2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：课题29　难溶电解质的沉淀溶解平衡

课题29　难溶电解质的沉淀溶解平衡

学习任务1　沉淀溶解平衡及其应用

一、溶解度与溶解性的关系
20 ℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：

二、沉淀溶解平衡
1．溶解平衡的建立
溶质溶解的过程是一个可逆过程：
固体溶质溶液中的溶质
2．溶解平衡的特点(同其他化学平衡)：逆、等、定、动、变(适用平衡移动原理)。
三、影响沉淀溶解平衡的因素
1．内因：难溶电解质本身的性质，这是决定因素。
2．外因
(1)浓度：加水稀释，平衡向沉淀溶解的方向移动。
(2)温度：绝大多数难溶物的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向沉淀溶解的方向移动。
(3)同离子效应：向平衡体系中加入难溶物溶解产生的离子，平衡向生成沉淀的方向移动。
(4)其他：向平衡体系中加入与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子时，平衡向沉淀溶解的方向移动。
以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　ΔH＞0为例，填写外因对溶解平衡的影响：
外界条件
移动方向
平衡后c(Ag＋)
平衡后c(Cl－)
Ksp
升高温度
正向
增大
增大
增大
加水稀释
正向
不变
不变
不变
加入少量AgNO3
逆向
增大
减小
不变
通入HCl
逆向
减小
增大
不变
通入H2S
正向
减小
增大
不变


AgCl（s）Ag＋（aq）＋Cl－（aq）与AgCl===Ag＋＋Cl－所表示的意义不同。前者表示难溶电解质AgCl在水溶液中的沉淀溶解平衡方程式，后者表示强电解质AgCl在水溶液中或熔融状态下的电离方程式。

四、沉淀溶解平衡的应用
1．沉淀的生成
(1)调节pH法
例如：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↓＋3NH。
(2)沉淀剂法
例如：用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。
2．沉淀的溶解
(1)酸溶解法
例如：CaCO3溶于盐酸，离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。
(2)盐溶解法
例如：Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O。
(3)配位溶解法
例如：AgCl溶于氨水，离子方程式为AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O。
3．沉淀的转化
(1)实质：沉淀溶解平衡的移动(沉淀的溶解度差别越大，越容易转化)。
例如：AgNO3溶液AgCl(白色沉淀)AgBr(浅黄色沉淀)AgI(黄色沉淀)Ag2S(黑色沉淀)。
(2)应用
①锅炉除水垢：将CaSO4转化为易溶于酸的CaCO3，离子方程式为CaSO4(s)＋CO(aq)===CaCO3(s)＋SO(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)。

判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2019·高考全国卷Ⅱ，11D)向Mg(OH)2 悬浊液中滴加足量FeCl3 溶液出现红褐色沉淀：3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2。 (　　)
(2)(2018·高考江苏卷)饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应：CO＋CaSO4CaCO3＋SO。 (　　)
(3)升高温度，沉淀溶解平衡一定正向移动。 (　　)
(4)室温下，AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。 (　　)
(5)难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，溶液中各种离子的溶解(或沉淀)速率都相等。 (　　)
(6)难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，增加难溶电解质的量，平衡向溶解方向移动。 (　　)
(7)向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液，则SO沉淀完全，溶液中只含Ba2＋、Na＋和Cl－，不含SO。 (　　)
(8)其他条件不变时，向饱和Ag2CrO4水溶液中加入少量K2CrO4固体，溶液中c(Ag＋)减小。 (　　)
(9)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。 (　　)
(10)洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好。 (　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√　(9)√　(10)×


(1)沉淀溶解平衡的移动过程是固体溶解和析出的相互转化过程，属于物理变化，但遵循勒夏特列原理。
(2)沉淀溶解达到平衡时，再加入该难溶物对平衡无影响。
(3)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。



沉淀溶解平衡及其影响因素
变化观念与平衡思想

1．下列有关AgCl沉淀溶解平衡的说法中正确的是 (　　)
A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行，但速率相等
B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－
C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度减小
D．在有AgCl沉淀生成的溶液中加入NaCl固体，AgCl沉淀溶解的量不变
解析：选A。沉淀溶解平衡是动态平衡，A项正确；AgCl在水中存在溶解平衡，溶液中有少量的Ag＋和Cl－，B项错误；通常固体的溶解度随温度升高而增大(氢氧化钙等除外)，C项错误；加入NaCl固体，增大Cl－浓度，使AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)平衡左移，析出氯化银沉淀，因此溶解的AgCl减小，D项错误。
2．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中的浊液，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NH可能是④中沉淀溶解的原因
解析：选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Mg2＋＋2OH－。实验②中是因为剩余的NaOH和FeCl3之间反应生成Fe(OH)3，不能比较Fe(OH)3和Mg(OH)2的溶解能力，故C错误。

沉淀溶解平衡的应用
变化观念与平衡思想

3．(双选)(教材改编题)往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去，下列叙述中正确的是 (　　)
A．温度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(H＋)均会增大
B．CaSO4能转化为CaCO3，说明Ksp(CaCO3)1.46×10－10，应有CaF2沉淀生成。
2．(双选)25 ℃时，Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝1.3×10－36，Ksp(ZnS)＝1.3×10－24。下列有关说法中正确的是 (　　)
A．25 ℃时，CuS的溶解度小于ZnS的溶解度
B．25 ℃时，饱和CuS溶液中Cu2＋的浓度为1.3×10－36 mol·L－1
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．ZnS(s)＋Cu2＋(aq)CuS(s)＋Zn2＋(aq)的平衡常数为1.0×1012
解析：选AD。A项，三种物质均为AB型化合物，CuS的溶度积最小，因而溶解度最小；B项，饱和溶液中c(Cu2＋)＝＝×10－18 mol·L－1；C项，Ksp(FeS)>Ksp(ZnS)，应首先生成ZnS沉淀；D项，K＝＝＝＝＝1.0×1012。


溶度积计算的三种常见设问方式
(1)已知溶度积，求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中，c(Ag＋)＝ mol·L－1。
(2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1 mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10a mol·L－1。
(3)计算反应的平衡常数，如对于反应Cu2＋(aq)＋ZnS(s)CuS(s)＋Zn2＋(aq)，Ksp(ZnS)＝c(Zn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，该反应的平衡常数K＝＝＝。

沉淀溶解平衡曲线的理解与应用
变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知

3.常温下，Fe(OH)3和Cu(OH)2沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列有关说法正确的是 (　　)
A．Ksp[Fe(OH)3]>
Ksp[Cu(OH)2]
B．a、b、c、d四点的Kw不同
C．在Fe(OH)3饱和溶液中加入适量硝酸钾晶体可使a点变到b点
D．d点时的Cu(OH)2溶液为不饱和溶液
解析：选D。根据图示可知，b点c(Fe3＋)与c点c(Cu2＋)相等，而b点c(OH－)＝10－12.7 mol·L－1，c点c(OH－)＝10－9.6 mol·L－1，根据Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)，显然Ksp[Fe(OH)3]1.0×10－5，故误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的溶液时，不会中毒，C项错误；用0.36 mol·L－1的Na2SO4溶液洗胃时，胃液中c(Ba2＋)＝＝ mol·L－1≈3.1×10－10 mol·L－1< mol·L－1，故D项正确。
4．化工生产中含Cu2＋的废水常用MnS(s)做沉淀剂，其反应原理为Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列有关该反应的说法不正确的是 (　　)
A．该反应达到平衡时，c(Cu2＋)＝c(Mn2＋)
B．CuS的溶解度比MnS的溶解度小
C．往平衡体系中加入少量Cu(NO3)2(s)后，c(Mn2＋)增大
D．该反应的平衡常数K＝
解析：选A。反应达到平衡时，c(Cu2＋)和c(Mn2＋)不再变化，但二者一定不相等，A项错误；该反应是沉淀的转化，溶解度小的物质能够转化为溶解度更小的物质，B项正确；加入Cu(NO3)2(s)后，溶液中的c(Cu2＋)增大，平衡正向移动，c(Mn2＋)增大，C项正确；Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，所以K＝＝，D项正确。
5．(2020·西安检测)溴酸银(AgBrO3)的溶解度随温度变化的曲线如图所示。下列说法错误的是 (　　)

A．溴酸银的溶解是放热的
B．温度升高时溴酸银溶解速率加快
C．60 ℃时溴酸银的Ksp约等于6×10－4
D．若硝酸钾中含有少量溴酸银，可用重结晶方法提纯
解析：选A。A.由题图可知，随着温度升高，溴酸银的溶解度逐渐增大，因此AgBrO3的溶解是吸热的。B.由题图可知，温度升高，斜率增大，因此AgBrO3的溶解速率加快。C.由溶解度曲线可知，60 ℃时，AgBrO3的溶解度约为0.6 g，则其物质的量浓度约为0.025 mol·L－1，AgBrO3的Ksp＝c(Ag＋)·c(BrO)＝0.025×0.025≈6×10－4。D.若KNO3中含有少量AgBrO3，可通过蒸发浓缩得到KNO3的饱和溶液，再冷却结晶获得KNO3晶体，而AgBrO3留在母液中。
6．(2020·长春联考)已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12，取适量的MgCl2溶液，加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13，则下列说法不正确的是 (　　)
A．所得溶液中的c(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1
B．加入Na2CO3固体，可能生成沉淀
C．所加的烧碱溶液的pH＝13
D．所得溶液中的c(Mg2＋)＝5.6×10－10 mol·L－1
解析：选C。pH＝13，则c(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1，A正确；加入Na2CO3固体，当c(Mg2＋)·c(CO)>Ksp(MgCO3)时生成MgCO3沉淀，B正确；因为向MgCl2溶液中加NaOH溶液后混合溶液的pH＝13，所以所加NaOH溶液的pH>13，C错误；溶液中的c(Mg2＋)＝＝ mol·L－1＝5.6×10－10 mol·L－1，D正确。
7．(2020·桂林模拟)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－
解析：选C。根据溶度积的定义，Cl－、Br－和CrO的浓度均为0.010 mol·L－1，Cl－沉淀时c(Ag＋)的最小值是 mol·L－1＝1.56×10－8 mol·L－1，Br－沉淀时c(Ag＋)的最小值是 mol·L－1＝7.7×10－11 mol·L－1，CrO沉淀时c(Ag＋)的最小值是 mol·L－1＝3×10－4.5 mol·L－1，所以当阴离子的浓度相等时，沉淀所需c(Ag＋)小的先沉淀，三种阴离子沉淀的先后顺序是Br－、Cl－、CrO。
二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
8．(2020·山东名校检测)常温下，用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol·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C2O的水解)。下列叙述正确的是 (　　)

A．Ksp(Ag2C2O4)的数量级等于10－7
B．n点表示AgCl的不饱和溶液
C．向c(Cl－)＝c(C2O)的混合溶液中滴入AgNO3溶液时，先生成AgCl沉淀
D．Ag2C2O4(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋C2O(aq)的平衡常数为109.04
解析：选CD。由题图可知，代表Ag2C2O4的线上某点c(Ag＋)＝1.0×10－4 mol·L－1时，c(C2O)＝1.0×10－2.46 mol·L－1，则溶度积Ksp(Ag2C2O4)＝c2(Ag＋)·c(C2O)＝(1.0×10－4)2×1.0×10－2.46＝1.0×10－10.46，A项错误；由题图可知，n点AgCl的Qc大于Ksp，则n点表示AgCl的过饱和溶液，B项错误；由题图可知，当混合溶液中c(Cl－)＝c(C2O)时，AgCl饱和溶液中c(Ag＋)小于Ag2C2O4饱和溶液中c(Ag＋)，即向c(Cl－)＝c(C2O)的混合液中滴入AgNO3溶液时，先生成AgCl沉淀，C项正确；Ag2C2O4(s)＋2Cl－(aq)2AgCl(s)＋C2O(aq)的平衡常数K＝＝＝＝109.04，D项正确。
9．(2020·济南一模)常温下，将11.65 g BaSO4 粉末置于盛有250 mL蒸馏水的烧杯中，然后向烧杯中加入Na2CO3 固体(忽视溶液体积的变化)并充分搅拌，加入Na2CO3 固体的过程中，溶液中几种离子的浓度变化曲线如图所示，下列说法中正确的是 (　　)

A．相同温度时，Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3)
B．BaSO4 在水中的溶解度、Ksp均比在BaCl2 溶液中的大
C．若使0.05 mol BaSO4 全部转化为BaCO3，至少要加入1.25 mol Na2CO3
D．0.05 mol BaSO4 恰好全部转化为BaCO3 时，溶液中离子浓度大小为c(CO)>c(SO)>c(OH－)>c(Ba2＋)
解析： 选D。在M点，存在BaSO4 和BaCO3 的溶解平衡，Ksp(BaSO4)＝c(Ba2＋)·c(SO)＝1×10－5×(1×10－5)＝1×10－10，Ksp(BaCO3)＝c(Ba2＋)·c(CO)＝1×10－5×(2.5×10－4)＝2.5×10－9，Ksp(BaSO4)1×10－7 mol·L－1，因此离子浓度大小关系为c(CO)>c(SO)>c(OH－)>c(Ba2＋)，D项正确。
10．常温下，金属离子(Mn＋)浓度的负对数随溶液pH变化的关系如图所示[已知：pM＝－lg c(Mn＋)，且假设c(Mn＋)≤10－6 mol·L－1认为该金属离子已沉淀完全]。下列说法正确的是 (　　)

A．常温下，Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Fe(OH)2]
B．可以通过调节溶液pH的方法分步沉淀Cu2＋和Fe2＋
C．除去Cu2＋中少量Fe3＋，可控制溶液3≤pHc(Fe2＋)，所以Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Fe(OH)2]，A项正确；由题图分析可知，当Cu2＋完全沉淀时，Fe2＋已经开始沉淀，所以不能通过调节溶液pH的方法分步沉淀Cu2＋和Fe2＋，B项错误；当3≤pH