2024届高考化学一轮复习专题8第43讲沉淀溶解平衡基础学案

这是一份2024届高考化学一轮复习专题8第43讲沉淀溶解平衡基础学案，共20页。
沉淀溶解平衡和溶度积常数
1．沉淀溶解平衡
(1)AgCl溶于水中的过程
一方面，在水分子作用下，少量Ag＋和Cl－脱离AgCl的表面进入水中，即溶解过程；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl的表面析出，即沉淀过程。在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，得到AgCl的饱和溶液，即建立动态平衡
AgCl(s)eq \(,\s\up9(溶解),\s\d8(沉淀))Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。
(2)沉淀溶解平衡的含义与特征
①含义：在一定温度下的水溶液中，当难溶电解质沉淀和溶解的速率相等时，即建立了沉淀溶解平衡。
②四大特征：等—动—定—变。
(3)沉淀溶解平衡的影响因素
20 ℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：
2．溶度积常数——简称溶度积
(1)溶度积与离子积比较
以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：
(2)溶度积(Ksp)的意义与影响因素
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，与难溶电解质的性质和温度有关。与浓度、酸碱性无关。
绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解方向移动，Ksp增大。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)向AgNO3溶液中加过量稀盐酸充分反应，溶液中c(Ag＋)＝0 ml/L。( )
(2)一定温度下，AgCl在水中的溶解度大于在稀盐酸中的溶解度，但Ksp(AgCl)相同。( )
(3)BaSO4在任何溶液达平衡时，c(Ba2＋)＝c(SOeq \\al(2－,4))，Ksp(BaSO4)不变。( )
(4)Fe(OH)3的溶度积Ksp＝c(Fe3＋)·c(OH－)。( )
(5)当沉淀溶解平衡移动时，该沉淀的Ksp一定改变。( )
(6)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 ml·L－1时，沉淀已经完全。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√
2．(1)常温下，pH约等3时，Fe3＋沉淀完全[c(Fe3＋)＝1×10－5 ml/L]，则Ksp[Fe(OH)3]＝________。
(2)已知Ag2CrO4的Ksp＝3×10－11，则c(CrOeq \\al(2－,4))＝0.001 ml/L时c(Ag＋)＝________ ml/L(eq \r(3)＝1.73)。
[答案] (1)1×10－38 (2)1.73×10－4
沉淀溶解平衡的影响因素
1．(2022·盐城检测)化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的
Cu2＋： Cu2＋(aq)＋MnSCuS(s)＋Mn2＋(aq)，下列说法正确的是( )
A．MnS的Ksp比CuS的Ksp小
B．该反应达平衡时c(Mn2＋)1，所以
c(Mn2＋)>c(Cu2＋)，B错误；C.该反应的平衡常数K＝eq \f(cMn2＋,cCu2＋)＝eq \f(Ksp\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(MnS)),Ksp\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CuS)))，C正确；D.若平衡后再加入少量CuSO4(s)，则c(Cu2＋)变大，D错误。]
2．已知：常温下，Ksp(BaSO4)＝a。取过量BaSO4溶于蒸馏水，过滤得到滤液R溶液。下列有关说法正确的是( )
A．R溶液中c(Ba2＋)＝a ml·L－1
B．常温下，向R溶液中加入少量Na2SO4固体，产生白色沉淀
C．常温下，向R溶液中加入少量BaCl2固体，Ksp(BaSO4)增大
D．向R溶液中加水，c(Ba2＋)、c(SOeq \\al(2－,4))均增大
B [R溶液中c(Ba2＋)＝eq \r(a) ml·L－1，A项错误；加入Na2SO4，平衡BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)向左移动，产生白色沉淀，B项正确；温度不变，溶度积常数不变，C项错误；向R溶液中加水，c(Ba2＋)、c(SOeq \\al(2－,4))均减小，D项错误。]
Ksp的基本计算与应用
3．(1)某温度下，已知Ksp(AgCl)＝1.80×10－10，将2.2×10－3 ml·L－1的NaCl和2.0×10－3 ml·L－1 AgNO3等体积混合是否有沉淀生成？写出推理过程。若有沉淀生成，请计算反应后Ag＋的浓度：______________________。
(2)室温下，Mg(OH)2的Ksp＝5×10－13，计算室温下，饱和Mg(OH)2的pH＝________。
(3)已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrOeq \\al(2－,4)的浓度均为0.010 ml·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 ml·L－1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为__________________________。
[解析] (2)设饱和Mg(OH)2溶液中c(OH－)＝x ml·L－1，则c(Mg2＋)＝eq \f(x,2) ml·L－1，Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝eq \f(x,2)·x2＝5×10－13，则x＝1×
10－4，c(H＋)＝eq \f(1×10－14,1×10－4) ml·L－1＝1×10－10 ml·L－1，所以pH＝10。(3)利用沉淀溶解平衡原理，当Q>Ksp时，有沉淀析出。溶液中Cl－、Br－、CrOeq \\al(2－,4)的浓度均为0.010 ml·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010 ml·L－1的AgNO3溶液时，溶解度小的先满足Q>Ksp，有沉淀析出。比较Ksp，AgBr、AgCl同类型，溶解度：AgBrKsp(AgCl)，因而有沉淀生成。反应后剩余c(Cl－)＝1.0×10－4 ml·L－1，则
c(Ag＋)＝eq \f(KspAgCl,cCl－)＝eq \f(1.80×10－10,1.0×10－4) ml·L－1＝1.80×10－6 ml·L－1
(2)10 (3)Br－、Cl－、CrOeq \\al(2－,4)
沉淀溶解平衡的应用
1．沉淀的生成——分离提纯某些离子
(1)调节pH法
如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至7～8，离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)。
(2)沉淀剂法
①用沉淀剂Na2S除去废水中的Cu2＋、Hg2＋，其离子方程式分别为Cu2＋＋S2－===CuS↓、Hg2＋＋S2－===HgS↓。
②除去某溶液中的SOeq \\al(2－,4)，用钡盐而不用钙盐的原因是SOeq \\al(2－,4)与钡盐生成的BaSO4比与钙盐生成的CaSO4更难溶，SOeq \\al(2－,4)剩余的浓度更小。
2．沉淀的溶解
(1)CaCO3溶于盐酸
溶解过程中COeq \\al(2－,3)生成CO2气体，c(COeq \\al(2－,3))减小，COeq \\al(2－,3)与Ca2＋的离子积QKsp(AgI)>Ksp(Ag2S)
②2 mL 0.1 ml/L MgCl2(aq)
eq \(――――――――――――――→,\s\up9(2～4滴2 ml/L NaOHaq))Mg(OH)2(白色)
eq \(――――――――――――→,\s\up9(4滴0.1 ml/L FeCl3aq))Fe(OH)3(红褐色)。
结论：Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Fe(OH)3]。
(2)规律：一般说来，溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀。沉淀的溶解度差别越大，越容易转化。但溶解度小的沉淀在一定条件下也可以转化为溶解度大的沉淀。
(3)应用
①锅炉除垢：用Na2CO3溶液处理，将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为CaSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)===CaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)。
②矿物转化：CuSO4溶液遇PbS转化为CuS，离子方程式为Cu2＋(aq)＋PbS(s)===CuS(s)＋Pb2＋(aq)。
沉淀溶解平衡的实验探究
1．为研究沉淀的生成及转化，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
D [根据信息，①中KSCN量不足，②中说明存在SCN－，因此存在溶解平衡：AgSCN(s)Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，故A说法正确，B说法正确；AgI是黄色沉淀，③中现象是有黄色沉淀生成，说明有AgI产生，故C说法正确；可能是浊液中剩余AgNO3，c(I－)×c(Ag＋)>Ksp(AgI)，出现黄色沉淀，故D说法错误。]
2．某兴趣小组进行下列实验：
①将0.1 ml·L－1 MgCl2溶液和0.5 ml·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 ml·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 ml·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NHeq \\al(＋,4)可能是④中沉淀溶解的原因
C [MgCl2溶液与NaOH溶液等体积混合得到Mg(OH)2悬浊液，剩余NaOH，但仍存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)。实验②中可能是因为剩余的NaOH能和氯化铁反应生成Fe(OH)3，不能比较Fe(OH)3和Mg(OH)2的溶解能力，故C错误。]
沉淀溶解平衡的工业应用
3．已知T ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确是( )
A．T ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者中c(Mg2＋)大
B．T ℃时，在Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大
C．T ℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 ml·L－1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 ml·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D．T ℃时，在MgF2的悬浊液中加入NaOH溶液，MgF2不可能转化成为Mg(OH)2
B [A.Mg(OH)2的溶度积小，由Ksp计算则其镁离子浓度小，故A项错误；B.NHeq \\al(＋,4)可以结合Mg(OH)2电离出的OH－离子，从而促使Mg(OH)2的电离平衡正向移动，c(Mg2＋)增大，故B项正确；C.Ksp仅与温度有关，故C项错误；D.两者的Ksp相近，加入NaOH后，当氢氧化钠浓度增大到一定范围时，两种沉淀都会出现，故D项错误。]
4．化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中Cu2＋：Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，下列说法错误的是( )
A．MnS的Ksp比CuS的Ksp大
B．该反应达平衡时c(Mn2＋)＝c(Cu2＋)
C．往平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Mn2＋)变大
D．该反应的平衡常数K＝eq \f(KspMnS,KspCuS)
B [根据沉淀转化向溶度积小的方向进行，Ksp(MnS)>Ksp(CuS)，A对；该反应达平衡时c(Mn2＋)、c(Cu2＋)保持不变，但不一定相等，B错；往平衡体系中加入少量CuSO4固体后，平衡向正方向移动，c(Mn2＋)变大，C对；该反应的平衡常数K＝eq \f(cMn2＋,cCu2＋)＝eq \f(cMn2＋·cS2－,cCu2＋·cS2－)＝eq \f(KspMnS,KspCuS)，D对。]
5．往锅炉中注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸去除，下列叙述中正确的是 ( )
A．温度升高，Na2CO3溶液的Kw增大，c(OH－)减小
B．CaSO4能转化为CaCO3，说明Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)
C．CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶，是因为硫酸酸性强于盐酸
D．沉淀转化的离子方程式为COeq \\al(2－,3)(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)
D [温度升高，水的电离平衡正向移动，Kw增大；温度升高，Na2CO3的水解平衡正向移动，c(OH－)增大，A项错误；Ksp(CaCO3)Ksp(BaSO4)
B [溶度积常数为离子浓度幂之积，BaCO3的溶度积常数表达式为Ksp(BaCO3)＝c(Ba2＋)·c(COeq \\al(2－,3))，故A错误；用Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃，使可溶性钡盐尽可能转化为不溶性的BaSO4，减小毒性，故B正确；
c(Ba2＋)＝1.0×10－5 ml·L－1的溶液中钡离子浓度很小，不会引起钡离子中毒，故C错误；因胃酸可与COeq \\al(2－,3)反应生成水和二氧化碳，使COeq \\al(2－,3)浓度降低，从而使平衡BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq \\al(2－,3)(aq)向溶解方向移动，使Ba2＋浓度增大，会引起Ba2＋中毒，故不用碳酸钡作为内服造影剂，与Ksp大小无关，故D错误。]
课时分层作业(四十三) 沉淀溶解平衡
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)，加入少量KI固体，下列说法不正确的是( )
A．溶液中Pb2＋浓度减小、I－浓度增大
B．溶度积常数Ksp不变
C．PbI2的溶解度不变
D．沉淀溶解平衡向左移动
[答案] C
2．将等量的Mg(OH)2固体置于等体积的下列液体中，最终固体剩余最少的是( )
A．在0.1 ml·L－1的CH3COOH溶液中
B．在0.1 ml·L－1的MgCl2溶液中
C．在0.1 ml·L－1的NH3·H2O中
D．在纯水中
A [Mg(OH)2与CH3COOH反应，固体减少，Mg2＋抑制Mg(OH)2溶解，NH3·H2O电离出的OH－抑制Mg(OH)2溶解。A项正确。]
3．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 ml/L 、1.0 ml·L－1 Na2CO3溶液，含SrSO4(s)的0.1 ml/L、1.0 ml·L－1 Na2SO4溶液。在一定pH范围内，四种溶液中lg[c(Sr2＋)]随pH的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．曲线④代表含SrCO3(s)的0.1 ml/L Na2CO3溶液的变化曲线
B．a＝－4.5
C．随着pH的增大，反应SrSO4(s)＋ COeq \\al(2－,3)SrCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)的平衡常数减小
D．对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为1.0 ml·L－1的混合溶液，pH≥6.9时才发生沉淀转化
D [硫酸是强酸，溶液pH变化，溶液中硫酸根离子浓度几乎不变，则含硫酸锶固体的硫酸钠溶液中，锶离子的浓度几乎不变，pH相同时，溶液中硫酸根离子越大，锶离子浓度越小，所以曲线①代表含硫酸锶固体的0.1 ml/L硫酸钠溶液的变化曲线，曲线②代表含硫酸锶固体的1 ml/L硫酸钠溶液的变化曲线；碳酸是弱酸，溶液pH减小，溶液中碳酸根离子浓度越小，锶离子浓度越大，pH相同时，1 ml/L碳酸钠溶液中碳酸根浓度大于0.1 ml/L碳酸钠溶液，则曲线③表示含碳酸锶固体的0.1 ml/L碳酸钠溶液的变化曲线，曲线④代表含碳酸锶固体的1 ml/L碳酸钠的溶液变化曲线。A.根据分析，曲线④代表含碳酸锶固体的1 ml/L碳酸钠的溶液变化曲线，A错误；B.由分析可知，曲线①代表含硫酸锶固体的0.1 ml/L硫酸钠溶液的变化曲线，则硫酸锶的溶度积Kspeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(SrSO4))＝
10－5.5×0.1＝10－6.5，温度不变，溶度积不变，则pH为7.7时，锶离子的浓度为eq \f(10－6.5,1) ml/L＝10－6.5 ml/L，则a＝－6.5，B错误；C.平衡常数只受温度影响，所以pH增大对平衡常数无影响，C错误；D.对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为1.0 ml/L的混合溶液中锶离子的浓度为10－6.5，根据图示pH≥6.9锶离子的浓度降低，所以pH≥6.9时才发生沉淀转化，故D正确；故选D。]
4．(2022·宿迁检测)某温度下，Ksp(AgCl)＝4.0×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝4.0×10－12。该温度下，下列结论正确的是( )
A．向AgCl的悬浊液中加少量KBr固体，溶液中c(Cl－)和Ksp(AgCl)均增大
B．Ag2CrO4的饱和溶液比AgCl的饱和溶液中Ag＋浓度大
C．向浓度均为0.1 ml·L－1的NaCl和Na2CrO4溶液中分别逐滴加入等浓度的AgNO3溶液，Ag2CrO4先沉淀
D．向浓度均为0.1 ml·L－1的NaCl和Na2CrO4的混合溶液中加入AgNO3溶液，当沉淀完全后，溶液中eq \f(c2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Cl－)),c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CrO\\al(2－,4))))＝90 ml·L－1
B [A.Ksp(AgCl)只与温度有关，不会增大，A项错误；B.Ag2CrO4的饱和溶液中c2(Ag＋)×c(CrOeq \\al(2－,4))＝Ksp(Ag2CrO4)，c(Ag＋)＝2c(CrOeq \\al(2－,4))则c(Ag＋)＝eq \r(3,2KspAg2CrO4) ml·L－1＝eq \r(3,2×4×10－12) ml·L－1＝2×10－4 ml·L－1；AgCl的饱和溶液中c(Ag＋)×c(Cl－)＝Ksp(AgCl)，c(Ag＋)＝c(Cl－)，则c(Ag＋)＝eq \r(KspAgCl) ml·L－1＝eq \r(4×10－10) ml·L－1＝2×10－5 ml·L－1，Ag2CrO4的饱和溶液比AgCl的饱和溶液Ag＋浓度大，B项正确；C.根据Ksp(AgCl)、Ksp(Ag2CrO4)，当Cl－开始沉淀时c(Ag＋)＝eq \f(KspAgCl,cCl－)＝4×10－9 ml·L－1，当CrOeq \\al(2－,4)开始沉淀时c(Ag＋)＝eq \r(\f(KspAg2CrO4,cCrO\\al(2－,4)))＝2×10－5.5 ml·L－1，故AgCl先沉淀，C项错误；D.eq \f(c2Cl－,cCrO\\al(2－,4))＝eq \f(c2Cl－·c2Ag＋,cCrO\\al(2－,4)·c2Ag＋)＝eq \f(K\\al(2,sp)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(AgCl)),KspAg2CrO4)＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4×10－10))2,4×10－12) ml·L－1＝4×10－8 ml·L－1，D项错误。]
5．(2022·常州一模)以石灰石矿(主要成分为CaCO3，含少量MgCO3、Fe2O3、SiO2等)为原料制备高纯轻质碳酸钙的一种工艺流程如下。
已知：固体B中含有SiO2、Fe2O3、MgO及Mg(OH)2
下列说法不正确的是( )
A．过程Ⅱ中， NH4Cl溶液浸出Ca2＋而非Mg2＋是因为Ksp[Ca(OH)2]>
Ksp[Mg(OH)2]
B．过程Ⅲ中，反应的离子方程式为Ca2＋＋2NH3·H2O＋CO2===CaCO3↓＋H2O＋2NHeq \\al(＋,4)
C．过程Ⅱ和过程Ⅲ的操作均应在较高温度下进行
D．整个流程中，“变废为宝、循环利用”的物质是CO2、NH4Cl
C [煅烧石灰石矿(主要成分为CaCO3，含少量MgCO3、Fe2O3、SiO2等)，CaCO3、MgCO3分解分别生成CaO和MgO ，并放出CO2，煅烧后固体Fe2O3、SiO2、 CaO、MgO，加氯化铵浸取，溶解CaO，得到含氯化钙和NH3·H2O 的滤液A，过滤，固体B中含有SiO2、Fe2O3、MgO及Mg(OH)2，滤液A中通CO2，Ca2＋＋2NH3·H2O＋CO2===CaCO3↓＋H2O＋2NHeq \\al(＋,4)，生成沉淀CaCO3。A.过程Ⅱ中，NH4Cl溶液浸出Ca2＋而非Mg2＋，因为Ksp[Ca(OH)2]>Ksp[Mg(OH)2]，A正确；B.过程Ⅲ中，CO2和氯化钙和NH3·H2O反应生成CaCO3，离子方程式为Ca2＋＋2NH3·H2O＋CO2===CaCO3↓＋H2O＋2NHeq \\al(＋,4)，B正确；C.过程Ⅱ的反应物氯化铵受热易分解，过程Ⅲ中NH3·H2O受热易分解、易挥发，不能在较高温度下进行，C错误；D.过程Ⅰ产生的CO2是过程Ⅲ的反应物，过程Ⅲ中的生成物NH4Cl是过程Ⅱ的反应物，所以CO2、NH4Cl可循环利用，D正确。]
6．沉淀的生成、溶解和转化在无机物制备和提纯以及科研等领域有广泛应用。已知25 ℃时，Ksp(BaSO4)＝1×10－10，Ksp(BaCO3)＝1×10－9。
(1)将浓度均为0.1 ml·L－1的BaCl2溶液与Na2SO4溶液等体积混合，充分搅拌后过滤，滤液中c(Ba2＋)＝________ ml·L－1。
(2)医学上进行消化系统的X射线透视时，常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH约为1)，但服用大量BaSO4仍然是安全的，BaSO4不溶于酸的原因是_______________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(用溶解平衡原理解释)。万一误服了少量BaCO3，应尽快用大量0.5
ml·L－1的Na2SO4溶液给患者洗胃，如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化，残留在胃液中的Ba2＋浓度仅为____________ml·L－1。
(3)长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率。水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。
①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为____________________________
______________________________________________________________。
②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理_____________________________
______________________________________________________________。
[答案] (1)1×10－5
(2)对于沉淀溶解平衡BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，H＋不能减少Ba2＋或SOeq \\al(2－,4)的浓度，平衡不能向溶解方向移动 2×10－10
(3)①CaSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)===CaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq) ②CaSO4存在沉淀溶解平衡，加入Na2CO3溶液后，COeq \\al(2－,3)与Ca2＋结合生成更难溶的CaCO3沉淀，Ca2＋浓度减小，使CaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动
7．(2022·泰州检测)利用软锰矿(主要成分是MnO2，其中还含有少量Al2O3、SiO2、MgO、CaO等杂质)制取高纯硫酸锰的工艺流程如下图所示。
已知：常温下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
常温下，一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
回答下列问题：
(1)“浸取”时，铁屑与MnO2反应生成Fe3＋的离子方程式为____________________________________________________________________；
“浸出液”需要鼓入一段时间空气后，再进行“沉铁”的原因是___________________________________________________________________。
(2)“沉铁、铝”时，加CaCO3控制溶液pH范围是________；完全沉淀时，金属离子浓度为1×10－5 ml·L－1，则常温下Ksp[Fe(OH)3]＝________。
(3)深度除杂中加入MnF2可以除去钙离子、镁离子的原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(用平衡移动原理解释，已知：K>105可以认为反应几乎完全进行)。
(4)用石墨和金属Mn作电极，电解硫酸锰溶液可以制取金属锰，其中金属Mn应与电源________(填“正”或“负”)极相连；阳极产生标准状况下体积为4.48 L气体时，理论上可以制取________g Mn。
[解析] 软锰矿加入铁、稀硫酸浸取后二氧化硅不反应过滤除去，浸取液加入碳酸钙调节pH除去铁、铝，滤液加入MnF2除去钙、镁，滤液处理后得到硫酸锰。(1)“浸取”时，铁屑与MnO2反应生成Fe3＋，二氧化锰作为氧化剂发生还原反应生成锰离子，3MnO2＋2Fe＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋6H2O；由图表格数据可知，亚铁离子的沉淀pH范围与锰离子的沉淀pH范围重合，不利于铁元素的除去分离，故“浸出液”需要鼓入一段时间空气后，再进行“沉铁”的原因是Fe2＋不易形成氢氧化亚铁沉淀，先将其氧化为 Fe3＋，容易形成氢氧化铁沉淀。(2)“沉铁、铝”时，要求铁铝完全沉淀而锰不能沉淀，根据表格数据可知，加CaCO3控制溶液pH范围是5.2～7.7；铁离子完全沉淀时pH＝3.7，则pOH＝10.3，氢氧根离子浓度为1×10－10.3 ml·L－1，金属离子浓度为1×10－5 ml·L－1，则常温下Kspeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(Fe\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH))3))＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(10－10.3))3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(10－5))＝10－35.9；(3)MnF2＋Mg2＋Mn2＋＋MgF2的反应平衡常数为K＝eq \f(c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Mn2＋)),c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Mg2＋)))＝eq \f(c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Mn2＋))c2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(F－)),c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Mg2＋))c2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(F－)))＝eq \f(5.3×10－3,7.4×10－11)≈7.2×107>105；同理，MnF2＋Ca2＋Mn2＋＋CaF2，K≈3.5×107>105；故应的K均大于105，反应可以视为完全进行；(4)用石墨和金属Mn作电极，电解硫酸锰溶液可以制取金属锰，则锰离子发生还原反应生成金属锰，则其中金属Mn做阴极，应与电源负极相连；阳极上水放电发生氧化生成氧气2H2O－4e－===
4H＋＋O2↑，根据得失电子守恒可知，2Mn～4e－～O2，产生标准状况下体积为4.48 L气体为0.2 ml，理论上可以制取0.4 ml Mn，质量为22 g。
[答案] (1)3MnO2＋2Fe＋12H＋===3Mn2＋＋2Fe3＋＋6H2O Fe2＋不易形成氢氧化亚铁沉淀，先将其氧化为Fe3＋，容易形成氢氧化铁沉淀 (2)5.2～7.7 1×
10－35.9 (3)MnF2＋Mg2＋Mn2＋＋MgF2、MnF2＋Ca2＋Mn2＋＋CaF2反应的K均大于105，反应可以视为完全进行 (4)负 22溶度积
离子积
符号
Ksp
Q
表达式
Ksp(AmBn)＝cm(An＋) ·cn(Bm－)，式中的浓度都是平衡时浓度
Q(AmBn)＝cm(An＋) ·cn(Bm－)，式中的浓度是任意时刻的浓度
应用
判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解
①Q＞Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出
②Q＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态
③Q＜Ksp：溶液未饱和，无沉淀析出
金属离子
Ni2＋
Al3＋
Fe3＋
Fe2＋
开始沉淀时(c＝0.01 ml·L－1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时(c＝1．0×10－5 ml·L－1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
氢氧化物
Feeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH))3
Feeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH))2
Mneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH))2
Aleq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH))3
开始沉淀pH
1.5
6.5
7.7
3.8
沉淀完全pH
3.7
9.7
9.8
5.2
难溶电解质
MnF2
CaF2
MgF2
Ksp
5.3×10－3
1.5×10－10
7.4×10－11