3.4.2 沉淀溶解平衡的应用-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参（人教版）

本高中化学讲义聚焦沉淀溶解平衡的应用，系统梳理沉淀生成（调节pH法、加沉淀剂法）、溶解（酸溶、盐溶）及转化（溶解度差异）的核心知识点，构建从原理（Q与Ksp比较）到应用（废水处理、锅炉除垢）的学习支架。 通过实验探究（如Mg(OH)₂溶解、银盐转化实验）培养科学探究能力，结合定量分析（平衡常数计算）提升科学思维，融入实际案例（牙齿防龋）强化科学态度与责任。课中辅助教师演示教学，课后例题与练习题助力学生巩固知识，查漏补缺。

第2课时　沉淀溶解平衡的应用 【学习目标】　1.通过实验了解沉淀的生成、溶解和转化，并能应用化学平衡理论进行解释。　2.学会通过比较Q与Ksp的大小判断难溶电解质的沉淀与溶解，学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化。 知识点一　沉淀的生成和溶解 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 方法 实例 操作及原理 调节 pH法 除去NH4Cl固体中的 FeCl3 溶解于水，再加入氨水调节pH：Fe3+＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH (填离子方程式，下同) 除去CuCl2 溶液中的 FeCl3 加入CuO调节pH：Fe3+＋3H2O⥫⥬Fe(OH)3＋3H＋；CuO＋2H＋===Cu2+＋H2O 加沉淀 剂法 除去废水中的Hg2+ 加入Na2S：S2-＋Hg2+===HgS↓ 除去废水中的Cu2+ 通入H2S：H2S＋Cu2+===CuS↓＋2H＋ (3)原则：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；其次希望沉淀反应完成后，溶液中剩余离子的浓度能够尽量小。 　常温下，CuCO3、Cu(OH)2、CuS的Ksp分别为1.4×10-10、2.2×10-20、6.3×10-36。要除去溶液中的Cu2+，选用________(填序号)做沉淀剂最好，其原因为_______________________________ ______________________________________________________。 ①Na2CO3　　②NaOH　　　③Na2S 答案：③　CuS的溶解度最小，Cu2+沉淀得更完全 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，如果能设法不断地移去平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。 (2)实验探究Mg(OH)2沉淀的溶解 实验 操作 实验 现象 ①试管中Mg(OH)2沉淀几乎不溶解，溶液浑浊；②试管中Mg(OH)2沉淀溶解，溶液澄清 原理 分析 H＋与OH－反应，使c(OH－)减小，Mg(OH)2 沉淀溶解平衡不断右移，只要盐酸的量足够，Mg(OH)2就可以完全溶解 (3)方法 ①酸溶解法，如CaCO3溶于盐酸，Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸等。　 ②盐溶解法，如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，化学方程式为Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O。 (1)沉淀溶液中的Ba2+时，加入的Na2SO4溶液浓度越大，沉淀效果越好(　　) (2)溶解CaCO3时常用盐酸而不用稀硫酸，是因为稀硫酸不与CaCO3反应(　　) (3)除去MgCl2溶液中的Fe2+时，先向溶液中加入H2O2溶液，再向溶液中加入MgO(　　) (4)为减少洗涤过程中固体的损耗，最好选用稀硫酸代替H2O来洗涤BaSO4沉淀(　　) (5)利用沉淀剂法除去某离子时，当离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时，认为已完全沉淀(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√ 1．沈括《梦溪笔谈》记载：“石穴中水，所滴者皆为钟乳。”溶洞与钟乳石的形成涉及的反应为Ca(HCO3)2(aq)⥫⥬CaCO3(s)＋H2O(l)＋CO2(g)。下列分析错误的是(　　) A.溶有CO2的水流经石灰岩区域，生成可溶于水的Ca(HCO3)2 B.钟乳石的形成经历CaCO3的溶解和析出 C.酸雨条件下，上述平衡右移，加速钟乳石的形成 D.由于形成钟乳石的水动力及其沉积部位不同，因此钟乳石形状各异 解析：选C。酸雨条件下，溶液中氢离子浓度增大，碳酸钙与氢离子反应转化为钙离子，不利于钟乳石的形成，故C错误。 2．已知CaCO3的Ksp＝2.8×10-9，现将浓度为2×10-4 mol·L-1的Na2CO3溶液与CaCl2溶液等体积混合，若要产生沉淀，则所用CaCl2溶液的浓度至少应大于(　　) A.2.8×10-2 mol·L-1 B.1.4×10-5 mol·L-1 C.2.8×10-5 mol·L-1 D.5.6×10-5 mol·L-1 解析：选D。若要产生沉淀，Q应大于Ksp，因为等体积混合，所以体积加倍，混合时浓度减半。即×>2.8×10-9，求得c(CaCl2)>5.6×10-5 mol·L-1。 3．利用调节pH的方法，可以除去硫酸铜溶液中的亚铁离子(已知：在一定条件下，某些常见阳离子沉淀时对应的pH见下表)。下列说法正确的是(　　) 阳离子 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH Fe3+ 2.7 3.7 Cu2+ 4.4 6.4 Fe2+ 7.6 9.6 A.调节pH前，应先将Fe2+氧化为Fe3+，可选择Cl2或H2O2作为氧化剂 B.调节pH可选用Cu(OH)2 C.控制pH＝6.4～7.6除杂效果最好 D.将分离得到的硫酸铜溶液蒸干可获得Cu(OH)2固体 解析：选B。如果选择氯气作为氧化剂，会生成氯化铁，引入新杂质，A项错误；选用Cu(OH)2可调节溶液的pH，且不引入新杂质，B项正确；控制pH的范围为6.4～7.6时，铜离子完全沉淀，不能达到除杂的目的，应将亚铁离子氧化成铁离子之后，控制pH的范围为3.7～4.4，C项错误；硫酸为难挥发性酸，将硫酸铜溶液蒸干，得到硫酸铜固体，D项错误。 知识点二　沉淀的转化 　　　　　　　　　　　　　　 1．沉淀转化的实验探究 (1)难溶性银盐之间的转化 实验 步骤 实验 现象 产生白色沉淀 白色沉淀变为黄色 黄色沉淀变为黑色 离子 方程式 Ag＋＋Cl－===AgCl↓ AgCl(s)＋I－(aq)⥫⥬_AgI(s)＋Cl－(aq) 2AgI(s)＋S2-(aq)⥫⥬Ag2S(s)＋2I－(aq) 实验 结论 AgCl、AgI、Ag2S的溶解度由小到大的顺序为Ag2S<AgI<AgCl (2)Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化 实验 步骤 实验 现象 产生白色沉淀 白色沉淀变为红褐色 离子 方程式 Mg2+＋2OH－===_Mg(OH)2↓ 3Mg(OH)2(s)＋2Fe3+(aq)⥫⥬2Fe(OH)3(s)＋3Mg2+(aq) 实验 结论 溶解度：Fe(OH)3<Mg(OH)2 　1.向盛有2 mL 0.1 mol/L NaOH溶液的试管中滴加2～4滴 2 mol/L MgCl2溶液，有白色沉淀生成，再向反应混合液中滴加0.1 mol/L FeCl3溶液，又有红褐色沉淀生成，这能否证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶？ 答案：否。第一次反应混合液中含有过量的氢氧化钠溶液，加入FeCl3溶液有红褐色沉淀Fe(OH)3生成，不能证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶。 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为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。 　2.已知：Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)。向BaSO4悬浊液中滴加Na2CO3溶液能否生成BaCO3固体？如果能，需要什么条件？ 答案：能。向BaSO4悬浊液中加入高浓度的Na2CO3溶液，使Q(BaCO3)>Ksp(BaCO3)即可。 3．沉淀转化的应用 (1)锅炉除水垢 水垢[含CaSO4(s)]CaCO3(s)Ca2+(aq)。两步反应的离子方程式分别为CaSO4(s)＋CO(aq)⥫⥬CaCO3(s)＋SO(aq)、CaCO3＋2H＋===Ca2+＋H2O＋CO2↑。 (2)自然界中原生铜的硫化物的转化 原生铜的硫化物CuSO4(aq)CuS(铜蓝，s)。CuSO4 与ZnS转化为铜蓝的离子方程式为Cu2+(aq)＋ZnS(s)⥫⥬CuS(s)＋Zn2+(aq)。 1．(2026·淄博二中高二质检)已知：工业生产中可用ZnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+，可表示为Cu2+(aq)＋ZnS(s)⥫⥬Zn2+(aq)＋CuS(s)。下列说法不正确的是(　　) A.反应达到平衡时，c(Cu2+)<c(Zn2+) B.过量的ZnS可通过过滤除去 C.该反应的平衡常数K＝ D.相同温度时，溶解度：S(ZnS)>S(CuS) 解析：选C。溶解度小的物质能转化为溶解度更小的物质，故溶解度：S(ZnS)>S(CuS)，反应达到平衡时，c(Cu2+)＜c(Zn2+)，A、D正确；工业生产中可用ZnS作为沉淀剂，过量的ZnS可通过过滤除去，B正确；该反应的平衡常数K＝＝＝，C错误。 2．为探究沉淀转化的规律，取1 mL 0.1 mol·L-1AgNO3溶液进行如下实验(实验中所用试剂浓度均为0.1 mol·L-1)： 下列说法不正确的是(　　) A.实验①中改为“滴加少量NaCl溶液”也能得出沉淀转化规律 B.若在白色浊液X中滴加少量浓盐酸，则c(Ag＋)变小　 C.实验①②说明Ksp(AgI)<Ksp(AgCl) D.实验③说明AgI转化为Ag2S 解析：选A。若实验①中改为“滴加少量NaCl溶液”，则溶液中Ag＋过量，继续加入KI溶液无法得出沉淀转化规律，故A错误；若在白色浊液X中滴加少量浓盐酸，使得溶液中Cl－浓度变大，此时Ksp(AgCl)不变，所以c(Ag＋)变小，故B正确；由实验①②可知，AgCl转化为AgI，说明Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)，故C正确；黄色浊液中含AgI沉淀，滴加过量的Na2S溶液生成黑色沉淀Ag2S，故D正确。 3．已知Ksp(BaSO4)＝1.0×10-10，Ksp(BaCO3)＝2.5×10-9，回答下列问题： (1)向等浓度的碳酸钠、硫酸钠的混合溶液中逐滴加入氯化钡溶液，最先出现的沉淀是________。　 (2)某同学设想用下列流程得到BaCl2溶液： BaSO4BaCO3BaCl2 反应①的离子方程式为_________________________________，该反应的平衡常数K＝________。 答案：(1)BaSO4　(2)BaSO4(s)＋CO(aq)⥫⥬BaCO3(s)＋SO(aq)　0.04 1．(2026·泉州高二期末)下列现象中，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除去废水中的Cu2+、Hg2+ D.误食可溶性钡盐用Na2SO4溶液解毒 解析：选B。碘化银见光易分解，将其保存在棕色广口瓶中的主要目的是避免光照引起碘化银分解而变质，与沉淀溶解平衡无关，故B符合题意。 2．已知：Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)。向有白色固体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.固体颜色发生变化，但质量不变 D.固体逐渐增多，但颜色不变 解析：选B。ZnS和CuS属于同种类型的难溶电解质，且Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，故ZnS的溶解度大于CuS的溶解度，因此向有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液会使ZnS白色沉淀转化成CuS黑色沉淀。 3．(2026·岳阳高二期末)可溶性钡盐有毒，医院中常用硫酸钡作为内服造影剂。已知：Ksp(BaCO3)＝5×10-9、Ksp(BaSO4)＝1×10-10，在饱和BaSO4溶液中，下列说法错误的是(　　) A.BaSO4的沉淀溶解平衡为BaSO4(s)⥫⥬Ba2+(aq)＋SO(aq) B.向饱和BaSO4溶液中加入固体BaSO4，c(Ba2+)不变 C.不用碳酸钡作为内服造影剂，是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4) D.向BaCO3、BaSO4的饱和混合溶液中加入少量BaCl2，溶液中不变 解析：选C。BaSO4的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：BaSO4(s)⥫⥬Ba2+(aq)＋SO(aq)，A正确；向饱和BaSO4溶液中加入固体BaSO4，平衡不移动，c(Ba2+)不变，B正确；胃液中含有盐酸，不用碳酸钡作为内服造影剂的原因是碳酸钡能和盐酸反应而溶解生成钡离子，钡离子有毒，与溶度积常数无关，C错误；BaCO3、BaSO4的饱和混合溶液中＝，加入少量BaCl2，温度不变，Ksp(BaCO3)和Ksp(BaSO4)不变，故不变，D正确。 4．某小组研究沉淀之间的转化，实验设计如下： 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.实验①和②说明Ag＋(aq)与Cl－(aq)的反应是有限度的 C.实验③中颜色变化说明AgCl转化为AgI D.实验①和③可以证明AgI比AgCl更难溶 解析：选B。浊液a为氯化银沉淀与硝酸银和硝酸钠的混合物，AgCl(s)存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)⥫⥬Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，A正确；实验①和②中硝酸银过量，向硝酸银和硝酸钠的混合液中加入NaCl溶液，Ag＋(aq)与Cl－(aq)反应生成沉淀，不能说明Ag＋(aq)与Cl－(aq)的反应是有限度的，B错误；实验③中颜色变化说明发生反应：AgCl(s)＋I－(aq)⥫⥬AgI(s)＋Cl－(aq)，即AgCl转化为AgI，C正确；实验①和③可以证明：Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，即AgI比AgCl更难溶，D正确。 5．牙齿表面覆盖的牙釉质是人体最坚硬的部分，起着保护牙齿的作用，牙釉质的主要成分为羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]，龋齿是有机酸使牙齿中的羟基磷灰石溶解造成的。氟化物中的F－会将羟基磷灰石转化为氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，后者更能抵抗酸的腐蚀。 (1)将羟基磷灰石转化为氟磷灰石的过程用离子方程式表示：______________________________________________________ ______________________________________________________。 (2)已知羟基磷灰石、氟磷灰石的Ksp分别是6.8×10-37和1.0×10-60，则上述离子方程式的平衡常数K＝____________________________________________________________。 (3)下列有关含氟牙膏的使用说法正确的是________(填字母)。　 A.使用含氟牙膏能预防龋齿的形成 B.氟离子的碱性比氢氧根离子的弱，更不易与酸反应，从而使牙齿有较强的抗酸能力 C.氟对人体多多益善，长期大剂量使用有利于人体健康 解析：(1)～(2)羟基磷灰石转化为氟磷灰石的离子方程式为Ca5(PO4)3OH(s)＋F－(aq)⥫⥬Ca5(PO4)3F(s)＋OH－(aq)，该反应的平衡常数K＝＝＝＝6.8×1023。(3)长期大剂量使用含氟牙膏不利于人体健康，C错误。 答案：(1)Ca5(PO4)3OH(s)＋F－(aq)⥫⥬Ca5(PO4)3F(s)＋OH－(aq)　(2)6.8×1023　(3)AB 学科网（北京）股份有限公司 $