人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡习题

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第四节 沉淀溶解平衡
1.以变化观念与平衡思想认识沉淀溶解平衡的定义及其影响因素。
2.明确溶度积和离子积的关系，并由此学会判断反应进行的方向，培养变化观念与平衡思想。
3.能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。
4.形成科学态度与社会责任意识，利用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题。
知识点一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.定义
在一定温度下，当沉淀 和 的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做难溶电解质的溶解平衡。如AgCl溶于水的溶解平衡表示为： 。
2.特征
3.溶度积
(1)定义：在一定温度下，难溶强电解质MmNn溶于水形成饱和溶液时，溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡，这时的离子浓度幂的乘积是一个常数，叫做 ，简称溶度积。符号为 。
(2)表达式：MmNn(s)mMn+(aq)+nNm-(aq)
Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Nm-)]n
例如：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
Ksp= .
(3)意义：溶度积Ksp反映了物质在水中的溶解能力。
(4)影响Ksp的因素： 。
绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程，升高温度，向溶解方向移动，Ksp 。少数难溶电解质的溶解是放热过程，升高温度，向生成沉淀的方向移动，Ksp减小，如Ca(OH)2。
4.溶度积Ksp与离子积Q的关系
通过比较某温度下难溶电解质的溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Q的相对大小，可以判断难溶电解质在该温度下溶液中的沉淀或溶解情况。
(1)Q>Ksp，溶液过饱和， ，直至溶液饱和达到新的平衡；
(2)Q=Ksp，溶液 ，沉淀与溶解处于 ；
(3)QAgCl>Ag2S
5. (2023·浙江舟山中学高二检测)已知Ksp(CaSO4)=7.1×10-5 ml2·L-2,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9 ml2·L-2,Ksp(CaF2)=1.5×10-10 ml3·L-3,某溶液中含有SOeq \\al(2－,4)、CO32-和F-,浓度均为0.010 ml·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 ml·L-1的CaCl2溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A. SOeq \\al(2－,4)、CO32-、F- B. CO32-、SOeq \\al(2－,4)、F-
C. CO32-、F-、SOeq \\al(2－,4) D.F-、CO32-、SOeq \\al(2－,4)
6.工业上制取纯净的CuCl2·2H2O的主要过程是：①将粗制氧化铜(含少量FeO)溶解于稀盐酸中，加热、过滤；②对①所得滤液(pH为3)按下列步骤进行操作：
已知Cu2+、Fe2+在pH为4~5时不水解，Fe3+却几乎完全水解形成沉淀。请回答下列问题：
(1)X是 (填化学式)，其反应的离子方程式是 。
(2)Y物质应具备的条件是 ，生产中Y可选 。
(3)溶液乙在蒸发结晶时应注意 。
1.下列说法中正确的是( )
A.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水
B.溶度积小的物质一定比溶度积大的物质溶解度小
C.绝对不溶解的物质是不存在的
D.升高温度，某种难溶物的Ksp一定减小
2.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.反应开始时，溶液中各离子浓度相等
B.达到沉淀溶解平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等
C.达到沉淀溶解平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变
D.达到沉淀溶解平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解
3.某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸，下列说法正确的是( )
A.AgCl的溶解度、Ksp均减小
B.AgCl的溶解度、Ksp均不变
C.AgCl的溶解度减小，Ksp不变
D.AgCl的溶解度不变，Ksp减小
4.在2 mL物质的量浓度相等的NaCl和NaI溶液中滴入几滴AgNO3溶液，发生的反应为( )
A.只有AgCl沉淀生成
B.先有AgI沉淀生成
C.生成等物质的量的AgCl和AgI沉淀
D.两种沉淀都有，但以AgCl为主
5. (2023·河北邢台第八中学高二检测)下列说法正确的是( )
A.溶度积就是难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时各离子浓度的乘积
B.溶度积常数是不受任何条件影响的常数，简称溶度积
C.可用离子积Q判断沉淀溶解平衡进行的方向
D.所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的
6.Mg(OH)2在下列四种情况下，其溶解度最大的是( )
A.在纯水中
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0.1 ml·L-1的CH3COOH溶液中
7.一定温度下，石灰乳悬浊液中存在下列平衡：Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)，当向一定量的石灰乳悬浊液中加入少量生石灰时，下列说法正确的是( )
A.溶液中Ca2+数目减少
B.溶液中c(Ca2+)增大
C.溶液中pH增大
D.溶液中溶质的质量分数增大
8.已知常温下，AgBr的Ksp=4.9×10-13、AgI的Ksp=8.3×10-17。
(1)有关难溶盐的溶度积及溶解度(与AgBr、AgI无关)有以下叙述，其中正确的是 。
A.两种难溶盐电解质，其中Ksp小的溶解度一定小
B.向含有AgCl固体的溶液中加入适量水使AgCl溶解又达到平衡时，AgCl的溶度积不变，其溶解度也不变
C.将难溶电解质放入纯水中，达到沉淀溶解平衡时，电解质离子的浓度的乘积就是该物质的溶度积
D.溶液中存在两种可以与同一沉淀剂生成沉淀的离子，则Ksp小的一定先生成沉淀
E.难溶盐电解质的Ksp和温度有关
F.同离子效应(加入与原电解质具有相同离子的物质)，使难溶盐电解质的溶解度变小，Ksp也变小
(2)现向含有NaBr、KI均为0.002 ml·L-1的溶液中加入等体积的浓度为4×10-3 ml·L-1的AgNO3溶液，则产生的沉淀是 (填化学式)；若向其中再加入适量的NaI固体，则最终可发生沉淀转化的总离子方程式为 。
9.(双选)一定温度下，AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中，c(Ag+)和c(Cl-)关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.a、b、c三点对应的Ksp相等
B.AgCl在c点的溶解度比b点的大
C.AgCl溶于水形成的饱和溶液中，c(Ag+)=c(Cl-)
D.b点的溶液中加入AgNO3固体，c(Ag+)沿曲线向c点方向变化
10. (2023·辽宁丹东凤城第一中学高二月考)已知常温时Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=1.0×10-16，Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。下列说法中正确的是( )
A.由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，所以AgI可以转化为AgCl
B.向Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4，Ag2CrO4的沉淀溶解平衡逆向移动，所以Ag2CrO4的Ksp减小
C.由于Ksp(Ag2CrO4)b>c
【解析】AgCl在溶液中存在沉淀溶解平衡AgCl(s)Cl-(aq)+Ag+(aq)，所以氯离子浓度越大，Ag+的浓度就越小。②③④中氯离子的浓度分别是0.4 ml·L-1、0.5 ml·L-1、0.1 ml·L-1，所以各溶液中Ag+浓度的大小顺序是a>d>b>c。
探究任务二 沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀溶解平衡应用中的一些问题
生成难溶电解质而形成沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂质或提纯物质的重要方法之一。
(1)沉淀剂的选择：要求除去溶液中的某种离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去。
(2)在遇到含有多种弱碱阳离子的混合溶液中离子分离及除杂时，往往通过改变溶液的酸碱性使离子分别沉淀而除去，过程中要注意控制形成沉淀的pH。
(3)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；其次沉淀生成的反应进行得越完全越好。
2.注意事项
(1)在计算难溶电解质溶液中离子平衡浓度时不要搞错计量数关系。如x ml·L-1铬酸银(Ag2CrO4)溶液中c(Ag+)是2x ml·L-1而不是x ml·L-1。
(2)类型不同的难溶电解质的溶度积大小不能直接反映出它们的溶液中离子浓度的大小，因为它们的溶度积表达式是不同的。Ksp与S的换算没有一个统一的公式，因难溶电解质类型的不同而相异。
【典例2】 (1)已知在25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]=3.2×10-11，假设饱和Mg(OH)2溶液的密度为1 g·mL-1，试求Mg(OH)2的溶解度为 g。
(2)在25 ℃时，向0.02 ml·L-1的MgCl2溶液中加入NaOH固体，如要生成Mg(OH)2沉淀，应使溶液中的c(OH-)最小为 ml·L-1。
(3)25 ℃时，向浓度均为0.02 ml·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，先生成
(填化学式)沉淀；当两种沉淀共存时， QUOTE = 。
{已知25 ℃时，Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20}
【答案】(1)1.16×10-3 (2)4×10-5 (3)Cu(OH)2 1.6×109
【解析】(1)设c(Mg2+)为x，则c(OH-)为2x。由Ksp[Mg(OH)2]=3.2×10-11=c(Mg2+)·c2(OH-)=x×(2x)2=4x3，解得c(Mg2+)=2×10-4 ml·L-1，则1 L溶液中(相当于1 L水中)溶解Mg(OH)2的物质的量为2×10-4 ml，即1 000 g 水中溶解Mg(OH)2的质量为：2×10-4 ml×58 g·ml-1=1.16×10-2 g，所以Mg(OH)2的溶解度为1.16×10-3 g。
(2)当c(Mg2+)·c2(OH-)=3.2×10-11时开始生成Mg(OH)2沉淀，则c2(OH-)==1.6×10-9，解得c(OH-)=4×10-5 ml·L-1。
(3)由于Ksp[Cu(OH)2]小于Ksp[Mg(OH)2]，所以Cu(OH)2先沉淀；当两种沉淀共存时，此时的溶液对Mg(OH)2和Cu(OH)2而言都是饱和的，OH-、Mg2+、Cu2+在同一溶液中，所以 == QUOTE \* MERGEFORMAT =1.6×109。
【变式训练2】(2023·厦门外国语学校高二检测)已知：某温度时，Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。向Cl-和CrO42-的浓度都为0.100 ml·L-1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略体积的变化)。下列说法中正确的是( )
A.首先得到的沉淀是Ag2CrO4
B.首先得到的沉淀是AgCl
C.同时得到AgCl与Ag2CrO4沉淀
D.将Ag2CrO4转化为AgCl比将AgCl转化为Ag2CrO4要难
【答案】B
【解析】当c(Cl-)=0.100 ml·L-1时，形成AgCl沉淀所需Ag+的最小浓度为=1.8×10-9 ml·L-1；当c(CrO42-)=0.100 ml·L-1时，形成Ag2CrO4沉淀所需Ag+的最小浓度为=3.3×10-6 ml·L-1>1.8×10-9 ml·L-1，所以先形成AgCl沉淀。
1.下列说法中正确的是( )
A.只有易溶电解质在溶液中才存在沉淀溶解平衡
B.难溶电解质在溶液中只存在沉淀溶解平衡，不存在电离平衡
C.沉淀溶解平衡只能通过电解质溶解于水时建立
D.达到沉淀溶解平衡时，电解质表面上的离子或分子脱离电解质的速率与溶液中的离子或分子回到电解质表面的速率相等
【答案】D
【解析】沉淀溶解平衡发生在固体表面，是在一定条件下离子向溶剂中扩散和溶剂中离子在固体表面析出建立的平衡。
2.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是( )
A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，氯化银的Ksp增大
C.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入碘化钾固体，氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中，通入CO2气体，溶解平衡不移动
【答案】C
3.某温度时，BaSO4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Na2SO4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.d点无BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
【答案】C
【解析】硫酸钡饱和溶液中存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+ SOeq \\al(2－,4) (aq)，温度一定时Ksp=c(Ba2+)·c(SOeq \\al(2－,4))为常数。加入Na2SO4使平衡左移，c(SOeq \\al(2－,4))增大，c(Ba2+)减小，图中a点和b点的c(Ba2+)相等，A不正确；蒸发d点溶液时，c(Ba2+)、c(SO42-)应同时增大，B不正确；d点为不饱和溶液，无BaSO4沉淀生成，C正确；溶度积只与温度有关，所以a点、c点对应的Ksp相等，D错误。
4. (2023·湖南师大附中高二月考)向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴入一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变成黑色，根据上述变化过程，分析此三种沉淀物的溶解度关系为( )
A.AgCl=AgI=Ag2SB.AgClAg2SD.AgI>AgCl>Ag2S
【答案】C
【解析】沉淀溶解平衡总是向更难溶的方向转化，由转化现象可知，三种沉淀物的溶解度关系为AgCl>AgI>Ag2S。
5. (2023·浙江舟山中学高二检测)已知Ksp(CaSO4)=7.1×10-5 ml2·L-2,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9 ml2·L-2,Ksp(CaF2)=1.5×10-10 ml3·L-3,某溶液中含有SOeq \\al(2－,4)、CO32-和F-,浓度均为0.010 ml·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 ml·L-1的CaCl2溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A. SOeq \\al(2－,4)、CO32-、F- B. CO32-、SOeq \\al(2－,4)、F-
C. CO32-、F-、SOeq \\al(2－,4) D.F-、CO32-、SOeq \\al(2－,4)
【答案】C
【解析】析出沉淀时,CaSO4溶液中c(Ca2+)= ml·L-1=7.1×10-3 ml·L-1,CaCO3溶液中c(Ca2+)= ml·L-1=2.8×10-7 ml·L-1,CaF2溶液中c(Ca2+)= QUOTE ml·L-1=1.5×10-6 ml·L-1,c平(Ca2+)越小,则越先生成沉淀,所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为CO32-、F-、SOeq \\al(2－,4)。
6.工业上制取纯净的CuCl2·2H2O的主要过程是：①将粗制氧化铜(含少量FeO)溶解于稀盐酸中，加热、过滤；②对①所得滤液(pH为3)按下列步骤进行操作：
已知Cu2+、Fe2+在pH为4~5时不水解，Fe3+却几乎完全水解形成沉淀。请回答下列问题：
(1)X是 (填化学式)，其反应的离子方程式是 。
(2)Y物质应具备的条件是 ，生产中Y可选 。
(3)溶液乙在蒸发结晶时应注意 。
【答案】(1)Cl2(或H2O2) 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O)
(2)调节溶液酸碱性，使pH为4~5，且不引进新杂质CuO、Cu(OH)2等
(3)通入HCl气体(或加入盐酸)，并用玻璃棒不断搅拌且不能蒸干
【解析】(1)根据框图，加入氧化剂X可把Fe2+氧化为Fe3+，而没有增加新杂质，所以X为Cl2或H2O2等。(2)结合题中信息，调节pH至4~5，使Fe3+完全沉淀，同时不引进新杂质，所以Y最好为CuO、Cu(OH)2等。(3)蒸发结晶CuCl2溶液会促进Cu2+水解Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，故可加入盐酸以抑制其水解，在蒸发时要用玻璃棒不断搅拌且不能蒸干。
1.下列说法中正确的是( )
A.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水
B.溶度积小的物质一定比溶度积大的物质溶解度小
C.绝对不溶解的物质是不存在的
D.升高温度，某种难溶物的Ksp一定减小
【答案】C
2.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是( )
A.反应开始时，溶液中各离子浓度相等
B.达到沉淀溶解平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等
C.达到沉淀溶解平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变
D.达到沉淀溶解平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解
【答案】B
【解析】A项，反应开始时，各离子的浓度没有必然的关系；C项，达到沉淀溶解平衡时，溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等；D项，达到沉淀溶解平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，由于固体的浓度为常数，故平衡不发生移动。
3.某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸，下列说法正确的是( )
A.AgCl的溶解度、Ksp均减小
B.AgCl的溶解度、Ksp均不变
C.AgCl的溶解度减小，Ksp不变
D.AgCl的溶解度不变，Ksp减小
【答案】C
【解析】在溶液中滴加盐酸，使溶液中的Cl-浓度增大，因同离子效应使AgCl沉淀溶解平衡逆向移动，故AgCl溶解度减小，但因Ksp只与温度有关，故保持不变，C项正确。
4.在2 mL物质的量浓度相等的NaCl和NaI溶液中滴入几滴AgNO3溶液，发生的反应为( )
A.只有AgCl沉淀生成
B.先有AgI沉淀生成
C.生成等物质的量的AgCl和AgI沉淀
D.两种沉淀都有，但以AgCl为主
【答案】B
【解析】在等浓度的NaCl和NaI溶液中c(Cl-)=c(I-)，但滴入几滴AgNO3溶液后，由于Ksp(AgI)4.9×10-13，c(Ag+)·c(I-)=2×10-3×0.001=2×10-6>8.3×10-17，故AgI、AgBr均沉淀出来，而再向其中加入适量NaI固体时，会有AgBr转化为AgI。
9.(双选)一定温度下，AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中，c(Ag+)和c(Cl-)关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.a、b、c三点对应的Ksp相等
B.AgCl在c点的溶解度比b点的大
C.AgCl溶于水形成的饱和溶液中，c(Ag+)=c(Cl-)
D.b点的溶液中加入AgNO3固体，c(Ag+)沿曲线向c点方向变化
【答案】AC
【解析】温度一定，Ksp大小不变，曲线上a、b、c三点对应的Ksp相等，A项正确；温度一定，溶解度大小也不变，B项错误；AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)，C项正确；b点的溶液中加入AgNO3固体，c(Ag+)变大，Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)，c(Cl-)相应减小，所以c(Ag+)沿曲线向a点方向变化，D项错误。
10. (2023·辽宁丹东凤城第一中学高二月考)已知常温时Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=1.0×10-16，Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。下列说法中正确的是( )
A.由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，所以AgI可以转化为AgCl
B.向Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4，Ag2CrO4的沉淀溶解平衡逆向移动，所以Ag2CrO4的Ksp减小
C.由于Ksp(Ag2CrO4)Ksp(AgI)。因为在饱和氯化银溶液中，c(Ag+)= QUOTE \* MERGEFORMAT ×10-5 ml·L-1，则c(I-)> QUOTE \* MERGEFORMAT ml·L-1= QUOTE \* MERGEFORMAT ml·L-1，因此D正确。
11.常温下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液pH，金属阳离子浓度的变化如图所示。据图分析，下列判断错误的是( )
A.Ksp[Fe(OH)3]