人教版 (2019)选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡第四节 沉淀溶解平衡优秀第4课时导学案

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一、曲线型图像
1．沉淀溶解平衡Ksp曲线
(1)典型示例
(2)点的变化
①a→c：曲线上变化，增大c(SOeq \\al(2－,4))；
②b→c：加入1×10－5 ml·L－1 Na2SO4溶液(加水不行)；
③d→c：加入BaCl2固体(忽略溶液的体积变化)；
④c→a：曲线上变化，增大c(Ba2＋)；
⑤曲线上方的点表示有沉淀生成；曲线下方的点表示不饱和溶液。
2.c(Mn＋)—pH图像
Fe(OH)3和Cu(OH)2的c—pH关系如图(温度一定)：
图中曲线为相应金属阳离子氢氧化物的沉淀溶解平衡曲线，可利用图像判断有关氢氧化物的Ksp的大小以及离子分离方法的选择。
1.(2022·青岛高二检测)一定温度下，AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)体系中，c(Ag＋)和c(Cl－)的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A．在AgCl溶于水形成的饱和溶液中：c(Ag＋)＝c(Cl－)
B．b点的溶液中加入少量AgNO3固体，会析出白色沉淀
C．d点溶液中加入少量AgCl固体，c(Ag＋)和c(Cl－)均增大
D．a、b、c三点对应的AgCl的Ksp和溶解度皆不相等
答案 D
解析 在AgCl溶于水形成的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，AgCl溶解生成的c(Cl－)＝c(Ag＋)，故A正确；b点溶液为饱和溶液，加入少量的AgNO3固体，使c(Ag＋)增大，沉淀溶解平衡逆向移动，会析出白色沉淀，故B正确；d点溶液为不饱和溶液，加入少量AgCl固体会继续溶解，则c(Cl－)和c(Ag＋)都增大，故C正确；a、b、c三点都在沉淀溶解平衡曲线上，且温度不变，则Ksp不变，AgCl的溶解度也只与温度有关，则a、b、c三点对应的AgCl的Ksp和溶解度均相等，故D错误。
2.某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液的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．Kspeq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(FeOH3))Ksp(FeS)，即硫离子浓度相等时，c(Fe2＋)Ksp(FeS)可知，FeS比MnS更难溶，所以加入过量难溶FeS不能除去FeCl2溶液中混有的Mn2＋，故A错误；a—b—e为MnCl2溶液的滴定曲线，向10 mL浓度为0.1 ml·L－1 MnCl2溶液中滴加0.1 ml·L－1 K2S溶液，b点达到滴定终点，c(S2－)≈c(Mn2＋)，－lg c(Mn2＋)＝7.5，Ksp(MnS)＝10－15，e点时，c(S2－)＝eq \f(1,3)×
0.1 ml·L－1，c(Mn2＋)＝eq \f(10－15,\f(1,3)×0.1) ml·L－1＝3×10－14 ml·L－1，故e点纵坐标为－lg c(Mn2＋)＝
－lg (3×10－14)≈13.5，故B正确；a—c—d为FeCl2溶液的滴定曲线，d点时，加入0.1 ml·
L－1 K2S溶液的体积为20 mL，此时溶液总体积为30 mL，则钾离子的物质的量浓度c(K＋)＝eq \f(0.2×20,30) ml·L－1≈0.13 ml·L－1，故C正确；a点溶液中Mn2＋和Fe2＋水解，溶液显酸性，分别加入硫化钾生成沉淀，c点Fe2＋恰好完全沉淀，溶质为氯化钾，溶液呈中性，d点硫化钾过量，溶液的主要成分为氯化钾和硫化钾，硫离子水解，溶液显碱性，则溶液的pH：d>c>a，故D正确。
解答沉淀溶解平衡图像题的三步骤
第一步：明确图像中横、纵坐标的含义
横坐标通常是浓度或pH或体积，纵坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度(或离子浓度的负对数)。例如：
第二步：理解图像中线上点、线外点的含义以氯化银为例
1曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平衡状态，此时Q＝Ksp。
2曲线上方区域的点均为过饱和溶液，此时Q>Ksp。
3曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时QB>C，C正确；要想生成沉淀，必须满足Q>Ksp，因铜离子浓度大小未知，则无法判断是否生成沉淀，D错误。
9.一定温度下，金属硫化物的沉淀溶解平衡曲线如图所示。纵坐标p(Mn＋)表示－lg c(Mn＋)，横坐标p(S2－)表示－lg c(S2－)，下列说法不正确的是( )
A．该温度下，Ag2S的Ksp＝1.6×10－49
B．该温度下，溶解度的大小顺序为NiS>SnS
C．SnS和NiS的饱和溶液中eq \f(cSn2＋,cNi2＋)＝104
D．向含有等物质的量浓度的Ag＋、Ni2＋、Sn2＋溶液中加入饱和Na2S溶液，析出沉淀的先后顺序为Ag2S、SnS、NiS
答案 C
解析 由a(30,10－lg 4)可知，当c(S2－)＝10－30 ml·L－1时，c(Ag＋)＝10－(10－lg 4) ml·L－1＝4×
10－10 ml·L－1，Ksp(Ag2S)＝c2(Ag＋)·c(S2－)＝(4×10－10)2×10－30＝1.6×10－49，A正确；由SnS、NiS的沉淀溶解平衡曲线可知，当两条曲线表示的c(S2－)相同时，对应的c(Ni2＋)＞c(Sn2＋)，由于SnS和NiS类型相同，则溶解度的大小关系为NiS＞SnS，B正确；利用NiS的沉淀溶解平衡曲线上b点数据，则Ksp(NiS)＝c(Ni2＋)·c(S2－)＝10－6×10－15＝10－21，同理可得Ksp(SnS)＝c(Sn2＋)·c(S2－)＝10－25×100＝10－25，SnS和NiS的饱和溶液中eq \f(cSn2＋,cNi2＋)＝eq \f(KspSnS,KspNiS)＝eq \f(10－25,10－21)＝
10－4，C错误；假设溶液中Ag＋、Ni2＋、Sn2＋的浓度均为0.1 ml·L－1，分别生成Ag2S、NiS、SnS沉淀时，需要c(S2－)分别为1.6×10－47 ml·L－1、10－20 ml·L－1、10－24 ml·L－1，因此生成沉淀的先后顺序为Ag2S、SnS、NiS，D正确。
10．(2021·全国甲卷，12)已知相同温度下，Ksp(BaSO4)＜Ksp(BaCO3)。某温度下，饱和溶液中－lg[c(SOeq \\al(2－,4))]、－lg[c(COeq \\al(2－,3))]与－lg[c(Ba2＋)]的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．曲线①代表BaCO3的沉淀溶解曲线
B．该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.0×10－10
C．加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点
D．c(Ba2＋)＝10－5.1时两溶液中eq \f(cSO\\al(2－,4),cCO\\al(2－,3))＝ SKIPIF 1 < 0
答案 B
解析 由题可知，曲线上的点均为饱和溶液中微粒浓度关系，由题分析可知，曲线①为BaSO4的沉淀溶解曲线，选项A错误；曲线①为BaSO4溶液中－lg[c(Ba2＋)]与－lg[c(SOeq \\al(2－,4))]的关系，由图可知，当溶液中－lg[c(Ba2＋)]＝3时，－lg[c(SOeq \\al(2－,4))]＝7，则－lg[Ksp(BaSO4)]＝7＋3＝10，因此Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10，选项B正确；向饱和BaCO3溶液中加入适量BaCl2固体后，溶液中c(Ba2＋)增大，根据温度不变则Ksp(BaCO3)不变可知，溶液中c(COeq \\al(2－,3))将减小，因此a点将沿曲线②向左上方移动，选项C错误；由图可知，当溶液中c(Ba2＋)＝10－5.1时，两溶液中eq \f(cSO\\al(2－,4),cCO\\al(2－,3))＝ SKIPIF 1 < 0 ，选项D错误。
11．常温下，用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 ml·L－1的KCl、K2C2O4溶液，所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(不考虑C2Oeq \\al(2－,4)的水解，Xn－代表Cl－、C2Oeq \\al(2－,4))。下列叙述正确的是( )
A．反应Ag2C2O4(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋C2Oeq \\al(2－,4)(aq)的平衡常数表达式为K＝eq \f(cC2O\\al(2－,4),c2Cl－)
B．n点表示AgCl的不饱和溶液
C．向c(Cl－)＝c(C2Oeq \\al(2－,4))的混合溶液中滴入AgNO3溶液时，先生成Ag2C2O4沉淀
D．Ksp(Ag2C2O4)的数量级等于10－7
答案 A
解析 Ag2C2O4(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋C2Oeq \\al(2－,4)(aq)的平衡常数K＝eq \f(cC2O\\al(2－,4),c2Cl－)，A项正确，n点的离子积Q(AgCl)>Ksp(AgCl)，所以该点为氯化银的过饱和溶液，有沉淀析出，B项错误；由图可知，当阴离子浓度相同时，生成AgCl沉淀所需的c(Ag＋)小，故向c(Cl－)＝c(C2Oeq \\al(2－,4))的混合液中滴入AgNO3溶液时，先析出氯化银沉淀，C项错误；由图中数据可知，Ksp(Ag2C2O4)＝c2(Ag＋)·c(C2Oeq \\al(2－,4))＝(10－4)2×10－2.46＝10－10.46，故数量级为10－11，D项错误。
12.常温时，Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。请回答下列问题：
(1)A点表示的溶液，离子积Q______(填“＞”“＜”或“＝”)溶度积Ksp。
(2)B点对应的Ksp__________(填“＞”“＜”或“＝”)C点对应的Ksp。
(3)通过蒸发一部分溶剂的方法能否使溶液由A点变到B点？______(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)使溶液由C点变到B点的方法可以是____________________________(写一种)。
(5)常温下，Ag2SO4的溶度积Ksp＝__________。
答案 (1)＜ (2)＝ (3)不能 蒸发溶剂，c(SOeq \\al(2－,4))和c(Ag＋)都变大，A点到B点c(SOeq \\al(2－,4))未发生变化，故不能 (4)加入Na2SO4固体或溶液(合理即可) (5)1.6×10－5
解析 (1)A点没有达到平衡状态，是不饱和溶液。(4)由C点到B点，c(Ag＋)减小、c(SOeq \\al(2－,4))增大，仍为饱和溶液。(5)取B点数据计算Ksp＝c2(Ag＋)·c(SOeq \\al(2－,4))＝(2×10－2)2×4×10－2＝1.6×10－5。
13.金属氢氧化物在酸中的溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属氢氧化物在不同pH下的溶解度[S/(ml·L－1)]如图所示。
(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是__________________________________。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为________(填字母)。
A．6
(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的C2＋杂质，______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是____________________________________________________。
(4)要使氢氧化铜沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水，生成[Cu(NH3)4]2＋，写出反应的离子方程式：________________________________________________________。
答案 (1)Cu2＋ (2)B (3)不能 C2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小
(4)Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O
解析 (1)据图知pH＝4～5时，Cu2＋开始沉淀为Cu(OH)2，因此pH＝3时，铜元素主要以Cu2＋的形式存在。(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，应保证Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋还未沉淀，据图知pH为4左右。(3)C2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(NO3)2溶液中的C2＋。(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。