2024版新教材高考化学全程一轮总复习第八章水溶液中的离子平衡第30讲沉淀溶解平衡学生用书

第30讲　沉淀溶解平衡复 习 目 标1．了解难溶电解质的溶解平衡。2.理解溶度积(Ksp)的含义，能进行相关的计算。3.学会分析沉淀溶解平衡图像。考点一　难溶电解质的沉淀溶解平衡必备知识整理1.物质在水中的溶解度20 ℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：2．沉淀溶解平衡(1)概念在一定温度下，当沉淀和溶解的速率________时，形成________，达到平衡状态，把这种平衡称为沉淀溶解平衡。(2)沉淀溶解平衡的影响因素3．沉淀溶解平衡的应用(1)沉淀的生成(2)沉淀的溶解如要使Mg(OH)2沉淀溶解，可加入________________。(3)沉淀的转化锅炉除垢，将CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为________________________________；ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液得到CuS沉淀的离子方程式为________________________。[正误判断]　(1)难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，沉淀和溶解即停止(　　)(2)相同温度下，AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同(　　)(3)在一定条件下，溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀(　　)(4)为减少洗涤过程中固体的损耗，最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀(　　)(5)洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好(　　)(6)饱和石灰水中加入一定量生石灰，温度明显升高，所得溶液的pH会增大(　　)(7)钡中毒患者可尽快使用苏打溶液洗胃，随即导泻使Ba2＋转化为BaCO3而排出(　　)对点题组训练题组一　沉淀溶解平衡及其影响因素1．25 ℃时，在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)⇌Pb2＋(aq)＋2I－(aq)，加入KI固体，下列说法正确的是(　　)A．溶液中Pb2＋和I－的浓度都增大B．溶度积常数Ksp增大C．沉淀溶解平衡向右移动D．溶液中Pb2＋的浓度减小2．为研究沉淀的生成及其转化，某小组进行如图实验。①中现象：产生红色沉淀，②中现象：溶液先浑浊，后来澄清，③中现象：产生白色沉淀。关于该实验的分析不正确的是(　　)A．①浊液中存在平衡：(aq)B．②中溶液变澄清的原因：AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH＋2H2OC．③中颜色变化说明有AgCl生成D．该实验可以证明AgCl比Ag2CrO4更难溶题组二　沉淀溶解平衡的实验探究3．某兴趣小组进行下列实验：①将0.1 mol·L－1 MgCl2溶液和0.5 mol·L－1 NaOH溶液等体积混合得到浊液　②取少量①中浊液，滴加0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，出现红褐色沉淀　③将①中浊液过滤，取少量白色沉淀，滴加0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，白色沉淀变为红褐色沉淀　④另取少量白色沉淀，滴加饱和NH4Cl溶液，沉淀溶解下列说法中不正确的是(　　)A．将①中所得浊液过滤，所得滤液中含少量Mg2＋B．①中浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)C．实验②和③均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶D.NH4Cl溶液中的可能是④中沉淀溶解的原因4．某研究性学习小组通过传感器测量一定温度下溶液的电导率(电导率越大，说明溶液的导电能力越强)，各物质的电导率数据如下：下列分析不正确的是(　　)A．依据数据，CaCO3固体中不存在自由移动的离子B．与②对比，说明⑦中存在：AgCl(s)⇌Ag＋(aq)＋Cl－(aq)C．将Na2CO3固体加入④中，可以生成CaSO4沉淀D．⑤⑥等体积混合后过滤，推测滤液的电导率大于13题组三　沉淀溶解平衡的应用5．工业上采用湿法炼锌过程中，以ZnSO4为主要成分的浸出液中，含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、Cl－等杂质，这些杂质对锌的电解工序有妨碍，必须事先除去。现有下列试剂可供选择：①酸性KMnO4溶液　②NaOH溶液　③ZnO　④H2O2溶液　⑤Zn　⑥Fe　⑦AgNO3　⑧Ag2SO4下列说法不正确的是(　　)A．用酸性KMnO4溶液将Fe2＋氧化成Fe3＋，再转化为Fe(OH)3沉淀除去B．用ZnO调节浸出液的酸碱性，可使某些离子形成氢氧化物沉淀C．在实际生产过程中，加入Ag2SO4可除去Cl－，是利用了沉淀转化的原理D．也可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性6．有关数据如表所示：用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为Fe3＋，加碱调节至pH为________时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为________时，锌开始沉淀(假定Zn2＋浓度为0.1 mol·L－1)。若上述过程不加H2O2后果是________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。微点拨　(1)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，沉淀已经完全。(2)溶度积小的难溶电解质在一定条件下也能向溶度积大的难溶电解质转化。当两种难溶电解质的Ksp差别不是很大时，通过调节某种离子的浓度，可由溶度积小的难溶电解质向溶度积大的难溶电解质转化。考点二　离子积常数及其计算必备知识整理1.溶度积和离子积以AmBn(s)⇌mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：微点拨　(1)Ksp只与温度有关，与浓度无关；升高温度，大多数固体难溶电解质的Ksp增大，但却相反。(2)对于Ksp表达式类型相同的物质，如和Zn(OH)2，Ksp的大小反映了难溶电解质在溶液中的溶解能力的大小，一般Ksp越小，则溶解度越小。(3)对于阴、阳离子的个数比不同的难溶电解质，它们的溶解度不能直接用Ksp的大小来比较。2．沉淀溶解平衡曲线中Qc和Ksp的关系难溶电解质(以BaSO4沉淀曲线为例说明)Qc和Ksp间的关系有以下三种可能：在曲线上任何一点，Qc＝Ksp，沉淀与溶解达到动态平衡，溶液是饱和溶液。在曲线右上方Qc＞Ksp，溶液处于过饱和，有沉淀析出，直至Qc＝Ksp。在曲线左下方Qc＜Ksp，为不饱和溶液，无沉淀析出，直至Qc＝Ksp。[正误判断]　(1)已知：Ksp(Ag2CrO4)＜Ksp (AgCl)，则Ag2CrO4的溶解度小于AgCl的溶解度(　　)(2)常温下，向BaCO3的饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小(　　)(3)溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高，Ksp增大(　　)(4)向AgCl、AgBr的混合饱和溶液中加入少量，溶液中不变(　　)(5)向浓度均为0.05 mol·L－1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，有黄色沉淀生成，则Ksp(AgI)＞Ksp(AgCl)(　　)(6)0.1 mol AgCl和0.1 mol AgI混合后加入1 L水中，所得溶液中c(Cl－)＝c(I－)(　　)(7)Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡：Mg(OH)2(s)⇌Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，该固体可溶于NH4Cl溶液(　　)对点题组训练题组一　Ksp的计算和判断1．在25 ℃时，FeS的Ksp＝6.3×10－18，CuS的Ksp＝1.3×10－36，ZnS的Ksp＝1.3×10－24。下列有关说法中正确的是(　　)A．饱和CuS溶液中Cu2＋的浓度为1.3×10－36mol·L－1B．25 ℃时，FeS的溶解度大于CuS的溶解度C．向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S，只有FeS沉淀生成D．向饱和ZnS溶液中加入少量ZnCl2固体，ZnS的Ksp变大2．相关物质的溶度积常数见下表(25 ℃)：下列有关说法不正确的是(　　)A．浓度均为0.2 mol·L－1的AgNO3溶液和CH3COONa溶液等体积混合一定产生CH3COOAg沉淀B．将0.001 mol·L－1的AgNO3溶液滴入0.001 mol·L－1的KCl和0.001 mol·L－1的K2CrO4混合溶液中，先产生AgCl沉淀C．0.11 mol·L－1的MgCl2溶液中加入氨水产生Mg(OH)2沉淀时溶液的pH为9D．在其他条件不变的情况下，向饱和AgCl溶液中加入NaCl溶液，Ksp(AgCl)增大题组二　沉淀溶解平衡简单图像分析3．(双选)某温度下，向10 mL 0.1 mol·L－1NaCl溶液和10 mL 0.1 mol·L－1K2CrO4溶液中分别滴加0.1 mol·L－1 AgNO3溶液。滴加过程中pM[－lg c(Cl－)或)]与所加AgNO3溶液体积之间的关系如图所示。已知Ag2CrO4为红棕色沉淀。下列说法错误的是(　　)A．该温度下，Ksp(Ag2CrO4)＝4×10－8B．a1、b、c三点所示溶液中c(Ag＋)：a1＞b＞cC．若将上述NaCl溶液浓度改为0.2 mol·L－1，则a1点会平移至a2点D．用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时，可用K2CrO4溶液作指示剂4．绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)A．图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B．图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)＝Ksp(n)＜Ksp(p)＜Ksp(q)C．向m点的溶液中加入少量Na2S固体，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动D．温度降低时，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动微点拨　沉淀溶解平衡简单图像思路分析难溶电解质溶解平衡曲线分析(以BaSO4为例(aq)。新 情 境 新 高 考自然界中的沉淀转化铜蓝是一种成分为硫化铜的矿物，它的含铜量为66%，是提炼铜的矿石。铜蓝呈蓝色，具有金属光泽，一般为片状，或像一层膜似的覆盖在其他矿物或岩石上，也可像一团烟灰一样。铜蓝主要产在其他铜矿床附近，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)。[问题探究](1)CuSO4溶液与ZnS反应能转化为铜蓝(CuS)，你能写出该转化反应的离子方程式吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)通过ZnS能转化为铜蓝(CuS)的事实，你能比较ZnS和CuS溶度积常数的大小吗？试总结沉淀转化的实质。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)已知FeS和CuS的溶度积常数：Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝1.3×10－36，试通过计算判断FeS与CuSO4溶液反应能否完全转化为CuS?(4)要将等体积的4×10－3 mol·L－1的AgNO3溶液和4×10－3 mol·L－1的K2CrO4溶液混合，是否能析出Ag2CrO4沉淀？[已知Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12]本讲真题研练1．[2022·山东卷]工业上以SrSO4(s)为原料生产SrCO3(s)，对其工艺条件进行研究。现有含SrCO3(s)的0.1 mol·L－1、1.0 mol·L－1Na2CO3溶液，含SrSO4(s)的0.1 mol·L－1、溶液。在一定pH范围内，四种溶液中lg [c(Sr2＋)/mol·L－1]随pH的变化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)A．反应(aq)的平衡常数K＝B．a＝－6.5C．曲线④代表含SrCO3(s)的1.0 mol·L－1Na2CO3溶液的变化曲线D．对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为1.0 mol·L－1的混合溶液，pH≥7.7时才发生沉淀转化2．[2022·湖南卷]室温时，用0.100 mol·L－1的标准AgNO3溶液滴定15.00 mL浓度相等的Cl－、Br－和I－混合溶液，通过电位滴定法获得lg c(Ag＋)与V(AgNO3)的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于1.0×10－5mol·L－1时，认为该离子沉淀完全。Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgBr)＝5.4×10－13，Ksp(AgI)＝8.5×10－17。下列说法正确的是(　　)A．a点：有白色沉淀生成B．原溶液中I－的浓度为0.100 mol·L－1C．当Br－沉淀完全时，已经有部分Cl－沉淀D．b点：c(Cl－)>c(Br－)>c(I－)>c(Ag＋)3．[2021·全国甲卷]已知相同温度下，Ksp(BaSO4)　＝　< 正误判断答案：(1)×　二者的化学式中离子个数比不同，不能依据Ksp比较溶解度(2)×　温度不变，Ksp不变(3)×　溶解一般是吸热的，温度升高，平衡正移，Ksp增大，但Ca(OH)2相反(4)√　(5)×　黄色沉淀为AgI，由于加入少量AgNO3溶液而生成AgI，故Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)(6)×　由于Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，故它们的饱和溶液中c(Cl－)＞c(I－)(7)√对点题组训练1．解析：饱和CuS溶液中Cu2＋的浓度为＝ mol·L－1，故A错误；二者的阴、阳离子个数比相同，由FeS的Ksp＝6.3×10－18、CuS的Ksp＝1.3×10－36可知，FeS的溶解度大于CuS的溶解度，故B正确；FeS的Ksp＝6.3×10－18、ZnS的Ksp＝1.3×10－24，向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S，首先生成溶解度小的沉淀，因此只有ZnS沉淀生成，故C错误；饱和ZnS溶液中存在ZnS的溶解平衡，加入少量ZnCl2固体，锌离子浓度增大，溶解平衡逆向移动，但温度不变，ZnS的Ksp不变，故D错误。答案：B2．解析：浓度均为0.2 mol·L－1的AgNO3溶液和CH3COONa溶液等体积混合后，浓度均变为0.1 mol·L－1，此时c(Ag＋)·c(CH3COO－)＝0.01＞2.3×10－3，所以一定产生CH3COOAg沉淀，A正确；根据氯化银和铬酸银的溶度积常数可知在氯离子和铬酸根离子浓度均为0.001 mol·L－1的条件下开始出现沉淀时银离子的浓度分别为1.8×10－7 mol·L－1、 mol·L－1，所以先产生AgCl沉淀，B正确；根据氢氧化镁的溶度积常数可知0.11 mol·L－1的MgCl2溶液中加入氨水产生沉淀时溶液中氢氧根离子的浓度为 ＝，因此氢离子浓度是10－9 mol·L－1，则溶液的pH为9，C正确；溶度积常数只与温度有关，温度不变，Ksp(AgCl)不变，D错误。答案：D3．答案：AB4．解析：a、b分别表示温度为T1、T2时溶液中Cd2＋和S2－的物质的量浓度，可间接表示对应温度下CdS在水中的溶解度，A项正确；Ksp只受温度影响，即m、n、p三点对应的相同，由图像知Ksp(m)＝Ksp(n)＝Ksp(p)＜Ksp(q)，B项错误；向m点的溶液中加入少量Na2S固体，溶液中c(S2－)增大，温度不变，Ksp不变，则溶液中c(Cd2＋)减小，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动，C项正确；温度降低时，CdS的溶解度减小，q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动，D项正确。答案：B新情境新高考提示：(1)CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋(aq)＋ZnS(s)⇌CuS(s)＋Zn2＋(aq)。(2)ZnS的溶度积常数大于CuS的溶度积常数。沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动，一般是将溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀。(3)CuSO4与FeS反应的离子方程式是Cu2＋(aq)＋FeS(s)⇌CuS(s)＋Fe2＋(aq)，该反应的平衡常数K＝＝＝＝≈4.85×1018，故该转化能完全进行。(4)混合后c(Ag＋)＝)＝2×10－3 mol·L－1，Qc＝)＝(2×10－3)2×2×10－3＝8×10－9＞9.0×10－12，故有Ag2CrO4沉淀析出。本讲真题研练1．解析：A项，反应的平衡常数K＝＝＝，正确。B项，硫酸是强酸，溶液pH变化)几乎不变，含SrSO4(s)的Na2SO4溶液中c(Sr2＋)与溶液pH无关)越大，c(Sr2＋)越小，所以①为含SrSO4(s)的0.1 mol·L－1Na2SO4溶液的变化曲线，②为含SrSO4(s)的1.0 mol·L－1 Na2SO4溶液的变化曲线，Ksp(SrSO4)＝)＝10a×1.0＝10－5.5×0.1，a＝－6.5，正确。)越大，c(Sr2＋)越小，所以③为含SrCO3(s)的0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液的变化曲线，④为含SrCO3(s)的1.0 mol·L－1 Na2CO3溶液的变化曲线，由题图可知Na2SO4溶液和Na2CO3溶液浓度均为1.0 mol·L－1时，pH≥6.9时发生沉淀转化，C正确，D错误。答案：D2．解析：三种卤化银组成形式相同，Ksp小的物质先形成沉淀，故a点时形成的是黄色的AgI沉淀，A项错误；由图知，当消耗4.5 mL AgNO3溶液时，溶液中I－、Br－、Cl－均沉淀完全，由于三种卤素离子浓度相同，故每种离子完全沉淀时均消耗1.5 mL AgNO3溶液，则0.100 mol·L－1×1.5 mL＝c(I－)×15 mL，解得c(I－)＝0.01 mol·L－1，B项错误；当Br－恰好沉淀完全时，溶液体积为18 mL，溶液中c(Ag＋)＝＝5.4×10－8mol·L－1，此时Qc(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝5.4×10－8×＝4.5×10－10>Ksp(AgCl)，故此时有部分Cl－形成了沉淀，C项正确；b点时溶液中I－、Br－、Cl－均沉淀完全，AgNO3过量，c(Ag＋)最大，D项错误。答案：C3．解析：根据相同温度下，Ksp(BaSO4)＜Ksp(BaCO3)，可进行如下分析：当横坐标均为5.1时，即c(Ba2＋)＝10－5.1 mol·L－1时，阴离子浓度：d点＜c点；c、d两点均在沉淀溶解平衡曲线上，即溶度积常数：d点＜c点，故曲线①代表BaSO4的沉淀溶解曲线。结合上述分析，可知曲线①代表BaSO4的沉淀溶解曲线，曲线②代表BaCO3的沉淀溶解曲线，A项错误；根据曲线①过横、纵坐标均为5.0的点可知，溶解平衡体系中c(Ba2＋)＝)＝1×10－5.0mol·L－1，则该温度下Ksp(BaSO4)＝)＝1×10－(5.0＋5.0)＝1×10－10，B项正确；加适量BaCl2固体，溶液中c(Ba2＋)增大，由于温度保持不变，即溶液中)减小，可使溶液由b点向a点移动，C项错误；当c(Ba2＋)＝10－5.1 mol·L－1时，d点平衡时)＝ mol·L－1，c点平衡时)＝ mol·L－1，即两溶液中＝＝，D项错误。答案：B4．解析：上层清液为CaCO3的饱和溶液存在水解平衡，根据物料守恒，c(Ca2＋)＝)＋c(H2CO3)，A项错误；CaCO3的饱和溶液pH≈9，根据Ka2＝，可得＝＝＝21，因此含碳微粒最主要以形式存在，B项正确；向体系中通入CO2气体，发生反应：CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，CaCO3(s)转化为可溶的，溶液中c(Ca2＋)增大，C项错误；Ksp(CaCO3)