内容正文:
第四节 沉淀溶解平衡(题型突破·举一反三)
题型01难溶电解质的沉淀溶解平衡
题型02沉淀溶解平衡的影响因素
题型03溶度积常数及其应用
题型04溶度积常数的相关计算
题型05沉淀溶解平衡的应用
题型06沉淀溶解平衡图像
▌题型01难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.概念:在一定温度下,当难溶电解质的溶解速率和沉淀速率相等时,体系中形成该难溶电解质的饱和溶液,即达到沉淀溶解平衡状态。
2.表示方法:难溶电解质MmAn的沉淀溶解平衡的一般表达式为
难溶电解质用“s”标明状态,溶液中的离子用“aq”标明状态,并用“”连接。如BaSO4的沉淀溶解平衡表达式为:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)。
【典例1】(25-26高二下·江苏徐州·期末)为探究、、溶液的性质,学习小组进行如下实验:
实验1:分别取、溶液于试管中,用计测量,溶液的小于溶液
实验2:向溶液中加入溶液,产生白色沉淀,再滴入几滴溶液,产生蓝色沉淀
实验3:向溶液中,加入过量的粉,缓慢产生气泡,取出少量固体检测到单质
下列说法正确的是
A.由实验1可知:的碱性大于
B.由实验2可知:
C.实验3中产生气泡的原因是水解生成,与反应生成
D.取实验3结束后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液呈红色
【变式1-1】(25-26高二上·江苏苏州·阶段检测)为探究和能否溶于硝酸,某实验小组进行如下实验。下列说法不正确的是
A.由②③可知少量的能溶于稀硝酸
B.④中白色沉淀为
C.⑥中沉淀溶解发生反应:
D.上述实验表明不溶于稀硝酸
【变式1-2】(2026·江苏·一模)探究含银化合物性质的实验如下:
步骤Ⅰ向洁净的试管中加入2mL2%溶液,边振荡边逐滴滴入2%氨水至沉淀恰好溶解,制得银氨溶液,将所得溶液分为两等份。
步骤Ⅱ向一份银氨溶液中滴加2滴溶液,产生黄色沉淀。
步骤Ⅲ向另一份银氨溶液中滴加2滴溶液,无明显现象;继续加入稀硝酸,产生白色沉淀。
下列说法正确的是
A.步骤Ⅰ产生的沉淀为
B.步骤Ⅱ产生黄色沉淀的反应为
C.步骤Ⅲ产生白色沉淀是由于结合,促进解离出,生成AgCl
D.由步骤Ⅱ和步骤Ⅲ,可得到:
【变式1-3】(24-25高二上·江苏连云港·期末)某小组同学研究沉淀的转化,进行如下实验(操作如图所示):下列关于实验过程的分析不正确的是
A.c到e的现象表明转化为
B.上述实验可证明:
C.向滤液b中滴加溶液,滤液出现浑浊
D.悬浊液a中存在沉淀溶解平衡:
▌题型02沉淀溶解平衡的影响因素
1.沉淀溶解平衡的内因:难溶电解质本身的性质
2.沉淀溶解平衡的外因:
影响因素
沉淀溶解平衡移动方向
温度
大多数难溶电解质的溶解是吸热的,升高温度,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组成中相同的离子,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沉淀或弱电解质时,平衡向沉淀溶解的方向移动
以AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)为例,若改变条件,对其有何影响(溶液始终饱和)
改变条件
平衡移动方向
平衡时c(Ag+)
平衡时c(Cl-)
升 温
正向
增大
增大
加 水
正向
不变
不变
加AgCl(s)
不移动
不变
不变
加NaCl(s)
逆向
减小
增大
加NaI(s)
正向
减小
增大
加AgNO3(s)
逆向
增大
减小
【典例2】(24-25高二上·江苏·期中)关节炎首次发作一般在寒冷季节,原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr),易诱发关节疼痛,其化学机理是:
①
② △H
下列叙述错误的是
A.降低温度,反应②平衡正向移动
B.降低关节滑液中HUr及含量是治疗关节炎的方法之一
C.反应②正方向是吸热反应
D.关节保暖可以缓解疼痛,原理是平衡②逆向移动
【变式2-1】(24-25高二上·江苏·月考)将足量BaCO3固体分别加入:①30 mL水;②10 mL 0.2 mol·L-1Na2CO3溶液;③50 mL 0.01 mol·L-1 BaCl2溶液;④100 mL 0.01 mol·L-1盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中c(Ba2+)由大到小的顺序为
A.①②③④ B.③④①②
C.④③①② D.②①④③
【变式2-2】(24-25高二上·江苏·期中)已知25℃时,Ksp(AgC1)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.0×10-13。该温度下,下列说法错误的是
A.AgC1的悬浊液中通入少量的HCl,c(Ag+)减少
B.AgC1和AgBr共存的悬浊液中,=360
C.AgC1和AgBr的饱和溶液等体积混合,再加入足量的浓AgNO3溶液,生成AgBr沉淀多于AgCl沉淀
D.等浓度的NaCl和NaBr混合溶液中滴加AgNO3溶液,先析出AgBr沉淀
【变式2-3】(24-25高二上·江苏连云港·月考)现进行下列实验。
(1)将溶液和溶液等体积混合,得到悬浊液;将悬浊液过滤,得到滤液和白色沉淀。
(2)向滤液中滴加溶液,滤液出现浑浊。
(3)向沉淀中滴加溶液,沉淀变为黄色。
下列关于上述实验的分析错误的是
A.悬浊液中存在沉淀溶解平衡:
B.滤液中不含
C.实验(3)表明转化为
D.实验可以证明的比的小
▌题型03溶度积常数及其应用
1.溶度积常数表达式
MmAn(s)⇌ mMn+(aq)+nAm−(aq)Ksp=cm(Mn+)·cn(Am−)
Ksp=c(Ag+)·c(Cl−)
Ksp=c2(Ag+)·c(S2−)
2.溶度积常数与难溶电解质的性质与温度有关;
3.溶度积反映了难溶电解质在水中的溶解能力
对同类型的难溶电解质,在相同温度下,Ksp越大,溶解度越大。
AgCl、AgBr、AgI溶解度逐渐减小,Ksp从大到小的顺序为Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)
4.溶度积Ksp的应用
根据某温度下难溶电解质的溶度积Ksp与该溶液中离子积(符号为Q)的相对大小,可判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况:
Q > Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出;
Q = Ksp:溶液饱和,沉淀溶解平衡;
Q < Ksp:溶液未饱和,无沉淀析出;
提醒:离子积Q与溶度积Ksp的表达式相同,但意义不同。Q的表达式中离子浓度可以是任意时刻的,Ksp的表达式中离子浓度是指平衡时离子的浓度。
【典例3】(25-26高二上·江苏南京·期末)室温时,,。下列关于和两悬浊液说法不正确的是
A.和两悬浊液中后者的较大
B.两种悬浊液中分别通入足量氯化氢气体;不变
C.分别加入的溶液,和均减小
D.和共存的饱和溶液中,的值为100
【变式3-1】(25-26高三上·江苏无锡·期末)某兴趣小组探究沉淀的转化。将 溶液与同浓度同体积的 溶液混合, 得悬浊液 1 , 然后进行如下实验。下列叙述正确的是
A.NaHS 溶液中:
B.溶液 3 中:
C.该实验可以证明:
D.溶液 1 与溶液 3 相比(忽略混合时体积变化):
【变式3-2】(24-25高二上·江苏连云港·期中)时,在含有大量的饱和溶液中存在着平衡,加入KI溶液,下列说法正确的是
A.溶液中和浓度都增大 B.溶度积常数减小
C.沉淀溶解平衡逆向移动 D.溶液中浓度不变
【变式3-3】(24-25高二下·江苏无锡·阶段检测)室温下,下列实验探究方案能达到探究目的的是
实验方案
探究目的
A
向浓度均为0.05 mol/L 的Na2CO3、Na2SO4溶液中分别滴加少量等浓度BaCl2溶液,Na2SO4溶液中先有沉淀生成
Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)
B
向盛有1 mL 0.2 mol/L NaOH溶液的试管中滴加2滴0.1 mol/L MgCl2溶液,产生白色沉淀,再滴加2滴0.1 mol/L FeCl3溶液,又产生红褐色沉淀
室温下,Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2
C
向盛有3 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液的试管中滴加2滴0.1 mol/L NaCl溶液,振荡试管,再向试管中滴加2滴0.1 mol/L碘化钾溶液,观察生成沉淀的颜色
Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)
D
用饱和Na2CO3溶液浸泡BaSO4固体,过滤,将所得固体溶于稀硝酸,观察沉淀是否溶解、是否有气体生成
比较Ksp(BaSO4)、Ksp(BaCO3)大小
A.A B.B C.C D.D
▌题型04溶度积常数的相关计算
1.溶液中离子浓度的计算
如Ksp=a的AgCl饱和溶液中:c(Ag+)=c(Cl-)= mol/L。
2.沉淀完全的条件的计算与判断:
以Fe(OH)3为例,可计算Fe3+完全沉淀时所需控制的溶液pH:
Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,当c(Fe3+)=1×10-5mol/L时沉淀完全,此时c3(OH-)= =2.8×10-34,c(OH-)=≈6.54×10-12mol/L,c(H+)≈1.53×10-3mol/L,则pH≈2.8,故Fe3+在pH≈2.8时沉淀完全。
3.沉淀转化反应平衡常数的计算
如对于反应AgCl(s) + I-(aq) ⇌ AgI(s) + Cl-(aq),
Ksp(AgCl) = c(Ag+)·c(Cl-) Ksp(AgI)= c(Ag+)·c(I-)
则该反应的平衡常数K= = =
4.生成沉淀的先后顺序的判断
可根据Ksp分别求出要使这些离子沉淀所需试剂离子的浓度,所需试剂离子的浓度越小,则对应的离子先沉淀。
【典例4】(2026·江苏南京·二模)室温下,利用重晶石(主要成分为)制备溶液的过程如下:
已知:,,“转化”时忽略溶液体积变化。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.“转化”后所得滤液中:
C.“酸浸”后所得滤液中:
D.完全转化,至少需要溶液的体积为
【变式4-1】(25-26高二上·江苏扬州·期中)工程师研究利用、和处理水样中的。已知时,,,,。下列说法不正确的是
A.溶液中:
B.处理水样中的的离子方程式:
C.反应正向进行,需满足
D.向含水样中加入足量浸泡一段时间后,上层清液中存在
【变式4-2】(25-26高二上·福建厦门·阶段检测)室温下,通过矿物中PbSO4获得Pb(NO3)2的过程如图。
已知:Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14。下列说法正确的是
A.Na2CO3溶液中:c(OH-)<c(H+)+c()+2c(H2CO3)
B.反应PbSO4(s)+(aq)PbCO3(s)+ (aq)正向进行,需满足>×106
C.“脱硫”后上层清液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c()
D.PbCO3悬浊液加入HNO3 “溶解”过程中,溶液中浓度逐渐减小
【变式4-3】(24-25高三上·江苏南京·期中)室温下,用0.5mol·L-1Na2CO3溶液浸泡CaSO4粉末,一段时间后过滤,向滤渣中加稀醋酸,产生气泡。已知Ksp(CaSO4)=5×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是
A.0.5mol·L-1Na2CO3溶液中存在:2c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
B.过滤后所得清液中一定存在:c(Ca2+)=且c(Ca2+)≤
C.反应CaSO4+COCaCO3+SO正向进行,需满足>×104
D.滤渣中加入醋酸发生反应的离子方程式:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
▌题型05沉淀溶解平衡的应用
一、沉淀的生成
1、沉淀的生成条件:Q>Ksp
2、沉淀的生成方法
(1)调节pH法:通过调节溶液的酸碱性,可以使某些金属阳离子转化为氢氧化物沉淀。如加入氨水调节pH,可使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去,发生的反应为Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+。
(2)加沉淀剂法:加入适当沉淀剂,使某些金属阳离子转化为沉淀。
如:以Na2S作沉淀剂,使废水中的某些金属离子如Cu2+、Hg2+,生成即难溶的CuS、HgS沉淀而除去,发生的反应为Cu2++S2-=CuS↓,Hg2++S2-=HgS↓。
通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol/L时,该离子沉淀完全。
二、沉淀的溶解
根据平衡移动原理,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。如:医学上常用BaSO4作钡餐透视,而不能用BaCO3,原因是BaCO3能溶于胃酸,反应原理为BaCO3(s)⇌Ba2+(aq)+CO32-(aq),CO32-+2H+=CO2↑+H2O,胃酸消耗CO32-,使CO32-浓度减小,从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动,Ba2+的浓度增大,会引起人体重金属中毒。
三、沉淀的转化
1.沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化
以AgCl沉淀转化为AgI沉淀为例说明沉淀转化的原因:
AgCl、AgI在水中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)Ksp=1.8×10-10、AgI(s)⇌Ag+(aq)+I-(aq)Ksp=8.5×10-17,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),AgI在水中的溶解度远比AgCl的溶解度小,加入KI溶液时,溶液中的Ag+和I-的离子积大于Ksp(AgI),因此Ag+与I-结合生成AgI沉淀,导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,直至建立新的沉淀溶解平衡:沉淀转化的方程式为:AgCl(s)+I-(aq)⇌AgI(s)+Cl-(aq)
2.沉淀转化的应用:
(1)去除锅炉水垢中的CaSO4,先用Na2CO3溶液处理,使CaSO4(Ksp=4.9×10-5)转化为疏松、易溶于酸的CaCO3(Ksp=3.4×10-9),然后用酸除去。
(2)自然界,各原生铜硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,并向深部渗透,遇到深层ZnS(闪锌矿)(Ksp=1.6×10-24)和PbS(方铅矿)(Ksp=8.0×10-28),便慢慢使它们转化为CuS(铜蓝)(Ksp=6.3×10-36)。
【典例5】(25-26高二上·江苏苏州·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,和浓度不一定相等
D.用溶液使锅炉水垢中的转化成疏松、易溶于酸的
【变式5-1】(24-25高二上·江苏·月考)已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为
A.Cl-、Br-、CrO B.CrO、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、CrO D.Br-、CrO、Cl-
【变式5-2】(24-25高三上·江苏常州·期中)实验小组以为指示剂,用标准溶液分别滴定含、水样。
已知:
①相同条件下,AgCl溶解度大于AgBr;为砖红色沉淀。
②25℃时,,。
③25℃下,AgCl、AgBr和的沉淀溶解平衡曲线如下图所示(图中横坐标、纵坐标,代表、或)。
下列说法不正确的是
A.曲线①为沉淀溶解平衡曲线
B.反应的平衡常数
C.滴定时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过
D.滴定接近终点时,用洗瓶冲洗锥形瓶内壁对实验结果不会产生影响
【变式5-3】(24-25高二下·江苏无锡·月考)室温下,下列实验探究方案能达到探究目的的是
实验方案
探究目的
A
向浓度均为0.05 mol/L 的Na2CO3、Na2SO4溶液中分别滴加少量等浓度BaCl2溶液,Na2SO4溶液中先有沉淀生成
Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)
B
向盛有1 mL 0.2 mol/L NaOH溶液的试管中滴加2滴0.1 mol/L MgCl2溶液,产生白色沉淀,再滴加2滴0.1 mol/L FeCl3溶液,又产生红褐色沉淀
室温下,Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2
C
向盛有3 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液的试管中滴加2滴0.1 mol/L NaCl溶液,振荡试管,再向试管中滴加2滴0.1 mol/L碘化钾溶液,观察生成沉淀的颜色
Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)
D
用饱和Na2CO3溶液浸泡BaSO4固体,过滤,将所得固体溶于稀硝酸,观察沉淀是否溶解、是否有气体生成
比较Ksp(BaSO4)、Ksp(BaCO3)大小
A.A B.B C.C D.D
▌题型06沉淀溶解平衡图像
1.沉淀溶解平衡曲线
(1)溶度积曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度之间的关系曲线,以AgCl悬浊液为例,溶度积曲线如图:
①曲线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc=Ksp。
②曲线上方区域均为过饱和溶液,即Qc>Ksp。
③曲线下方区域均为不饱和溶液,即Qc<Ksp。
④升高温度,曲线向右上方平移。
(2)沉淀溶解平衡对数曲线
溶度积对数曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度对数值之间的关系曲线,以CdCO3饱和溶液为例,溶度积曲线如图:
①直线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc=Ksp。
②曲线上方区域均为不饱和溶液,即Qc<Ksp。
③曲线下方区域均为过饱和溶液,即Qc>Ksp。
④升高温度,直线向左下方平移。
2.沉淀滴定曲线
沉淀滴定曲线是沉淀滴定过程中构成难溶电解质的离子浓度与滴定剂加入量之间的关系曲线,以向10 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1的K2S溶液溶液为例,滴加过程中溶液中-lgc(Cu2+)与K2S溶液体积(V)的关系曲线如图:
①曲线上任一点都代表平衡点,c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp。
②滴定终点时(b点)为饱和CuS溶液,c(Cu2+)=c(S2-)。
③滴定终点以前线上点(如a点),代表c(Cu2+)>c(S2-);
滴定终点以后线上点(如c点),代表c(Cu2+)<c(S2-)。
3.沉淀溶解平衡图像题的解题策略
第一步:明确图像中横、纵坐标的含义:横、纵坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步:理解图像中线上点、线外点的含义
(1)以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Q=Ksp。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。
(2)曲线上方区域的点均为饱和溶液与沉淀共存的体系,此时Q>Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q<Ksp。
第三步:抓住Ksp的特点,结合选项分析判断
(1)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。
(2)溶度积常数只是温度的函数,与溶液中溶质的离子浓度无关,在同一曲线上的点,溶度积常数相同。
4.沉淀溶解平衡图像分析模式
(1)曲线上任一点均为饱和溶液,线外的点为非饱和溶液,可根据Qc与Ksp的大小判断。
(2)求Ksp时可找曲线上合适的一点确定离子浓度进行计算,曲线上任一点的Ksp相同。
(3)当坐标表示浓度的对数时,要注意离子浓度的换算,如lg c(X)=a,则c(X)=10a。
(4)当坐标表示浓度的负对数(-lgX=pX)时,pX越大,c(X)越小,c(X)=10-pX。
【典例6】(25-26高二上·江苏宿迁·期末)室温下,向和的混合溶液中逐滴加入溶液,溶液中与的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
已知:的、分别为、;
A.a点对应溶液的pH大于b点
B.b点对应溶液的
C.变化过程中,溶液中的不变
D.a点对应的溶液中一定存在:
【变式6-1】(25-26高二下·江苏无锡·期末)几种难溶盐在水溶液中离子浓度负对数关系如题图所示。已知溶液中离子浓度小于10-5mol·L-1时可认为沉淀完全。下列说法正确的是
A.Ksp(CaCO3)>10-8 B.0.001mol·L-1MnCl2溶液可将沉淀完全
C.在a点,碳酸镁向着沉淀的方向进行 D.Ksp(CaCO3)>Ksp(MgCO3)
【变式6-2】(24-25高三上·江苏盐城·月考)如图为常温下在水中达到沉淀溶解平衡时的关系图;可认为M离子已沉淀完全}。下列叙述错误的是
A.a、b、c三点中表示 的溶解速率大于沉淀速率的是c点
B.向三种沉淀中逐滴滴加盐酸,最先溶解的是
C.
D.混合溶液中,当时,二者不会同时沉淀
【变式6-3】(24-25高二上·江苏苏州·期中)某温度时,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.加入可以使溶液由A点变到B点 B.通过蒸发可以使溶液由D点变到C点
C.B点有沉淀生成 D.A点对应的大于C点对应的
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第四节沉淀溶解平衡
(题型突破·举一反三)
题型01难溶电解质的沉淀溶解平
典例精析
【典例1】C
举一反目
【变式1-1】B
【变式1-2】C
【变式1-3】B
题型02沉淀溶解平衡的影响因素
典例精析
【典例2】C
E举一反目
【变式2-1】B
【变式2-2】C
【变式2-3】B
题型03溶度积常数及其应用
三
典例精析
【典例3】B
举一反
【变式31】D
【变式32】C
【变式3-3】A
题型04溶度积常数的相送计算
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三典例精析
【典例4】D
举一反三
【变式41】B
【变式42】D
【变式43】B
题型05沉淀溶解平衡的应用
典例精析
【典例5】A
举一反三
【变式51】C
【变式52】C
【变式53】A
题型06沉淀溶解平图像
典例精析
【典例6)B
举一反三
【变式6-1】B
【变式6-2】A
【变式6-3】C
2/2
第四节 沉淀溶解平衡(题型突破·举一反三)
题型01难溶电解质的沉淀溶解平衡
题型02沉淀溶解平衡的影响因素
题型03溶度积常数及其应用
题型04溶度积常数的相关计算
题型05沉淀溶解平衡的应用
题型06沉淀溶解平衡图像
▌题型01难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.概念:在一定温度下,当难溶电解质的溶解速率和沉淀速率相等时,体系中形成该难溶电解质的饱和溶液,即达到沉淀溶解平衡状态。
2.表示方法:难溶电解质MmAn的沉淀溶解平衡的一般表达式为
难溶电解质用“s”标明状态,溶液中的离子用“aq”标明状态,并用“”连接。如BaSO4的沉淀溶解平衡表达式为:BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)。
【典例1】(25-26高二下·江苏徐州·期末)为探究、、溶液的性质,学习小组进行如下实验:
实验1:分别取、溶液于试管中,用计测量,溶液的小于溶液
实验2:向溶液中加入溶液,产生白色沉淀,再滴入几滴溶液,产生蓝色沉淀
实验3:向溶液中,加入过量的粉,缓慢产生气泡,取出少量固体检测到单质
下列说法正确的是
A.由实验1可知:的碱性大于
B.由实验2可知:
C.实验3中产生气泡的原因是水解生成,与反应生成
D.取实验3结束后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液呈红色
【答案】C
【解析】A.等浓度溶液的pH小于,说明水解程度更大,根据“越弱越水解”的规律可知,的碱性小于,A错误;B.向溶液中加入溶液,产生白色沉淀,即NaOH不足量时,再滴入几滴溶液,产生蓝色沉淀,说明沉淀转化为沉淀,且、的组成和结构相似,则,B错误;C.发生水解反应:,使溶液显酸性,与反应生成而产生气泡,C正确;D.实验3中取出少量固体检测到单质,说明最终能被还原为单质,因加入的过量,则最终全部被还原为单质,最后溶液中无,所以取实验3结束后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液不变红,D错误;故选C。
【变式1-1】(25-26高二上·江苏苏州·阶段检测)为探究和能否溶于硝酸,某实验小组进行如下实验。下列说法不正确的是
A.由②③可知少量的能溶于稀硝酸
B.④中白色沉淀为
C.⑥中沉淀溶解发生反应:
D.上述实验表明不溶于稀硝酸
【答案】B
【解析】A.②中与反应生成,出现略有浑浊的现象,加入稀硝酸后③沉淀溶解,说明少量能溶于稀硝酸,A正确,不符合题意;B.④中与发生复分解反应,生成的白色沉淀为,不是,B错误,符合题意; C.⑥中加入浓硝酸后沉淀溶解,产生红棕色气体,加入溶液生成白色沉淀,说明被氧化为,反应方程式符合氧化还原反应规律,配平正确,C正确,不符合题意;D.实验⑤中在的稀硝酸中沉淀无变化,结合实验现象可得出该浓度稀硝酸中不溶解的结论,D正确,不符合题意;故选B。
【变式1-2】(2026·江苏·一模)探究含银化合物性质的实验如下:
步骤Ⅰ向洁净的试管中加入2mL2%溶液,边振荡边逐滴滴入2%氨水至沉淀恰好溶解,制得银氨溶液,将所得溶液分为两等份。
步骤Ⅱ向一份银氨溶液中滴加2滴溶液,产生黄色沉淀。
步骤Ⅲ向另一份银氨溶液中滴加2滴溶液,无明显现象;继续加入稀硝酸,产生白色沉淀。
下列说法正确的是
A.步骤Ⅰ产生的沉淀为
B.步骤Ⅱ产生黄色沉淀的反应为
C.步骤Ⅲ产生白色沉淀是由于结合,促进解离出,生成AgCl
D.由步骤Ⅱ和步骤Ⅲ,可得到:
【答案】C
【解析】A.步骤Ⅰ中,滴加氨水初期先生成AgOH沉淀,沉淀恰好溶解后才得到含[Ag(NH3)2]OH的银氨溶液,因此步骤Ⅰ产生的沉淀不是[Ag(NH3)2]OH,A错误;B.银氨溶液中银元素主要以配离子[Ag(NH3)2]+形式存在,几乎没有游离Ag+,生成黄色沉淀的反应为,B错误;C.配离子存在解离平衡:,加入稀硝酸后,与结合为,使平衡正向移动,浓度增大,与结合生成AgCl白色沉淀,C正确;D.相同条件下,可直接从银氨溶液中生成沉淀,而不能直接沉淀,说明溶解度更小,故,D错误。故选C。
【变式1-3】(24-25高二上·江苏连云港·期末)某小组同学研究沉淀的转化,进行如下实验(操作如图所示):下列关于实验过程的分析不正确的是
A.c到e的现象表明转化为
B.上述实验可证明:
C.向滤液b中滴加溶液,滤液出现浑浊
D.悬浊液a中存在沉淀溶解平衡:
【答案】B
【分析】将0.1mol/L溶液和0.1mol/LNaCl溶液等体积混合,两者刚好完全反应:得到悬浊液a;将悬浊液a过滤,得到滤液b中含溶液,白色沉淀c为;向滤液b中滴加0.1mol/LKI溶液,若滤液出现浑浊,说明滤液b中含有Ag+;向沉淀c中滴加0.2mol/LKI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,据此回答。
【解析】A.由分析可知向沉淀c中滴加0.2mol/LKI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,A正确;B.因0.1mol/L溶液和0.1mol/LNaCl溶液等体积混合两者刚好完全反应,结合沉淀转化一种沉淀更易转化为比它更难溶的沉淀,所以上述实验可证明:,B错误;C.滤液b为氯化银的饱和溶液,其中滴加0.1mol/LKI溶液,由于,则会生成碘化银沉淀,滤液出现浑浊,C正确;D.由分析可知,向滤液b中滴加0.1mol/LKI溶液,滤液出现浑浊,说明滤液b中含有Ag+,可知悬浊液中存在沉淀溶解平衡,D正确;故选:B。
▌题型02沉淀溶解平衡的影响因素
1.沉淀溶解平衡的内因:难溶电解质本身的性质
2.沉淀溶解平衡的外因:
影响因素
沉淀溶解平衡移动方向
温度
大多数难溶电解质的溶解是吸热的,升高温度,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组成中相同的离子,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沉淀或弱电解质时,平衡向沉淀溶解的方向移动
以AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)为例,若改变条件,对其有何影响(溶液始终饱和)
改变条件
平衡移动方向
平衡时c(Ag+)
平衡时c(Cl-)
升 温
正向
增大
增大
加 水
正向
不变
不变
加AgCl(s)
不移动
不变
不变
加NaCl(s)
逆向
减小
增大
加NaI(s)
正向
减小
增大
加AgNO3(s)
逆向
增大
减小
【典例2】(24-25高二上·江苏·期中)关节炎首次发作一般在寒冷季节,原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr),易诱发关节疼痛,其化学机理是:
①
② △H
下列叙述错误的是
A.降低温度,反应②平衡正向移动
B.降低关节滑液中HUr及含量是治疗关节炎的方法之一
C.反应②正方向是吸热反应
D.关节保暖可以缓解疼痛,原理是平衡②逆向移动
【答案】C
【解析】A.关节炎首次发作一般在寒冷季节,原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr),即低温有利于尿酸钠晶体(NaUr)形成,因此降低温度,反应②平衡正向移动,故A正确;B.治疗关节炎需要减少尿酸钠晶体(NaUr)的量,即反应②平衡逆向移动,降低关节滑液中HUr、含量,反应②平衡逆向移动,可以减少尿酸钠晶体(NaUr)的量,是治疗关节炎的方法之一,故B正确;C.低温有利于尿酸钠晶体(NaUr)形成,因此降低温度,反应②平衡正向移动,反应②正方向是放热反应,故C错误;D.关节保暖即升高温度,反应②平衡逆向移动,NaUr的量减少,可以缓解疼痛,原理是平衡②逆向移动,故D正确;故答案为C。
【变式2-1】(24-25高二上·江苏·月考)将足量BaCO3固体分别加入:①30 mL水;②10 mL 0.2 mol·L-1Na2CO3溶液;③50 mL 0.01 mol·L-1 BaCl2溶液;④100 mL 0.01 mol·L-1盐酸中溶解至溶液饱和。请确定各溶液中c(Ba2+)由大到小的顺序为
A.①②③④ B.③④①②
C.④③①② D.②①④③
【答案】B
【解析】①将足量BaCO3固体加入30mL水中,充分溶解,存在溶解平衡:BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO(aq),溶液中存在一定浓度的Ba2+,但浓度很小;②将足量BaCO3固体加入0.2 mol·L-1Na2CO3溶液中,由于溶液中c(CO)较大,促使BaCO3的溶解平衡逆向移动,则Na2CO3溶液中c(Ba2+)比水中小;③将足量BaCO3固体加入BaCl2溶液中,由于0.01mol·L-1 BaCl2溶液中c(Ba2+)=0.01mol·L-1,BaCO3的溶解平衡逆向移动,但溶液中c(Ba2+)≈0.01mol·L-1;④将足量BaCO3固体加入0.01 mol·L-1盐酸中,CO与H+反应生成CO2,促使BaCO3的溶解平衡正向移动,最终溶液中c(Ba2+)≈0.005 mol·L-1;综上分析,四种溶液中c(Ba2+)的大小顺序为③>④>①>②,B满足题意;答案选B。
【变式2-2】(24-25高二上·江苏·期中)已知25℃时,Ksp(AgC1)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.0×10-13。该温度下,下列说法错误的是
A.AgC1的悬浊液中通入少量的HCl,c(Ag+)减少
B.AgC1和AgBr共存的悬浊液中,=360
C.AgC1和AgBr的饱和溶液等体积混合,再加入足量的浓AgNO3溶液,生成AgBr沉淀多于AgCl沉淀
D.等浓度的NaCl和NaBr混合溶液中滴加AgNO3溶液,先析出AgBr沉淀
【答案】C
【解析】A.在AgCl悬浊液中存在溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),通入少量HCl,Cl-浓度增大,平衡逆向移动,c(Ag+)减少,A正确;B.AgCl和AgBr共存的悬浊液中,AgCl和AgBr的离子积都等于对应的溶度积,===360,B正确;C.由于Ksp(AgC1)Ksp(AgBr),AgCl饱和溶液中c(Cl-)AgBr饱和溶液中c(Br-),两种饱和溶液等体积混合后的溶液中c(Cl-)c(Br-),加入足量浓AgNO3溶液,产生AgCl沉淀多于AgBr,C错误;D.由于Ksp(AgC1)Ksp(AgBr),等浓度的NaCl和NaBr混合溶液中加入AgNO3溶液,先达到AgBr的溶度积,先析出AgBr沉淀,D正确;故选C。
【变式2-3】(24-25高二上·江苏连云港·月考)现进行下列实验。
(1)将溶液和溶液等体积混合,得到悬浊液;将悬浊液过滤,得到滤液和白色沉淀。
(2)向滤液中滴加溶液,滤液出现浑浊。
(3)向沉淀中滴加溶液,沉淀变为黄色。
下列关于上述实验的分析错误的是
A.悬浊液中存在沉淀溶解平衡:
B.滤液中不含
C.实验(3)表明转化为
D.实验可以证明的比的小
【答案】B
【解析】A.将溶液和溶液等体积混合,二者恰好完全反应,向滤液中滴加溶液,滤液出现浑浊,说明滤液b中含有Ag+,可知悬浊液中存在沉淀溶解平衡,故A正确;B.向滤液中滴加溶液,滤液出现浑浊,说明滤液b中含有Ag+,故B错误;C.向氯化银沉淀中滴加溶液,沉淀变为黄色,说明转化为,故C正确;D.一种沉淀更易转化为比它更难溶的沉淀,转化为可以证明的比的小,故D正确;选B。
▌题型03溶度积常数及其应用
1.溶度积常数表达式
MmAn(s)⇌ mMn+(aq)+nAm−(aq)Ksp=cm(Mn+)·cn(Am−)
Ksp=c(Ag+)·c(Cl−)
Ksp=c2(Ag+)·c(S2−)
2.溶度积常数与难溶电解质的性质与温度有关;
3.溶度积反映了难溶电解质在水中的溶解能力
对同类型的难溶电解质,在相同温度下,Ksp越大,溶解度越大。
AgCl、AgBr、AgI溶解度逐渐减小,Ksp从大到小的顺序为Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)
4.溶度积Ksp的应用
根据某温度下难溶电解质的溶度积Ksp与该溶液中离子积(符号为Q)的相对大小,可判断该温度下的溶液中难溶电解质的沉淀或溶解情况:
Q > Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出;
Q = Ksp:溶液饱和,沉淀溶解平衡;
Q < Ksp:溶液未饱和,无沉淀析出;
提醒:离子积Q与溶度积Ksp的表达式相同,但意义不同。Q的表达式中离子浓度可以是任意时刻的,Ksp的表达式中离子浓度是指平衡时离子的浓度。
【典例3】(25-26高二上·江苏南京·期末)室温时,,。下列关于和两悬浊液说法不正确的是
A.和两悬浊液中后者的较大
B.两种悬浊液中分别通入足量氯化氢气体;不变
C.分别加入的溶液,和均减小
D.和共存的饱和溶液中,的值为100
【答案】B
【解析】A.悬浊液中的,悬浊液中的,可知悬浊液中的较大,A正确;B.通入足量HCl气体后,H+与反应生成二氧化碳或与F-反应形成HF,导致沉淀溶解,增加,并非不变,B错误;C.加入溶液,增加,同离子效应使和均减小,C正确;D.和共存的饱和溶液中,相同,==100,D正确;故选B。
【变式3-1】(25-26高三上·江苏无锡·期末)某兴趣小组探究沉淀的转化。将 溶液与同浓度同体积的 溶液混合, 得悬浊液 1 , 然后进行如下实验。下列叙述正确的是
A.NaHS 溶液中:
B.溶液 3 中:
C.该实验可以证明:
D.溶液 1 与溶液 3 相比(忽略混合时体积变化):
【答案】D
【分析】在溶液中加入等体积等浓度的 溶液得悬浊液1,经分离后,向 中滴加4 mL 6 mol/L的氨水,发生反应 AgCl+2NH3⋅H2O=[Ag(NH3)2]Cl+2H2O,向溶液2中加入4 mL 0.2 mol/L的NaHS溶液,得到悬浊液2;对悬浊液2进行分离操作,得到Ag2S沉淀和溶液3。
【解析】A.NaHS溶液中物料守恒为,选项中误将 系数写为2,A错误;B.溶液3中含(来自[Ag(NH3)2]⁺与S2-反应生成的NH3⋅H2O电离),电荷守恒应为,选项遗漏,不完整,B错误;C.实验中AgCl先溶于氨水形成络离子,再与S2-生成Ag2S沉淀,属于络合-沉淀转化,并非直接比较AgCl与Ag2S的溶解平衡,不能证明 ,C错误;D.溶液1:由4 mL 0.1 mol·L⁻¹ NaCl提供Na⁺,总体积8 mL,故,溶液3:加入4 mL 0.2 mol·L⁻¹ NaHS提供Na⁺,忽略体积变化,总体积为8 mL(氨水4 mL + NaHS 4 mL),故,因此满足:,D正确;故选D。
【变式3-2】(24-25高二上·江苏连云港·期中)时,在含有大量的饱和溶液中存在着平衡,加入KI溶液,下列说法正确的是
A.溶液中和浓度都增大 B.溶度积常数减小
C.沉淀溶解平衡逆向移动 D.溶液中浓度不变
【答案】C
【解析】A.加入KI溶液,c(I-)增大,沉淀溶解平衡逆移,c(Pb2+)减小,故A错误;B.溶度积常数Ksp只与温度有关,故B错误;C.加入KI溶液,c(I-)增大,沉淀溶解平衡左移,故C正确;D.加入KI溶液,c(I-)增大,沉淀溶解平衡逆移,c(Pb2+)减小,故D错误;答案:C。
【变式3-3】(24-25高二下·江苏无锡·阶段检测)室温下,下列实验探究方案能达到探究目的的是
实验方案
探究目的
A
向浓度均为0.05 mol/L 的Na2CO3、Na2SO4溶液中分别滴加少量等浓度BaCl2溶液,Na2SO4溶液中先有沉淀生成
Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)
B
向盛有1 mL 0.2 mol/L NaOH溶液的试管中滴加2滴0.1 mol/L MgCl2溶液,产生白色沉淀,再滴加2滴0.1 mol/L FeCl3溶液,又产生红褐色沉淀
室温下,Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2
C
向盛有3 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液的试管中滴加2滴0.1 mol/L NaCl溶液,振荡试管,再向试管中滴加2滴0.1 mol/L碘化钾溶液,观察生成沉淀的颜色
Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)
D
用饱和Na2CO3溶液浸泡BaSO4固体,过滤,将所得固体溶于稀硝酸,观察沉淀是否溶解、是否有气体生成
比较Ksp(BaSO4)、Ksp(BaCO3)大小
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.向浓度相同的Na2CO3和Na2SO4溶液中滴加少量BaCl2,Na2SO4先沉淀,说明Qc(BaSO4)先达到其Ksp,因此Ksp(BaSO4) < Ksp(BaCO3),A正确;B.NaOH过量时,OH-浓度高,Fe(OH)3沉淀的生成可能因OH-浓度过高而非Ksp更小,该实验属于沉淀的生成,不是沉淀的转化,无法直接比较溶解度,B错误;C.未过滤AgCl直接加KI,残留的Ag+会直接与I-反应,无法证明AgI的Ksp更小,C错误;D.BaSO4在饱和Na2CO3中可能因浓度高而转化为BaCO3,所以此此现象不能直接比较Ksp(需相同离子浓度条件),D错误;答案选A。
▌题型04溶度积常数的相关计算
1.溶液中离子浓度的计算
如Ksp=a的AgCl饱和溶液中:c(Ag+)=c(Cl-)= mol/L。
2.沉淀完全的条件的计算与判断:
以Fe(OH)3为例,可计算Fe3+完全沉淀时所需控制的溶液pH:
Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,当c(Fe3+)=1×10-5mol/L时沉淀完全,此时c3(OH-)= =2.8×10-34,c(OH-)=≈6.54×10-12mol/L,c(H+)≈1.53×10-3mol/L,则pH≈2.8,故Fe3+在pH≈2.8时沉淀完全。
3.沉淀转化反应平衡常数的计算
如对于反应AgCl(s) + I-(aq) ⇌ AgI(s) + Cl-(aq),
Ksp(AgCl) = c(Ag+)·c(Cl-) Ksp(AgI)= c(Ag+)·c(I-)
则该反应的平衡常数K= = =
4.生成沉淀的先后顺序的判断
可根据Ksp分别求出要使这些离子沉淀所需试剂离子的浓度,所需试剂离子的浓度越小,则对应的离子先沉淀。
【典例4】(2026·江苏南京·二模)室温下,利用重晶石(主要成分为)制备溶液的过程如下:
已知:,,“转化”时忽略溶液体积变化。下列说法正确的是
A.溶液中:
B.“转化”后所得滤液中:
C.“酸浸”后所得滤液中:
D.完全转化,至少需要溶液的体积为
【答案】D
【分析】和饱和溶液发生反应生成沉淀和,在滤液中,和反应生成。
【解析】A.溶液中,根据质子守恒:,因此,A错误;B.转化后过滤得到滤液,滤液为不含固体的不饱和溶液,对沉淀溶解平衡满足:,即,B错误;C.酸浸后溶液的电荷守恒应为:,带2个单位正电荷,电荷守恒式中必须乘以系数2,C错误;D.转化反应为:,平衡常数: ,完全转化生成,设溶液体积为,平衡时,则,剩余的物质的量为。 总物质的量为反应消耗的加剩余的,共,因此所需溶液的体积,D正确;故选D。
【变式4-1】(25-26高二上·江苏扬州·期中)工程师研究利用、和处理水样中的。已知时,,,,。下列说法不正确的是
A.溶液中:
B.处理水样中的的离子方程式:
C.反应正向进行,需满足
D.向含水样中加入足量浸泡一段时间后,上层清液中存在
【答案】B
【解析】A.溶液中按照质子守恒可得:,A正确;B.是弱酸,不能完全离解出,正确的离子方程式应为,B错误;C.反应平衡常数,当Q=<K时反应正向进行,C正确;D.上层清液中存在沉淀溶解,因此达到平衡时,,D正确;故答案选B。
【变式4-2】(25-26高二上·福建厦门·阶段检测)室温下,通过矿物中PbSO4获得Pb(NO3)2的过程如图。
已知:Ksp(PbSO4)=1.6×10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14。下列说法正确的是
A.Na2CO3溶液中:c(OH-)<c(H+)+c()+2c(H2CO3)
B.反应PbSO4(s)+(aq)PbCO3(s)+ (aq)正向进行,需满足>×106
C.“脱硫”后上层清液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c()
D.PbCO3悬浊液加入HNO3 “溶解”过程中,溶液中浓度逐渐减小
【答案】D
【分析】PbSO4中加入Na2CO3溶液脱硫,PbSO4与Na2CO3反应转化为PbCO3沉淀,再加入HNO3溶解得到Pb(NO3)2。
【解析】A.由质子守恒关系得:c(OH-)=c(H+)+c()+2c(H2CO3)(也可通过物料守恒、电荷守恒得出),故A错误;B.PbSO4(s)+(aq)PbCO3(s)+ (aq)该反应的平衡常数,当浓度商时,平衡正向移动,故B错误;C.“脱硫”后上层清液主要是Na2SO4溶液,还含有未反应完的Na2CO3溶液,守恒关系还应考虑,故C错误;D.PbCO3悬浊液加入HNO3“溶解”过程中,由于会和H+反应生成CO2,所以溶液中浓度逐渐减小,故D正确;故答案为D。
【变式4-3】(24-25高三上·江苏南京·期中)室温下,用0.5mol·L-1Na2CO3溶液浸泡CaSO4粉末,一段时间后过滤,向滤渣中加稀醋酸,产生气泡。已知Ksp(CaSO4)=5×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是
A.0.5mol·L-1Na2CO3溶液中存在:2c(Na+)=c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
B.过滤后所得清液中一定存在:c(Ca2+)=且c(Ca2+)≤
C.反应CaSO4+COCaCO3+SO正向进行,需满足>×104
D.滤渣中加入醋酸发生反应的离子方程式:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O
【答案】B
【解析】A.0.5mol·L-1Na2CO3溶液中存在物料守恒:c(Na+)=2c(CO)+2c(HCO)+2c(H2CO3),A错误;B.上层清液为碳酸钙的饱和溶液,所以清液中满足c(Ca2+)=,由于硫酸钙沉淀转化为碳酸钙沉淀,所以清液为硫酸钙的不饱和溶液,则c(Ca2+)≤,B正确;C.该反应的平衡常数K=====×104,当浓度商<K=×104时,反应正向进行,C错误;D.醋酸为弱酸,不能拆成离子形式,正确的离子方程式为CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++CO2↑+H2O,D错误;答案为B。
▌题型05沉淀溶解平衡的应用
一、沉淀的生成
1、沉淀的生成条件:Q>Ksp
2、沉淀的生成方法
(1)调节pH法:通过调节溶液的酸碱性,可以使某些金属阳离子转化为氢氧化物沉淀。如加入氨水调节pH,可使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去,发生的反应为Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+。
(2)加沉淀剂法:加入适当沉淀剂,使某些金属阳离子转化为沉淀。
如:以Na2S作沉淀剂,使废水中的某些金属离子如Cu2+、Hg2+,生成即难溶的CuS、HgS沉淀而除去,发生的反应为Cu2++S2-=CuS↓,Hg2++S2-=HgS↓。
通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol/L时,该离子沉淀完全。
二、沉淀的溶解
根据平衡移动原理,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。如:医学上常用BaSO4作钡餐透视,而不能用BaCO3,原因是BaCO3能溶于胃酸,反应原理为BaCO3(s)⇌Ba2+(aq)+CO32-(aq),CO32-+2H+=CO2↑+H2O,胃酸消耗CO32-,使CO32-浓度减小,从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动,Ba2+的浓度增大,会引起人体重金属中毒。
三、沉淀的转化
1.沉淀可以从溶解度小的向溶解度更小的方向转化
以AgCl沉淀转化为AgI沉淀为例说明沉淀转化的原因:
AgCl、AgI在水中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)Ksp=1.8×10-10、AgI(s)⇌Ag+(aq)+I-(aq)Ksp=8.5×10-17,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),AgI在水中的溶解度远比AgCl的溶解度小,加入KI溶液时,溶液中的Ag+和I-的离子积大于Ksp(AgI),因此Ag+与I-结合生成AgI沉淀,导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,直至建立新的沉淀溶解平衡:沉淀转化的方程式为:AgCl(s)+I-(aq)⇌AgI(s)+Cl-(aq)
2.沉淀转化的应用:
(1)去除锅炉水垢中的CaSO4,先用Na2CO3溶液处理,使CaSO4(Ksp=4.9×10-5)转化为疏松、易溶于酸的CaCO3(Ksp=3.4×10-9),然后用酸除去。
(2)自然界,各原生铜硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,并向深部渗透,遇到深层ZnS(闪锌矿)(Ksp=1.6×10-24)和PbS(方铅矿)(Ksp=8.0×10-28),便慢慢使它们转化为CuS(铜蓝)(Ksp=6.3×10-36)。
【典例5】(25-26高二上·江苏苏州·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,和浓度不一定相等
D.用溶液使锅炉水垢中的转化成疏松、易溶于酸的
【答案】A
【解析】A.误食可溶性钡盐(如)应使用硫酸盐(如)溶液洗胃,以形成难溶于酸的沉淀;使用会生成沉淀,但它在胃酸(酸性环境)中可能部分溶解,释放,导致解毒效果不佳,A项错误;B.含氟牙膏中的氟离子()可与牙齿中的羟基磷灰石发生沉淀转化,生成更难溶、更耐酸的氟磷灰石,从而预防龋齿,B项正确;C.AgCl沉淀溶解平衡(AgCl(s) ⇌ Ag+(aq) + Cl-(aq))时,离子浓度满足,但和不一定相等,其值取决于溶液中的离子来源和初始条件,C项正确;D.溶液中的可与发生沉淀转化,因为,更难溶且疏松、易溶于酸,便于去除水垢,D项正确;故答案选A。
【变式5-1】(24-25高二上·江苏·月考)已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9×10-11。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为
A.Cl-、Br-、CrO B.CrO、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、CrO D.Br-、CrO、Cl-
【答案】C
【解析】由溶度积可知,浓度均为0.010mol/L的三种离子开始沉淀时,溶液中的银离子浓度分别为=1.56×10-8mol/L、=7.7×10-11mol/L、=3×10-5mol/L,开始沉淀时所需要的银离子浓度越小,说明银盐的溶解度越小,加入0.010mol/L硝酸银溶液时会优先沉淀,则三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、CrO;故选C。
【变式5-2】(24-25高三上·江苏常州·期中)实验小组以为指示剂,用标准溶液分别滴定含、水样。
已知:
①相同条件下,AgCl溶解度大于AgBr;为砖红色沉淀。
②25℃时,,。
③25℃下,AgCl、AgBr和的沉淀溶解平衡曲线如下图所示(图中横坐标、纵坐标,代表、或)。
下列说法不正确的是
A.曲线①为沉淀溶解平衡曲线
B.反应的平衡常数
C.滴定时,理论上混合液中指示剂浓度不宜超过
D.滴定接近终点时,用洗瓶冲洗锥形瓶内壁对实验结果不会产生影响
【答案】C
【分析】由于AgCl和AgBr中阴、阳离子个数比均为1:1,即两者图象平行,所以①代表,由于相同条件下,AgCl溶解度大于AgBr,即,所以②代表AgCl,则③代表AgBr,根据①上的点(2.0,7.7),可求得,根据②上的点(2.0,7.7),可求得,根据③上的点(6.1,6.1),可求得。据此分析作答。
【解析】A.根据上述分析,可知曲线①为沉淀溶解平衡曲线,A正确;B.反应的平衡常数为:,B正确;C.当恰好滴定完全时,,即,因此,指示剂的浓度不宜超过,C错误;D.滴定接近终点时,用洗瓶冲洗锥形瓶内壁,对消耗的标准溶液的量没有影响,D正确;故选C。
【变式5-3】(24-25高二下·江苏无锡·月考)室温下,下列实验探究方案能达到探究目的的是
实验方案
探究目的
A
向浓度均为0.05 mol/L 的Na2CO3、Na2SO4溶液中分别滴加少量等浓度BaCl2溶液,Na2SO4溶液中先有沉淀生成
Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)
B
向盛有1 mL 0.2 mol/L NaOH溶液的试管中滴加2滴0.1 mol/L MgCl2溶液,产生白色沉淀,再滴加2滴0.1 mol/L FeCl3溶液,又产生红褐色沉淀
室温下,Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2
C
向盛有3 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液的试管中滴加2滴0.1 mol/L NaCl溶液,振荡试管,再向试管中滴加2滴0.1 mol/L碘化钾溶液,观察生成沉淀的颜色
Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)
D
用饱和Na2CO3溶液浸泡BaSO4固体,过滤,将所得固体溶于稀硝酸,观察沉淀是否溶解、是否有气体生成
比较Ksp(BaSO4)、Ksp(BaCO3)大小
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.向浓度相同的Na2CO3和Na2SO4溶液中滴加少量BaCl2,Na2SO4先沉淀,说明Qc(BaSO4)先达到其Ksp,因此Ksp(BaSO4) < Ksp(BaCO3),A正确;B.NaOH过量时,OH-浓度高,Fe(OH)3沉淀的生成可能因OH-浓度过高而非Ksp更小,该实验属于沉淀的生成,不是沉淀的转化,无法直接比较溶解度,B错误;C.未过滤AgCl直接加KI,残留的Ag+会直接与I-反应,无法证明AgI的Ksp更小,C错误;D.BaSO4在饱和Na2CO3中可能因浓度高而转化为BaCO3,所以此此现象不能直接比较Ksp(需相同离子浓度条件),D错误;答案选A。
▌题型06沉淀溶解平衡图像
1.沉淀溶解平衡曲线
(1)溶度积曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度之间的关系曲线,以AgCl悬浊液为例,溶度积曲线如图:
①曲线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc=Ksp。
②曲线上方区域均为过饱和溶液,即Qc>Ksp。
③曲线下方区域均为不饱和溶液,即Qc<Ksp。
④升高温度,曲线向右上方平移。
(2)沉淀溶解平衡对数曲线
溶度积对数曲线是难溶电解质饱和溶液中离子浓度对数值之间的关系曲线,以CdCO3饱和溶液为例,溶度积曲线如图:
①直线上任一点都代表沉淀溶解平衡状态,即Qc=Ksp。
②曲线上方区域均为不饱和溶液,即Qc<Ksp。
③曲线下方区域均为过饱和溶液,即Qc>Ksp。
④升高温度,直线向左下方平移。
2.沉淀滴定曲线
沉淀滴定曲线是沉淀滴定过程中构成难溶电解质的离子浓度与滴定剂加入量之间的关系曲线,以向10 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1的K2S溶液溶液为例,滴加过程中溶液中-lgc(Cu2+)与K2S溶液体积(V)的关系曲线如图:
①曲线上任一点都代表平衡点,c(Cu2+)·c(S2-)=Ksp。
②滴定终点时(b点)为饱和CuS溶液,c(Cu2+)=c(S2-)。
③滴定终点以前线上点(如a点),代表c(Cu2+)>c(S2-);
滴定终点以后线上点(如c点),代表c(Cu2+)<c(S2-)。
3.沉淀溶解平衡图像题的解题策略
第一步:明确图像中横、纵坐标的含义:横、纵坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。
第二步:理解图像中线上点、线外点的含义
(1)以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态,此时Q=Ksp。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。
(2)曲线上方区域的点均为饱和溶液与沉淀共存的体系,此时Q>Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Q<Ksp。
第三步:抓住Ksp的特点,结合选项分析判断
(1)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。
(2)溶度积常数只是温度的函数,与溶液中溶质的离子浓度无关,在同一曲线上的点,溶度积常数相同。
4.沉淀溶解平衡图像分析模式
(1)曲线上任一点均为饱和溶液,线外的点为非饱和溶液,可根据Qc与Ksp的大小判断。
(2)求Ksp时可找曲线上合适的一点确定离子浓度进行计算,曲线上任一点的Ksp相同。
(3)当坐标表示浓度的对数时,要注意离子浓度的换算,如lg c(X)=a,则c(X)=10a。
(4)当坐标表示浓度的负对数(-lgX=pX)时,pX越大,c(X)越小,c(X)=10-pX。
【典例6】(25-26高二上·江苏宿迁·期末)室温下,向和的混合溶液中逐滴加入溶液,溶液中与的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
已知:的、分别为、;
A.a点对应溶液的pH大于b点
B.b点对应溶液的
C.变化过程中,溶液中的不变
D.a点对应的溶液中一定存在:
【答案】B
【解析】A.温度不变水解平衡常数不变,,则横坐标数值越大,溶液中越小,溶液的pH值越小,则溶液的pH:a点大于b点,A正确;B.b点,,,,则,因此,B错误;C.温度不变电离平衡常数、水的离子积不变,则不变,C正确;D.任何电解质溶液中都存在电荷守恒,a点横坐标等于0,说明,根据电荷守恒得,D正确;故选B。
【变式6-1】(25-26高二下·江苏无锡·期末)几种难溶盐在水溶液中离子浓度负对数关系如题图所示。已知溶液中离子浓度小于10-5mol·L-1时可认为沉淀完全。下列说法正确的是
A.Ksp(CaCO3)>10-8 B.0.001mol·L-1MnCl2溶液可将沉淀完全
C.在a点,碳酸镁向着沉淀的方向进行 D.Ksp(CaCO3)>Ksp(MgCO3)
【答案】B
【解析】A.根据图示Ksp(CaCO3)<10-8,故A错误;B.根据图示Ksp(MnCO3)<10-10,0.001mol·L-1MnCl2溶液中等浓度小于10-7,所以可将沉淀完全,故B正确;C.在a点Q(MgCO3)< Ksp(MgCO3),碳酸镁向着溶解的方向进行,故C错误;D.根据图示,Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3),故D错误;选B。
【变式6-2】(24-25高三上·江苏盐城·月考)如图为常温下在水中达到沉淀溶解平衡时的关系图;可认为M离子已沉淀完全}。下列叙述错误的是
A.a、b、c三点中表示 的溶解速率大于沉淀速率的是c点
B.向三种沉淀中逐滴滴加盐酸,最先溶解的是
C.
D.混合溶液中,当时,二者不会同时沉淀
【答案】A
【解析】A.由点a(2,2.5)可知,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-2.5×10-36=10-38.5,b点Q< Ksp [Fe(OH)3],未生成 Fe(OH)3沉淀,则Fe(OH)3的溶解速率大于沉淀速率的是b点,A错误;B.根据图像,当滴加盐酸,pH相同时,离子浓度最大,则最先溶解的是Cu(OH)2,B正确;C.由点(4.7,5)可知,此时pH=4.7,pOH=9.3,则 Ksp [Al(OH)3]=c(Al3+) ·c3(OH-)=10-5×10-27.9=10-32.9≈10-33,C正确;D.pH=5,pCu=1.5,,由图可知,Al3+沉淀完全时,c(Al3+)≤10-5mol·L-1,pM≥5,当pM=5时,pH约为4.7,c(OH-)=10-9.3mol/L,在此pH值刚开始沉淀,c(Cu2+)=,则在此pH下Cu2+刚开始沉淀的浓度为0.1 mol·L-1,而D项混合溶液中的c(Cu2+)=0.01 mol·L-1<0.1 mol。L-1,则Al3+、Cu2+不会同时沉淀,D正确;故选A。
【变式6-3】(24-25高二上·江苏苏州·期中)某温度时,在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.加入可以使溶液由A点变到B点 B.通过蒸发可以使溶液由D点变到C点
C.B点有沉淀生成 D.A点对应的大于C点对应的
【答案】C
【解析】A.硫酸钡溶液中存在着沉淀溶解平衡,A点在平衡曲线上,加入硫酸钠,会增大硫酸根的浓度,平衡左移,钡离子浓度降低 ,故A错误;B.D点溶液是不饱和溶液,蒸发溶液,硫酸根离子、钡离子浓度均增大,所以不能由D点变到C点 ,故B错误;C.B点表示Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出 ,故C正确;D.溶度积只随温度的改变而改变,温度不变,溶度积不变,在曲线上任一点溶度积相等,则A点对应的Ksp等于C点对应的Ksp,故D错误;故选:C。
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