
1.浓度图像
以CaSO4沉淀溶解平衡曲线为例。
(1)由曲线上的a点变化到c点,可以采取什么措施?Ksp如何变化?
(2)b、d两点中,哪个点会有沉淀生成?
2.对数图像
pC图像是将溶液中某一微粒浓度[如c平(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数,即pC=-lg c平(A),反映到图像中是c平(A)越大,则pC越小。有三种盐的负对数图像如下,pM为阳离子浓度的负对数,pR为阴离子浓度的负对数。
(1)直线AB上的点:c平(M2+) c平(R2-)(填“>”“=”或“<”)。
(2)溶度积:Ksp(CaSO4) Ksp(CaCO3) Ksp(MnCO3)(填“>”“=”或“<”)。
(3)X点对CaCO3来说是否有沉淀产生?对CaSO4来说是否有沉淀产生?
规律方法
有关沉淀溶解平衡图像问题的思维模板
一般来说,曲线上的点是该温度下达到沉淀溶解平衡的点,线上方或线下方的点的含义需要根据纵、横坐标的含义以及参考线的不同进行判断。对于纵、横坐标为离子浓度的图像,线上方的点为Q大于Ksp的点,线下方的点为Q小于Ksp的点,对于纵、横坐标为离子浓度负对数的图像,则正好相反。
【迁移应用】
1.(2026•山东烟台高二期中)t ℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,该温度下AgCl的Ksp=4×10-10 mol2•L-2。下列说法错误的是( )
A.图中a点、c点均有AgBr晶体析出
B.只改变温度,可使溶液由b点到c点
C.AgCl(s)+Br-(aq)⇌AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K≈816
D.用0.01 mol•L-1 AgNO3溶液滴定20 mL 0.01 mol•L-1的KCl和0.01 mol•L-1KBr的混合液,先产生AgBr沉淀
2.常温下,Fe(OH)3和Cu(OH)2的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.Ksp[Fe(OH)3]>Ksp[Cu(OH)2]
B.a、b、c、d四点的KW不同
C.在Fe(OH)3饱和溶液中加入适量硝酸钾晶体可使a点变到b点
D.d点时的Cu(OH)2溶液为不饱和溶液
3.常温下用Na2S沉淀Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+四种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lg c平(S2-)与lg c平(M2+)的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.室温时向ZnS悬浊液中加入ZnSO4固体,Ksp(ZnS)将随之减小
B.Na2S溶液中:c平(OH-)<c平(H+)+c平(HS-)+c平(H2S)
C.为除去MnCl2溶液中混有的少量CuCl2,可加入适量Na2S固体,充分搅拌后过滤
D.向100 mL浓度均为1×10-5 mol•L-1的Fe2+、Zn2+混合溶液中逐滴加入1×10-4 mol•L-1Na2S溶液,Fe2+先沉淀,证明Ksp(FeS)<Ksp(ZnS)
4.(2026•上海高二期中)一定温度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
(1)向NaCl、Na2CrO4均为0.1 mol•L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,先产生的是 沉淀(填“AgCl”或“Ag2CrO4”)。
(2)计算Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)⇌2AgCl(s)+Cr(aq)的平衡常数K= 。
1.(2026•江苏苏州高二期中)下列有关沉淀溶解平衡应用的说法不正确的是( )
A.误食可溶性钡盐可尽快用5%的Na2CO3溶液洗胃
B.含氟牙膏能预防龋齿是因为发生了沉淀的转化反应
C.AgCl沉淀溶解达到平衡时,Ag+和Cl-浓度不一定相等
D.用Na2CO3溶液使锅炉水垢中的CaSO4转化成疏松、易溶于酸的CaCO3
2.将足量的AgCl分别放入下列物质中,AgCl的溶解度大小顺序是( )
①20 mL 0.01 mol•L-1 KCl溶液 ②30 mL 0.02 mol•L-1 CaCl2溶液
③40 mL 0.03 mol•L-1 HCl溶液 ④10 mL蒸馏水
⑤50 mL 0.05 mol•L-1 AgNO3溶液
A.①>②>③>④>⑤ B.④>①>③>②>⑤
C.⑤>④>②>①>③ D.④>③>⑤>②>①
3.(2026•北京高二期中)某实验小组为除去粗制CuSO4•5H2O晶体中含有的杂质Fe2+,先加入少量酸化的H2O2溶液,然后在室温下调节溶液的pH为4。
已知:ⅰ.Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20 mol3•L-3 Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39 mol4•L-4 Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17 mol3•L-3
ⅱ.25 ℃时CuSO4饱和溶液中c平(Cu2+)=1.41 mol•L-1。
下列说法不正确的是( )
A.加入H2O2的目的为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O
B.pH=4时,c平(Fe3+)=2.8×10-9 mol•L-1
C.理论分析粗CuSO4溶液达饱和后,在pH=4时会析出Cu(OH)2沉淀
D.沉淀溶解平衡原理对分离金属离子的pH选择具有指导意义
4.图1为CdCO3和Cd(OH)2在25 ℃时的沉淀溶解平衡曲线,图2为向两份等体积、等浓度的CdCl2溶液中分别滴加等浓度的NaOH溶液和Na2CO3溶液滴定关系图(图1中横坐标为阴离子浓度的负对数,pCd2+为Cd2+浓度的负对数)。下列说法错误的是( )
A.a点对应的溶液为CdCO3的过饱和溶液
B.N为向CdCl2溶液中滴加Na2CO3溶液对应的曲线
C.X为Cd(OH)2对应直线,Ksp[Cd(OH)2]=1×10-14
D.图2中c点、b点对应取值分别为c=6,b<5
5.(2026•黑龙江佳木斯高二期中)已知沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域具有广泛的应用,请回答下列问题。
(1)工业上处理废水时,Na2S和FeS均可用于除去废水中的Hg2+,试解释原因(用离子方程式表示) ; 。
(2)某温度下,向含有BaSO4固体的BaSO4饱和溶液中加入少量稀硫酸,则BaSO4的溶解度 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),Ksp ,c平(Ba2+) 。
(3)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 (填字母,下同)。
A.NaOH B.ZnO
C.ZnSO4 D.Fe2O3
(4)洗涤AgCl沉淀表面的可溶性杂质同时减少损失,最好选用 洗涤。
A.蒸馏水 B.AgNO3溶液 C.稀盐酸
完成课后作业 第3章 第3节
答案
第3节 沉淀溶解平衡
知识点一
1.(1)沉积 溶解 (2)PbI2(s)⇌Pb2+(aq)+2I-(aq) (3)可逆的 动态 = 不变 移动 2.(1)溶度积 Ksp (2)(An+)•(Bm-) (3)性质 温度 (4)溶解 越高
探究活动
交流讨论
1.提示:上层清液中出现黄色沉淀。因为存在平衡:PbI2(s)⇌Pb2+(aq)+2I-(aq),当加入KI溶液时,I-浓度增大,平衡左移,故产生黄色的PbI2沉淀。
2.提示:温度、离子浓度。
对点训练
1.B 加入少量水,平衡正向移动,但溶液还是饱和溶液,所以c平(Ag+)不变,A错误;加热悬浊液,温度升高,溶解平衡正向移动,Ksp(AgCl)增大,B正确;加入NaCl固体,使c平(Cl-)增大,AgCl的溶解平衡逆向移动,AgCl的溶解度减小,Ksp(AgCl)只与温度有关,温度不变,Ksp(AgCl)不变,C错误;氯化银溶解平衡中,Ag+和Cl-个数比为1∶1,根据同离子效应,c平(Ag+)或c平(Cl-)越大,平衡逆向移动越大,氯化银的溶解量越小,②、③中c平(Cl-)分别为0.1 mol•L-1、0.2 mol•L-1,因此Ag+浓度:②>③,且都小于①;AgCl在0.1 mol•L-1 AgNO3溶液中c平(Ag+)最大,因此c平(Ag+)大小顺序为④>①>②>③,D错误。
2.A c平(Cr3+3)与c平{[Cr(OH)4]-}的总和为c,随着pH增大,发生反应:Cr3+3(aq)+3OH-(aq)⇌Cr(OH)3(s),含铬微粒总浓度下降,随着pH继续增大,发生反应:Cr(OH)3(s)3+OH-(aq)⇌[Cr(OH)4]-(aq)含铬微粒总浓度上升。M点时,c平(OH-)==103-93 mol•3L-13,K1==103-0.43,c平{[Cr(OH)4]-}3=103-9.43 mol•L-13,几乎可以忽略不计,含Cr微粒主要为Cr3+3,Ksp3=c平(Cr3+3)•(OH-)=103-3.23×3 mol4•L-4-=10--30.2- mol4•L-4-。Cr3+-恰好完全沉淀时,c平(Cr3+-)<10--5- mol•L-1-,由Ksp-数据计算可知,c平(OH-)-> mol•L-1-=10--8.4- mol•L-1-,Cr3+-恰好完全沉淀pH最小值5.6,A错误;由①Cr(OH)3(s)⇌Cr3+-(aq)+3OH-(aq) Ksp-=10-30.2- mol4•L-4- ,②Cr(OH)3(s)+OH-(aq)-⇌[Cr(OH)4]-(aq) K1=10-0.4-,由②-①得Cr3+-+4OH-⇌[Cr(OH)4]- K2==1029.8 L4•mol-4,B正确;M和N点溶液中含Cr微粒总和相等,生成的Cr(OH)3(s)质量相等,则M点沉淀质量等于N点沉淀质量,C正确;随着pH的增大,c平(Cr3+)减小,而c平{[Cr(OH)4]-}增大,比值减小,D正确。
3.(1)5 (2)6
解析:(1)如要生成Cu(OH)2沉淀,则c(Cu2+)•c2(OH-)>2×10-20 mol3•L-3,即c(OH-)>1×10-9 mol•L-1,则c(H+)<1×10-5 mol•L-1,pH>5。
(2)要使Cu2+沉淀较为完全,则溶液中剩余Cu2+浓度c(Cu2+)=2×10-4 mol•L-1,此时Ksp=c平(Cu2+)•(OH-)=2×10-20 mol3•L-3,解得c平(OH-)=1×10-8 mol•L-1,pH=6。
知识点二
1.(2)①> ②= ③< (3)①BaSO4 BaCO3 用5%的Na2SO4溶液洗胃 ②CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2、Ca(HCO3)2 CaCO3↓+H2O+CO2↑ ③Ca2++2HC⇌ CaCO3+CO2+H2O 2.(1)沉淀溶解平衡 (2)①更难溶 ②差别越大 (3)FeS、MnS
探究活动
交流讨论
1.提示:溶解度的大小顺序为ZnS>CuS,Ksp的大小顺序为Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)。
2.提示:能,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)>Ksp(Ag2S)。
3.提示:难溶电解质可以转化为更难溶的电解质,即溶解度小的沉淀能转化成溶解度更小的沉淀。
对点训练
1.A 加NH3•H2O会引入新的杂质离子N,A项不可以;MgO消耗MgCl2酸性溶液中的H+,促使Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去,同时MgO转化为MgCl2,不会引入新的杂质,即使MgO过量,由于MgO难溶于水,过滤即可除去,B项可以;加Mg(OH)2和MgCO3 的原理与加MgO的原理相同,C、D项可以。
2.D H2S与AgNO3直接反应生成Ag2S,未发生AgCl向Ag2S的转化,无法比较Ksp,A错误;AgNO3过量,后续KI与过量Ag+直接生成AgI,未发生沉淀转化,无法比较Ksp,B错误;AgI(AB型)转化为Ag2S(A2B型),因沉淀类型不同,无法直接通过现象比较Ksp,C错误;CuS先沉淀,说明其溶度积更小,Ksp(CuS)<Ksp(ZnS),D正确。
3.(1)进食后细菌和酶作用于食物,产生有机酸,有机酸中和OH-,使Ca5(PO4)3OH(s)⇌5Ca2+(aq)+3(aq)+OH-(aq)向右移动,导致牙齿表面的保护物质破坏
(2)Ca5(PO4)3OH(s)+F-(aq)⇌Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)
(3)增加含有Ca2+比较丰富的食物 增加含Ca2+比较丰富的食物,Ca5(PO4)3OH(s)⇌5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)平衡逆向移动,可以促进矿化
能力培养
1.(1)提示:可以加入Na2SO4固体,Ksp不变。
(2)提示:b点,在曲线的上方Q>Ksp,因此会有沉淀生成。
2.(1)提示:=
(2)提示:> >
(3)提示:X点对CaCO3来说要析出沉淀,对CaSO4是不饱和溶液,没有沉淀产生。
迁移应用
1.B 根据图中b点的c平(Ag+)和c平(Br-)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10-13 mol2•L-2。在a点、c点时Q>Ksp,均为AgBr过饱和溶液,有AgBr晶体析出,A正确;由b点到c点的变化是c平(Ag+)不变而c平(Br-)增大,改变温度,c平(Ag+)和c平(Br-)的浓度均改变,所以只改变温度,不能使溶液由b点到c点,B错误;K====≈816,C正确;AgBr的Ksp小于AgCl的Ksp,Cl-和Br-浓度相同,Ksp小的首先达到沉淀条件,即AgBr先沉淀,D正确。
2.D 根据图示,b点c平(Fe3+)与c点c平(Cu2+)相等,而b点c平(OH-)=10-12.7 mol•L-1,c点c平(OH-)=10-9.6 mol•L-1,根据Ksp[Fe(OH)3]=c平(Fe3+)•(OH-),Ksp[Cu(OH)2]=c平(Cu2+)•(OH-),显然Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(OH)2],A项错误;a、b、c、d四点的温度相同,KW相同,B项错误;在Fe(OH)3饱和溶液中加入适量硝酸钾晶体,对Fe(OH)3的沉淀溶解平衡没有影响,C项错误。
3.D Ksp只与温度有关,温度不变,Ksp不变,A项错误;根据质子守恒,Na2S溶液中存在:c平(OH-)=c平(H+)+c平(HS-)+2c平(H2S),因此c平(OH-)>c平(H+)+c平(HS-)+c平(H2S),B项错误;除杂时不能引入新的杂质,加入Na2S固体,引入了Na+,C项错误;FeS、ZnS属于同类型沉淀,且Fe2+、Zn2+的起始浓度相等,加入Na2S溶液,Fe2+先沉淀,说明Ksp(FeS)<Ksp(ZnS),D项正确。
4.(1)AgCl (2)107.9 L•mol-1
解析:(1)由图中(1.7,5)点可得Ag2CrO4的溶度积Ksp(Ag2CrO4)=(Ag+)•c平(Cr)=(1.0×10-5)2×(1.0×10-1.7)mol3•L-3=1.0×10-11.7 mol3•L-3,由图中(4.8,5)点可得AgCl的溶度积Ksp(AgCl)=c平(Ag+)•c平(Cl-)=1.0×10-5×1.0×10-4.8 mol2•L-2=1.0×10-9.8 mol2•L-2。当Cl-和Cr浓度均为0.1 mol•L-1时,产生沉淀所需Ag+分别为=1.0×10-8.8 mol•L-1和=1.0×10-5.35 mol•L-1,则先产生AgCl。
(2)该反应的平衡常数K===107.9 L•mol-1。
【随堂演练】
1.A 误食可溶性钡盐(如BaCl2)应使用硫酸盐(如Na2SO4)溶液洗胃,以形成难溶于酸的BaSO4沉淀;使用Na2CO3会生成BaCO3沉淀,但它在胃酸(酸性环境)中可能部分溶解,释放Ba2+-,导致解毒效果不佳,A项错误;含氟牙膏中的氟离子(F-)可与牙齿中的羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]发生沉淀转化,生成更难溶、更耐酸的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]-,从而预防龋齿,B项正确;AgCl沉淀溶解平衡[AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)]时,离子浓度满足c平(Ag+)-•c平(Cl-)=Ksp(AgCl),但c平(Ag+)和c平(Cl-)不一定相等,其值取决于溶液中的离子来源和初始条件,C项正确;Na2CO3溶液中的C可与CaSO4发生沉淀转化CaSO4(s)+C(aq)⇌CaCO3(s)+S(aq),因为Ksp(CaCO3)<Ksp(CaSO4),CaCO3更难溶且疏松、易溶于酸,便于去除水垢,D项正确。
2.B AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq),由c(Ag+)•c(Cl-)=Ksp,可知c(Cl-)或c(Ag+)越大,越能抑制AgCl的溶解,AgCl的溶解度就越小。①中c(Cl-)=0.01 mol•L-1;②中c(Cl-)=0.04 mol•L-1;③中c(Cl-)=0.03 mol•L-1;④中c(Cl-)=0;⑤中c(Ag+)=0.05 mol•L-1;Ag+或Cl-浓度由小到大的顺序为④①③②⑤,故AgCl的溶解度大小顺序为④>①>③>②>⑤。
3.C 加入H2O2的目的将Fe2+3氧化为Fe3+3,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2+3+2H+2Fe3+3+2H2O,A正确;pH=4时c平(OH-)= mol•L-13=10-103 mol•L-13,Ksp3[Fe(OH)3]3=c平(Fe3+3)•3(OH-)=2.8×10-393 mol4•L-43,则c平(Fe3+3)= mol•L-1=2.8×10-9 mol•L-1<1×10-5 mol•L-1,可认为Fe3+已完全沉淀,B正确;CuSO4溶液达饱和后c平(Cu2+)=1.41 mol•L-1,pH=4时溶液中c平(OH-)= mol•L-1=10-10 mol•L-1,浓度熵Q=c(Cu2+)•c2(OH-)=1.41×(10-10)2mol3•L-3=1.41×10-20 mol3•L-3<Ksp[Cu(OH)2],即不会析出Cu(OH)2沉淀,C错误;金属离子转化为氢氧化物沉淀的pH不同,通过控制溶液的pH可实现某些金属离子的逐步分离,则沉淀溶解平衡原理对分离金属离子的pH选择具有指导意义,D正确。
4.B CdCO3(s)⇌Cd2+(aq)+C(aq),Ksp(CdCO3)是定值,图1中横坐标为阴离子浓度的负对数,pCd2+为Cd2+浓度的负对数,则对应CdCO3的曲线斜率应该为-1,故直线Y是CdCO3,X为Cd(OH)2。根据滴定终点可知Cd2+沉淀完全时所需的氢氧化钠的体积要多一些,故M应该为CdCl2溶液中滴加Na2CO3溶液对应的曲线,N为CdCl2溶液中滴加NaOH溶液对应的曲线。a点溶液,Q=1×10-5×1×10-6=1×10-11>1×10-12,Q>K,故a点对应的溶液为CdCO3的过饱和溶液,A项正确;根据分析可知M应该为CdCl2溶液中滴加Na2CO3溶液对应的曲线,B项错误;根据分析可知直线Y是CdCO3,X为Cd(OH)2,利用曲线上点可算出Ksp[Cd(OH)2]=1×10-4×(1×10-5)2=1×10-14,C项正确;c点有Ksp(CdCO3)=(Cd2+)=1×10-12,c平(Cd2+)=1×10-6 mol•L-1,则c=6;设b点c平(Cd2+)=x,Ksp[Cd(OH)2]=x×(2x)2=1×10-14,x>1×10-5,则b<5,D项正确。
5.(1)S2-+Hg2+HgS↓ FeS(s)+Hg2+(aq)⇌HgS(s)+Fe2+(aq) (2)减小 不变 减小 (3)B (4)C
解析:(1)Na2S除去废水中的Hg2+,Na2S提供S2-,与Hg2+生成溶度积极小的HgS沉淀,故离子方程式为S2-+Hg2+HgS↓;FeS除去废水中的Hg2+,是因为FeS的溶度积大于HgS,发生沉淀转化,FeS溶解并生成更难溶的HgS,故离子方程式为FeS(s)+Hg2+(aq)⇌HgS(s)+Fe2+(aq)。
(2)加入稀硫酸后,S浓度增大,使BaSO4的溶解平衡逆向移动,溶解度减小;Ksp仅与温度有关,温度不变则Ksp不变;S浓度增大,溶解平衡逆向移动,Ba2+浓度减小。
(3)调节pH时需避免引入新杂质,NaOH会引入Na+,A错误;调节pH时需避免引入新杂质,ZnO与H+反应(ZnO+2H+Zn2++H2O),提高pH的同时生成ZnCl2,不引入新杂质,B正确;调节pH时需避免引入新杂质,ZnSO4会引入S,C错误;调节pH时需避免引入新杂质,Fe2O3会与HCl反应生成FeCl3,增加了杂质含量,D错误。
(4)AgCl的溶解平衡为AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq),蒸馏水会促进AgCl溶解,增大沉淀损失,A不符合题意;AgNO3溶液会引入新杂质,而且硝酸银后续难以除去,B不符合题意;AgCl的溶解平衡为AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq),稀盐酸含Cl-,利用同离子效应抑制AgCl溶解,减少沉淀损失,且盐酸易挥发,便于后续除去,C符合题意。
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