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2022届高考化学一轮复习讲义学案第8章 课题29 难溶电解质的沉淀溶解平衡
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这是一份2022届高考化学一轮复习讲义学案第8章 课题29 难溶电解质的沉淀溶解平衡，共21页。学案主要包含了溶解度与溶解性的关系，沉淀溶解平衡，影响沉淀溶解平衡的因素，沉淀溶解平衡的应用等内容，欢迎下载使用。
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＋CaSO4CaCO3＋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)2Mg2＋＋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)
D．沉淀转化的离子方程式为CO(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO(aq)
解析：选BD。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，c(H＋)减小，A项错误。一般说来溶解度小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀，故Ksp(CaCO3)
化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×10－4
1.81×10－7
1.84×10－14
由上表中数据可知，沉淀剂最好选用 ( )
A．硫化物 B．硫酸盐
C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
解析：选A。沉淀工业废水中的Pb2＋时，生成沉淀的反应进行得越完全越好，由于PbS的溶解度最小，故最好选硫化物做沉淀剂。
5．资源综合利用既符合绿色化学理念，也是经济可持续发展的有效途径。一种难溶的废弃矿渣杂卤石，其主要成分可表示为K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O，已知它在水溶液中存在如下平衡：
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K＋＋4SO＋Mg2＋＋2Ca2＋＋2H2O。
为了充分利用钾资源，一种溶浸杂卤石制备K2SO4的工艺流程如图所示：
(1)操作①的名称是________。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解出杂卤石中K＋的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)除杂环节中，为除去Ca2＋，可先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再向滤液中滴加稀H2SO4，调节溶液pH至________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。
(4)操作②的步骤包括(填操作过程)：______________、过滤、洗涤、干燥。
解析：(1)通过操作①实现固体和液体分离，故操作①的名称是过滤。(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合转化为Mg(OH)2沉淀，SO与Ca2＋结合转化为CaSO4沉淀，使K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K＋＋4SO＋Mg2＋＋2Ca2＋＋2H2O平衡正向移动，促使杂卤石溶解。(3)为除去Ca2＋，可先加入K2CO3溶液，使其生成碳酸钙沉淀，过滤后再向滤液中滴加稀H2SO4，调节溶液pH至中性，除去过量的碳酸钾。(4)为从溶液中得到溶质，需依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。
答案：(1)过滤
(2)Mg2＋与OH－结合转化为Mg(OH)2沉淀，SO与Ca2＋结合转化为CaSO4沉淀，使杂卤石的溶解平衡正向移动，促使其溶解
(3)K2CO3 中性
(4)蒸发浓缩、冷却结晶
学习任务2 溶度积及其应用
一、溶度积和离子积
以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：
溶度积
离子积
概念
沉淀溶解的平衡常数
溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号
Ksp
Qc
表达式
Ksp(AmBn)＝
cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度都是平衡浓度
Qc(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度是任意时刻的浓度
应用
判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解：
(1)Qc>Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出
(2)Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态
(3)Qc
二、Ksp的影响因素
1．内因：难溶物质本身的性质，这是主要决定因素。
2．外因
(1)浓度：加水稀释，平衡向沉淀溶解的方向移动，但Ksp不变。
(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，Ksp增大。
(3)其他：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时，平衡向沉淀溶解的方向移动，但Ksp不变。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2019·高考江苏卷)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)。 ( )
(2)(2018·高考天津卷)向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液，生成黑色沉淀，则Ksp(CuS)
(4)将0.1 mol·L－1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1 mol·L－1 CuSO4溶液，先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀，说明Cu(OH)2的溶度积比 Mg(OH)2 的小。 ( )
(5)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－)。 ( )
(6)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。 ( )
(7)Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度。 ( )
(8)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。 ( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)× (8)√
2．在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl－，利用Ag＋与CrO生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl－恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)为________mol·L－1，此时溶液中c(CrO)为________mol·L－1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10－12和2.0×10－10)
解析：由AgCl的Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)，当溶液中Cl－恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)＝ mol·L－1＝2.0×10－5 mol·L－1；由Ag2CrO4的Ksp＝c2(Ag＋)·c(CrO)，此时溶液中c(CrO)＝ mol·L－1＝5.0×10－3 mol·L－1。
答案：2.0×10－5 5.0×10－3
(1)并非Ksp越小，其物质的溶解度就越小。对于阴、阳离子的个数比相同的难溶电解质，它们的溶解度可以直接用Ksp的大小来比较，Ksp越小，其物质的溶解度就越小；而对于阴、阳离子的个数比不同的难溶电解质，它们的溶解度就不能直接用Ksp的大小来比较。
(2)溶液中离子浓度的变化只能使沉淀溶解平衡移动，并不能改变溶度积。
(3)沉淀的生成和溶解相互转化的条件是离子浓度的大小，改变反应所需的离子浓度，可使反应向着所需的方向转化。
(4)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相差不是很大时，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。
溶度积的应用及其简单计算
证据推理与模型认知
1．已知25 ℃时，电离常数Ka(HF)＝3.6×10－4，溶度积常数Ksp(CaF2)＝1.46×10－10。现向1 L 0.1 mol·L－1 HF溶液中加入1 L 0.2 mol·L－1 CaCl2溶液(忽略混合时溶液体积的变化)，则下列说法中正确的是 ( )
A．25 ℃时，0.1 mol·L－1HF溶液的pH＝1
B．Ksp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化
C．该体系中没有沉淀产生
D．该体系中HF与CaCl2反应产生沉淀
解析：选D。A项，HF为弱酸，0.1 mol·L－1 HF溶液的pH>1；B项，Ksp只与温度有关；C项，混合后HF的浓度为0.05 mol·L－1，设0.05 mol·L－1的HF溶液中c(F－)＝c(H＋)＝x mol·L－1，则＝3.6×10－4，x≈4.1×10－3 mol·L－1，混合后c(Ca2＋)＝0.1 mol·L－1，c(Ca2＋)·c2(F－)＝0.1×(4.1×10－3)2＝1.681×10－6>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]
A．Hg(NO3)2固体溶于水通常会出现浑浊
B．海水中Cl－的浓度大于0.1 mol/L时，其中汞元素的主要存在形式是Hg(OH)2
C．少量Hg(NO3)2溶于0.001 mol/L盐酸后得到澄清透明溶液
D．已知Ksp(HgS)＝1.6×10－52，当c(S2－)＝1×10－5 mol/L时，c(Hg2＋)＝1.6×10－47 mol/L
解析：选B。Hg2＋在pH为3～14时，主要以Hg(OH)2的形式存在，故Hg(NO3)2固体溶于水(pH＝7)通常会出现浑浊，A项正确；海水中c(Cl－)＝0.1 mol/L时，pCl＝－lg c(Cl－)＝1，若c(Cl－)＞0.1 mol/L，则pCl值更小，由题图可知，汞元素主要以HgCl形式存在，B项错误；0.001 mol/L盐酸的pH＝3，pCl＝3，由题图可知，汞元素的主要存在形式为HgCl2，溶液是澄清透明的，C项正确；Ksp(HgS)＝c(S2－)·c(Hg2＋)＝1.6×10－52，当c(S2－)＝1×10－5 mol/L时，c(Hg2＋)＝＝ mol/L＝1.6×10－47 mol/L，D项正确。
5．(双选)(2020·山东联考)已知pA＝－lg c(A)。三种金属硫化物在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A．a点无ZnS沉淀析出
B．可用MnS除去MnCl2溶液中混有的少量ZnCl2
C．向CuS悬浊液中加入少量水，平衡向CuS溶解的方向移动，c(S2－)增大
D．CuS和MnS共存的悬浊液中，＝10－19
解析：选CD。pA＝－lg c(A)，则c(A)＝10－pA mol/L，故pA越大，c(A)越小，所以平衡曲线右上方为不饱和溶液，平衡曲线左下方为过饱和溶液。a点为ZnS的不饱和溶液，没有ZnS沉淀析出，A项正确。MnS的溶解度大于ZnS，向MnCl2溶液中加入MnS固体，可以促使平衡MnS(s)＋Zn2＋(aq)ZnS(s)＋Mn2＋(aq)向右移动，即MnS转化为更难溶的ZnS，达到除去Zn2＋的目的，B项正确。向CuS悬浊液中加入少量水，平衡向CuS溶解的方向移动，由于悬浊液中存在CuS固体，溶液依然是饱和的，所以c(S2－)不变，C项错误。当pS2－＝0，pMn2＋＝15，即c(S2－)＝1 mol/L时，c(Mn2＋)＝10－15 mol/L，Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)＝10－15；当pS2－＝25，pCu2＋＝10，即c(S2－)＝10－25 mol/L时，c(Cu2＋)＝10－10 mol/L，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)＝10－35；CuS和MnS共存的悬浊液中，＝＝＝10－20，D项错误。
沉淀溶解平衡曲线题的解题策略
(1)沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，曲线上任一点都表示饱和溶液，当曲线的坐标表示离子浓度时，曲线上方的点表示过饱和溶液，此时有沉淀析出，曲线下方的点表示不饱和溶液；当曲线的坐标表示离子浓度的负对数时，曲线上方的点表示不饱和溶液，曲线下方的点表示过饱和溶液。
(2)从图像中找到数据，根据Ksp公式计算得出Ksp的值。
(3)比较溶液的Qc与Ksp的大小，当Qc＞Ksp时，有沉淀析出，当Qc＜Ksp时，无沉淀析出。
(4)涉及Qc的计算时，所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。
1．(2019·高考全国卷Ⅱ，12，6分)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
解析：选B。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Ksp相同，由题图分析可知，Ksp(m)＝Ksp(n)＝Ksp(p)
A．根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10－10
B．曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)
C．相同实验条件下，若改为0.040 0 mol·L－1 Cl－，反应终点c移到a
D．相同实验条件下，若改为0.050 0 mol·L－1 Br－，反应终点c向b方向移动
解析：选C。根据滴定曲线，当加入25 mL AgNO3溶液时，Ag＋与Cl－刚好完全反应，AgCl处于沉淀溶解平衡状态，此时溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)＝10－4.75 mol·L－1，Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝10－9.5＝3.16×10－10，A项正确；曲线上各点都处于沉淀溶解平衡状态，故符合c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)，B项正确；根据图示，Cl－浓度为0.050 0 mol·L－1时消耗25 mL AgNO3溶液，则Cl－浓度为0.040 0 mol·L－1时消耗20 mL AgNO3溶液，a点对应AgNO3溶液体积为15 mL，所以反应终点不可能由c点移到a点，C项错误；由于AgBr的Ksp小于AgCl的Ksp，初始c(Br－)与c(Cl－)相同时，反应终点时消耗的AgNO3溶液体积相同，但Br－浓度小于Cl－浓度，即反应终点从曲线上的c点向b点方向移动，D项正确。
3．(2017·高考全国卷Ⅲ，13，6分)在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl－会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去Cl－。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是 ( )
A．Ksp(CuCl)的数量级为10－7
B．除Cl－反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl
C．加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好
D．2Cu＋===Cu2＋＋Cu平衡常数很大，反应趋于完全
解析：选C。由题图可知，当c(Cu＋)＝10－2 mol·L－1时，c(Cl－)约为10－4.75 mol·L－1，则Ksp(CuCl)＝c(Cu＋)·c(Cl－)的数量级为10－7，A项正确；根据题目信息可知B项正确；Cu、Cu2＋是按一定物质的量之比反应的，并不是加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好，C项错误；由题图可知，交点处c(Cu＋)＝c(Cu2＋)≈10－6 mol·L－1，则2Cu＋===Cu2＋＋Cu的平衡常数K＝≈106，该平衡常数很大，因而反应趋于完全，D项正确。
4．(2019·高考全国卷Ⅲ，26改编，12分)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：
金属离子
Mn2＋
Fe2＋
Fe3＋
Al3＋
Mg2＋
Zn2＋
Ni2＋
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
提示：SiO2或不溶性硅酸盐均不溶于H2SO4溶液。
(1)“滤渣1”含有S和________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2 的作用是________________________________________________________________________。
(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2 沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式：________________________________________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝时，z＝________。
解析：(1)硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(或不溶性硅酸盐)。(2)“溶浸”后溶液中可能含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2＋氧化为Fe3＋。(3)“调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知，需控制溶液的pH范围为4.7～6之间。(4)“除杂1”中加入Na2S能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。(5)“除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则F－与H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动，Mg2＋不能完全除去。(6)“沉锰”时Mn2＋与HCO反应生成MnCO3、CO2和H2O，由此可写出离子方程式。(7)化合物LiNixCoyMnzO2中，当x＝y＝时，根据化合价代数和为0得1＋2×＋3×＋4z－2×2＝0，解得z＝。
答案：(1)SiO2(或不溶性硅酸盐)
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋
(3)4.7
(4)NiS和ZnS
(5)F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动
(6)Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O
(7)
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．下列说法中，正确的是 ( )
A．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
B．Ksp越小，难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱
C．Ksp的大小与离子浓度无关，只与难溶电解质的性质和温度有关
D．相同温度下，AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同
解析：选C。A项，达到平衡时，沉淀和溶解并未停止。B项，Ksp可用来判断相同类型化合物在水中溶解度的大小，但是如果化合物的形式不同，就不能利用Ksp来直接判断，故Ksp越小，难溶电解质在水中的溶解能力不一定越弱。D项，相同温度、同一溶质时，根据同离子效应，AgCl在水中的溶解能力大于其在NaCl溶液中的溶解能力。
2．把Ca(OH)2放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)。下列说法正确的是 ( )
A．恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH增大
B．给溶液加热，溶液的pH增大
C．向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加
D．向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变
解析：选C。向平衡体系中加入CaO，CaO与H2O反应使c(Ca2＋)和c(OH－)都增大，Ca(OH)2的沉淀溶解平衡左移，由于温度不变，Ksp不变，所以当c(Ca2＋)和c(OH－)减小至与原平衡相等时又达到平衡，c(Ca2＋)、c(OH－)未变，pH不变，A项错误；给溶液加热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，所以又会有少量Ca(OH)2析出，c(OH－) 减小，pH减小，B项错误；加入Na2CO3溶液，部分Ca(OH)2转化为CaCO3，固体质量增加，C项正确；加入NaOH(s)，Ca(OH)2的沉淀溶解平衡左移，Ca(OH)2固体质量增加，D项错误。
3．可溶性钡盐有毒，医院中常用硫酸钡作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时，除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知：Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9；Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。
下列推断正确的是 ( )
A．不用碳酸钡作为内服造影剂，是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)
B．抢救钡离子中毒患者时，若没有硫酸钠，可以用碳酸钠溶液代替
C．若误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的溶液时，会引起钡离子中毒
D．可以用0.36 mol·L－1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃
解析：选D。胃液中存在盐酸，难溶碳酸盐在胃液中能溶解，达不到解毒的作用，A、B项错误；硫酸钡作为内服造影剂说明硫酸钡电离出的c(Ba2＋)是安全的，此时c(Ba2＋)＝＝>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≤pH<4
D．pM与Ksp之间的关系式为pM＝lg Ksp－nlg c(OH－)
解析：选AC。常温下，pH一定时，c(Mg2＋)>c(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<4时，Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋不会沉淀，所以除去Cu2＋中少量Fe3＋，可控制溶液3≤pH<4，C项正确；Ksp＝c(Mn＋)·cn(OH－)，c(Mn＋)＝，pM＝－lg c(Mn＋)＝－lg＝－lg Ksp＋nlg c(OH－)，D项错误。
三、非选择题
11．(Ksp计算综合题)按要求完成下列填空。
(1)(溶解度与Ksp的换算)已知某温度时Ksp(CaCO3)＝1×10－10，则该温度下，CaCO3的溶解度约为________。
(2)(平衡常数与Ksp的关系)在1.0 L Na2CO3溶液中溶解0.01 mol BaSO4，计算Na2CO3溶液的最初浓度不得低于________mol·L－1(忽略溶液体积变化)[已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10、Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9]。
(3)(Ksp与Ka的计算关系)汽车尾气中的SO2可用石灰水吸收，生成亚硫酸钙浊液。常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液的pH为9，忽略SO的第二步水解，则Ksp(CaSO3)＝________(保留3位有效数字)[已知：Ka1(H2SO3)＝1.54×10－2，Ka2(H2SO3)＝1.02×10－7]。
解析：(1)由Ksp(CaCO3)＝1×10－10，可得c(Ca2＋)＝c(CO)＝1×10－5 mol·L－1，设溶液为1 L，溶解的CaCO3的质量为1×10－5 mol·L－1×1 L×100 g·mol－1＝10－3 g，所以100 g水中溶解的CaCO3的质量为10－4 g。
(2)沉淀转化的离子方程式为CO(aq)＋BaSO4(s)BaCO3(s)＋SO(aq)，K＝＝＝＝≈0.022，c(CO)＝＝≈0.45 mol·L－1，Na2CO3溶液的最初浓度：c(Na2CO3)≥(0.01＋0.45) mol·L－1＝0.46 mol·L－1。
(3)pH＝9，c(OH－)＝1×10－5 mol·L－1，由SO＋H2OHSO＋OH－知，c(HSO)＝c(OH－)＝1×10－5 mol·L－1。Kh(SO)＝＝，则＝，c(SO)＝1.02×10－3 mol·L－1。由物料守恒可知，c(Ca2＋)＝c(SO)＋c(HSO)＝1.02×10－3 mol·L－1＋1×10－5 mol·L－1＝1.03×10－3 mol·L－1，则Ksp(CaSO3)＝c(Ca2＋)·c(SO)≈1.05×10－6。
答案：(1)10－4 g (2)0.46 (3)1.05×10－6
12．某含镍(NiO)废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质，用此废料提取NiSO4的工艺流程如图1所示：
已知：①有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如图2所示。
②25 ℃时，NH3·H2O的电离常数Kb＝1.8×10－5。HF的电离常数Ka＝7.2×10－4，Ksp(MgF2)＝7.4×10－11。
(1)加Na2CO3调节溶液的pH至5，得到废渣2的主要成分是____________________________(填化学式)。
(2)Mg能与饱和NH4Cl溶液反应产生NH3，请用化学平衡移动原理加以解释：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用必要的文字和离子方程式回答)。
(3)已知沉淀前溶液中c(Mg2＋)＝1.85×10－3 mol·L－1，当除镁率达到99%时，溶液中c(F－)＝________mol·L－1。
(4)在NaOH溶液中用NaClO与NiSO4反应可制得NiO(OH)，化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
NiO(OH)与贮氢的镧镍合金可组成镍氢碱性电池(KOH溶液)，工作原理为LaNi5H6＋6NiO(OH)LaNi5＋6NiO＋6H2O，负极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)酸浸液中的杂质金属离子有Fe2＋、Al3＋、Mg2＋，H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，调节溶液的pH为5，则Al3＋、Fe3＋形成沉淀。(3)c(Mg2＋)·c2(F－)＝Ksp，沉淀后c(Mg2＋)＝1.85×10－5 mol·L－1，则c(F－)＝ mol·L－1＝2.0×10－3 mol·L－1。(4)NiSO4＋NaClO→NiO(OH)反应中，NaClO→NaCl，氯元素化合价降低2价，NiSO4→NiO(OH)，镍元素化合价升高1价，故配平后的化学方程式为2NiSO4＋NaClO＋4NaOH===2Na2SO4＋NaCl＋2NiO(OH)＋H2O。NiO(OH)→NiO，发生的是还原反应，为正极反应；则储氢的镧镍合金为负极，氢原子转化为H2O，负极反应式为LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O。
答案：(1)Fe(OH)3、Al(OH)3
(2)NH4Cl水解产生H＋：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，Mg与H＋反应产生H2，使c(H＋)减小，促进上述平衡向右移动，生成的NH3·H2O部分分解产生NH3，总反应的离子方程式为Mg＋2NH===Mg2＋＋2NH3↑＋H2↑
(3)2.0×10－3
(4)2NiSO4＋NaClO＋4NaOH===2Na2SO4＋NaCl＋2NiO(OH)＋H2O LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O
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＋CaSO4CaCO3＋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)2Mg2＋＋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)
D．沉淀转化的离子方程式为CO(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO(aq)
解析：选BD。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，c(H＋)减小，A项错误。一般说来溶解度小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀，故Ksp(CaCO3)
化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×10－4
1.81×10－7
1.84×10－14
由上表中数据可知，沉淀剂最好选用 ( )
A．硫化物 B．硫酸盐
C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
解析：选A。沉淀工业废水中的Pb2＋时，生成沉淀的反应进行得越完全越好，由于PbS的溶解度最小，故最好选硫化物做沉淀剂。
5．资源综合利用既符合绿色化学理念，也是经济可持续发展的有效途径。一种难溶的废弃矿渣杂卤石，其主要成分可表示为K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O，已知它在水溶液中存在如下平衡：
K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K＋＋4SO＋Mg2＋＋2Ca2＋＋2H2O。
为了充分利用钾资源，一种溶浸杂卤石制备K2SO4的工艺流程如图所示：
(1)操作①的名称是________。
(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解出杂卤石中K＋的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)除杂环节中，为除去Ca2＋，可先加入________溶液，经搅拌等操作后，过滤，再向滤液中滴加稀H2SO4，调节溶液pH至________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。
(4)操作②的步骤包括(填操作过程)：______________、过滤、洗涤、干燥。
解析：(1)通过操作①实现固体和液体分离，故操作①的名称是过滤。(2)加入Ca(OH)2溶液，Mg2＋与OH－结合转化为Mg(OH)2沉淀，SO与Ca2＋结合转化为CaSO4沉淀，使K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O2K＋＋4SO＋Mg2＋＋2Ca2＋＋2H2O平衡正向移动，促使杂卤石溶解。(3)为除去Ca2＋，可先加入K2CO3溶液，使其生成碳酸钙沉淀，过滤后再向滤液中滴加稀H2SO4，调节溶液pH至中性，除去过量的碳酸钾。(4)为从溶液中得到溶质，需依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。
答案：(1)过滤
(2)Mg2＋与OH－结合转化为Mg(OH)2沉淀，SO与Ca2＋结合转化为CaSO4沉淀，使杂卤石的溶解平衡正向移动，促使其溶解
(3)K2CO3 中性
(4)蒸发浓缩、冷却结晶
学习任务2 溶度积及其应用
一、溶度积和离子积
以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：
溶度积
离子积
概念
沉淀溶解的平衡常数
溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号
Ksp
Qc
表达式
Ksp(AmBn)＝
cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度都是平衡浓度
Qc(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度是任意时刻的浓度
应用
判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解：
(1)Qc>Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出
(2)Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态
(3)Qc
二、Ksp的影响因素
1．内因：难溶物质本身的性质，这是主要决定因素。
2．外因
(1)浓度：加水稀释，平衡向沉淀溶解的方向移动，但Ksp不变。
(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，Ksp增大。
(3)其他：向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时，平衡向沉淀溶解的方向移动，但Ksp不变。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2019·高考江苏卷)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)。 ( )
(2)(2018·高考天津卷)向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液，生成黑色沉淀，则Ksp(CuS)
(4)将0.1 mol·L－1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生，再滴加0.1 mol·L－1 CuSO4溶液，先有白色沉淀生成，后变为浅蓝色沉淀，说明Cu(OH)2的溶度积比 Mg(OH)2 的小。 ( )
(5)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－)。 ( )
(6)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。 ( )
(7)Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度。 ( )
(8)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。 ( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)× (8)√
2．在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl－，利用Ag＋与CrO生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl－恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)为________mol·L－1，此时溶液中c(CrO)为________mol·L－1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10－12和2.0×10－10)
解析：由AgCl的Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)，当溶液中Cl－恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)＝ mol·L－1＝2.0×10－5 mol·L－1；由Ag2CrO4的Ksp＝c2(Ag＋)·c(CrO)，此时溶液中c(CrO)＝ mol·L－1＝5.0×10－3 mol·L－1。
答案：2.0×10－5 5.0×10－3
(1)并非Ksp越小，其物质的溶解度就越小。对于阴、阳离子的个数比相同的难溶电解质，它们的溶解度可以直接用Ksp的大小来比较，Ksp越小，其物质的溶解度就越小；而对于阴、阳离子的个数比不同的难溶电解质，它们的溶解度就不能直接用Ksp的大小来比较。
(2)溶液中离子浓度的变化只能使沉淀溶解平衡移动，并不能改变溶度积。
(3)沉淀的生成和溶解相互转化的条件是离子浓度的大小，改变反应所需的离子浓度，可使反应向着所需的方向转化。
(4)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相差不是很大时，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。
溶度积的应用及其简单计算
证据推理与模型认知
1．已知25 ℃时，电离常数Ka(HF)＝3.6×10－4，溶度积常数Ksp(CaF2)＝1.46×10－10。现向1 L 0.1 mol·L－1 HF溶液中加入1 L 0.2 mol·L－1 CaCl2溶液(忽略混合时溶液体积的变化)，则下列说法中正确的是 ( )
A．25 ℃时，0.1 mol·L－1HF溶液的pH＝1
B．Ksp(CaF2)随温度和浓度的变化而变化
C．该体系中没有沉淀产生
D．该体系中HF与CaCl2反应产生沉淀
解析：选D。A项，HF为弱酸，0.1 mol·L－1 HF溶液的pH>1；B项，Ksp只与温度有关；C项，混合后HF的浓度为0.05 mol·L－1，设0.05 mol·L－1的HF溶液中c(F－)＝c(H＋)＝x mol·L－1，则＝3.6×10－4，x≈4.1×10－3 mol·L－1，混合后c(Ca2＋)＝0.1 mol·L－1，c(Ca2＋)·c2(F－)＝0.1×(4.1×10－3)2＝1.681×10－6>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]
A．Hg(NO3)2固体溶于水通常会出现浑浊
B．海水中Cl－的浓度大于0.1 mol/L时，其中汞元素的主要存在形式是Hg(OH)2
C．少量Hg(NO3)2溶于0.001 mol/L盐酸后得到澄清透明溶液
D．已知Ksp(HgS)＝1.6×10－52，当c(S2－)＝1×10－5 mol/L时，c(Hg2＋)＝1.6×10－47 mol/L
解析：选B。Hg2＋在pH为3～14时，主要以Hg(OH)2的形式存在，故Hg(NO3)2固体溶于水(pH＝7)通常会出现浑浊，A项正确；海水中c(Cl－)＝0.1 mol/L时，pCl＝－lg c(Cl－)＝1，若c(Cl－)＞0.1 mol/L，则pCl值更小，由题图可知，汞元素主要以HgCl形式存在，B项错误；0.001 mol/L盐酸的pH＝3，pCl＝3，由题图可知，汞元素的主要存在形式为HgCl2，溶液是澄清透明的，C项正确；Ksp(HgS)＝c(S2－)·c(Hg2＋)＝1.6×10－52，当c(S2－)＝1×10－5 mol/L时，c(Hg2＋)＝＝ mol/L＝1.6×10－47 mol/L，D项正确。
5．(双选)(2020·山东联考)已知pA＝－lg c(A)。三种金属硫化物在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A．a点无ZnS沉淀析出
B．可用MnS除去MnCl2溶液中混有的少量ZnCl2
C．向CuS悬浊液中加入少量水，平衡向CuS溶解的方向移动，c(S2－)增大
D．CuS和MnS共存的悬浊液中，＝10－19
解析：选CD。pA＝－lg c(A)，则c(A)＝10－pA mol/L，故pA越大，c(A)越小，所以平衡曲线右上方为不饱和溶液，平衡曲线左下方为过饱和溶液。a点为ZnS的不饱和溶液，没有ZnS沉淀析出，A项正确。MnS的溶解度大于ZnS，向MnCl2溶液中加入MnS固体，可以促使平衡MnS(s)＋Zn2＋(aq)ZnS(s)＋Mn2＋(aq)向右移动，即MnS转化为更难溶的ZnS，达到除去Zn2＋的目的，B项正确。向CuS悬浊液中加入少量水，平衡向CuS溶解的方向移动，由于悬浊液中存在CuS固体，溶液依然是饱和的，所以c(S2－)不变，C项错误。当pS2－＝0，pMn2＋＝15，即c(S2－)＝1 mol/L时，c(Mn2＋)＝10－15 mol/L，Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)＝10－15；当pS2－＝25，pCu2＋＝10，即c(S2－)＝10－25 mol/L时，c(Cu2＋)＝10－10 mol/L，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)＝10－35；CuS和MnS共存的悬浊液中，＝＝＝10－20，D项错误。
沉淀溶解平衡曲线题的解题策略
(1)沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线，曲线上任一点都表示饱和溶液，当曲线的坐标表示离子浓度时，曲线上方的点表示过饱和溶液，此时有沉淀析出，曲线下方的点表示不饱和溶液；当曲线的坐标表示离子浓度的负对数时，曲线上方的点表示不饱和溶液，曲线下方的点表示过饱和溶液。
(2)从图像中找到数据，根据Ksp公式计算得出Ksp的值。
(3)比较溶液的Qc与Ksp的大小，当Qc＞Ksp时，有沉淀析出，当Qc＜Ksp时，无沉淀析出。
(4)涉及Qc的计算时，所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度，因此计算离子浓度时，所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。
1．(2019·高考全国卷Ⅱ，12，6分)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
解析：选B。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Ksp相同，由题图分析可知，Ksp(m)＝Ksp(n)＝Ksp(p)
A．根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10－10
B．曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)
C．相同实验条件下，若改为0.040 0 mol·L－1 Cl－，反应终点c移到a
D．相同实验条件下，若改为0.050 0 mol·L－1 Br－，反应终点c向b方向移动
解析：选C。根据滴定曲线，当加入25 mL AgNO3溶液时，Ag＋与Cl－刚好完全反应，AgCl处于沉淀溶解平衡状态，此时溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)＝10－4.75 mol·L－1，Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝10－9.5＝3.16×10－10，A项正确；曲线上各点都处于沉淀溶解平衡状态，故符合c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)，B项正确；根据图示，Cl－浓度为0.050 0 mol·L－1时消耗25 mL AgNO3溶液，则Cl－浓度为0.040 0 mol·L－1时消耗20 mL AgNO3溶液，a点对应AgNO3溶液体积为15 mL，所以反应终点不可能由c点移到a点，C项错误；由于AgBr的Ksp小于AgCl的Ksp，初始c(Br－)与c(Cl－)相同时，反应终点时消耗的AgNO3溶液体积相同，但Br－浓度小于Cl－浓度，即反应终点从曲线上的c点向b点方向移动，D项正确。
3．(2017·高考全国卷Ⅲ，13，6分)在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl－会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去Cl－。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是 ( )
A．Ksp(CuCl)的数量级为10－7
B．除Cl－反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl
C．加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好
D．2Cu＋===Cu2＋＋Cu平衡常数很大，反应趋于完全
解析：选C。由题图可知，当c(Cu＋)＝10－2 mol·L－1时，c(Cl－)约为10－4.75 mol·L－1，则Ksp(CuCl)＝c(Cu＋)·c(Cl－)的数量级为10－7，A项正确；根据题目信息可知B项正确；Cu、Cu2＋是按一定物质的量之比反应的，并不是加入Cu越多，Cu＋浓度越高，除Cl－效果越好，C项错误；由题图可知，交点处c(Cu＋)＝c(Cu2＋)≈10－6 mol·L－1，则2Cu＋===Cu2＋＋Cu的平衡常数K＝≈106，该平衡常数很大，因而反应趋于完全，D项正确。
4．(2019·高考全国卷Ⅲ，26改编，12分)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下：
金属离子
Mn2＋
Fe2＋
Fe3＋
Al3＋
Mg2＋
Zn2＋
Ni2＋
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
提示：SiO2或不溶性硅酸盐均不溶于H2SO4溶液。
(1)“滤渣1”含有S和________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2 的作用是________________________________________________________________________。
(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2 沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式：________________________________________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝时，z＝________。
解析：(1)硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(或不溶性硅酸盐)。(2)“溶浸”后溶液中可能含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2＋氧化为Fe3＋。(3)“调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知，需控制溶液的pH范围为4.7～6之间。(4)“除杂1”中加入Na2S能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。(5)“除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则F－与H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动，Mg2＋不能完全除去。(6)“沉锰”时Mn2＋与HCO反应生成MnCO3、CO2和H2O，由此可写出离子方程式。(7)化合物LiNixCoyMnzO2中，当x＝y＝时，根据化合价代数和为0得1＋2×＋3×＋4z－2×2＝0，解得z＝。
答案：(1)SiO2(或不溶性硅酸盐)
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋
(3)4.7
(4)NiS和ZnS
(5)F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动
(6)Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O
(7)
一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1．下列说法中，正确的是 ( )
A．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
B．Ksp越小，难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱
C．Ksp的大小与离子浓度无关，只与难溶电解质的性质和温度有关
D．相同温度下，AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同
解析：选C。A项，达到平衡时，沉淀和溶解并未停止。B项，Ksp可用来判断相同类型化合物在水中溶解度的大小，但是如果化合物的形式不同，就不能利用Ksp来直接判断，故Ksp越小，难溶电解质在水中的溶解能力不一定越弱。D项，相同温度、同一溶质时，根据同离子效应，AgCl在水中的溶解能力大于其在NaCl溶液中的溶解能力。
2．把Ca(OH)2放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)。下列说法正确的是 ( )
A．恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH增大
B．给溶液加热，溶液的pH增大
C．向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加
D．向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变
解析：选C。向平衡体系中加入CaO，CaO与H2O反应使c(Ca2＋)和c(OH－)都增大，Ca(OH)2的沉淀溶解平衡左移，由于温度不变，Ksp不变，所以当c(Ca2＋)和c(OH－)减小至与原平衡相等时又达到平衡，c(Ca2＋)、c(OH－)未变，pH不变，A项错误；给溶液加热，Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小，所以又会有少量Ca(OH)2析出，c(OH－) 减小，pH减小，B项错误；加入Na2CO3溶液，部分Ca(OH)2转化为CaCO3，固体质量增加，C项正确；加入NaOH(s)，Ca(OH)2的沉淀溶解平衡左移，Ca(OH)2固体质量增加，D项错误。
3．可溶性钡盐有毒，医院中常用硫酸钡作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时，除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知：Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9；Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。
下列推断正确的是 ( )
A．不用碳酸钡作为内服造影剂，是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)
B．抢救钡离子中毒患者时，若没有硫酸钠，可以用碳酸钠溶液代替
C．若误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的溶液时，会引起钡离子中毒
D．可以用0.36 mol·L－1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃
解析：选D。胃液中存在盐酸，难溶碳酸盐在胃液中能溶解，达不到解毒的作用，A、B项错误；硫酸钡作为内服造影剂说明硫酸钡电离出的c(Ba2＋)是安全的，此时c(Ba2＋)＝＝>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)
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≤pH<4
D．pM与Ksp之间的关系式为pM＝lg Ksp－nlg c(OH－)
解析：选AC。常温下，pH一定时，c(Mg2＋)>c(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<4时，Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋不会沉淀，所以除去Cu2＋中少量Fe3＋，可控制溶液3≤pH<4，C项正确；Ksp＝c(Mn＋)·cn(OH－)，c(Mn＋)＝，pM＝－lg c(Mn＋)＝－lg＝－lg Ksp＋nlg c(OH－)，D项错误。
三、非选择题
11．(Ksp计算综合题)按要求完成下列填空。
(1)(溶解度与Ksp的换算)已知某温度时Ksp(CaCO3)＝1×10－10，则该温度下，CaCO3的溶解度约为________。
(2)(平衡常数与Ksp的关系)在1.0 L Na2CO3溶液中溶解0.01 mol BaSO4，计算Na2CO3溶液的最初浓度不得低于________mol·L－1(忽略溶液体积变化)[已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10、Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9]。
(3)(Ksp与Ka的计算关系)汽车尾气中的SO2可用石灰水吸收，生成亚硫酸钙浊液。常温下，测得某纯CaSO3与水形成的浊液的pH为9，忽略SO的第二步水解，则Ksp(CaSO3)＝________(保留3位有效数字)[已知：Ka1(H2SO3)＝1.54×10－2，Ka2(H2SO3)＝1.02×10－7]。
解析：(1)由Ksp(CaCO3)＝1×10－10，可得c(Ca2＋)＝c(CO)＝1×10－5 mol·L－1，设溶液为1 L，溶解的CaCO3的质量为1×10－5 mol·L－1×1 L×100 g·mol－1＝10－3 g，所以100 g水中溶解的CaCO3的质量为10－4 g。
(2)沉淀转化的离子方程式为CO(aq)＋BaSO4(s)BaCO3(s)＋SO(aq)，K＝＝＝＝≈0.022，c(CO)＝＝≈0.45 mol·L－1，Na2CO3溶液的最初浓度：c(Na2CO3)≥(0.01＋0.45) mol·L－1＝0.46 mol·L－1。
(3)pH＝9，c(OH－)＝1×10－5 mol·L－1，由SO＋H2OHSO＋OH－知，c(HSO)＝c(OH－)＝1×10－5 mol·L－1。Kh(SO)＝＝，则＝，c(SO)＝1.02×10－3 mol·L－1。由物料守恒可知，c(Ca2＋)＝c(SO)＋c(HSO)＝1.02×10－3 mol·L－1＋1×10－5 mol·L－1＝1.03×10－3 mol·L－1，则Ksp(CaSO3)＝c(Ca2＋)·c(SO)≈1.05×10－6。
答案：(1)10－4 g (2)0.46 (3)1.05×10－6
12．某含镍(NiO)废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质，用此废料提取NiSO4的工艺流程如图1所示：
已知：①有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如图2所示。
②25 ℃时，NH3·H2O的电离常数Kb＝1.8×10－5。HF的电离常数Ka＝7.2×10－4，Ksp(MgF2)＝7.4×10－11。
(1)加Na2CO3调节溶液的pH至5，得到废渣2的主要成分是____________________________(填化学式)。
(2)Mg能与饱和NH4Cl溶液反应产生NH3，请用化学平衡移动原理加以解释：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用必要的文字和离子方程式回答)。
(3)已知沉淀前溶液中c(Mg2＋)＝1.85×10－3 mol·L－1，当除镁率达到99%时，溶液中c(F－)＝________mol·L－1。
(4)在NaOH溶液中用NaClO与NiSO4反应可制得NiO(OH)，化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
NiO(OH)与贮氢的镧镍合金可组成镍氢碱性电池(KOH溶液)，工作原理为LaNi5H6＋6NiO(OH)LaNi5＋6NiO＋6H2O，负极的电极反应式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)酸浸液中的杂质金属离子有Fe2＋、Al3＋、Mg2＋，H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，调节溶液的pH为5，则Al3＋、Fe3＋形成沉淀。(3)c(Mg2＋)·c2(F－)＝Ksp，沉淀后c(Mg2＋)＝1.85×10－5 mol·L－1，则c(F－)＝ mol·L－1＝2.0×10－3 mol·L－1。(4)NiSO4＋NaClO→NiO(OH)反应中，NaClO→NaCl，氯元素化合价降低2价，NiSO4→NiO(OH)，镍元素化合价升高1价，故配平后的化学方程式为2NiSO4＋NaClO＋4NaOH===2Na2SO4＋NaCl＋2NiO(OH)＋H2O。NiO(OH)→NiO，发生的是还原反应，为正极反应；则储氢的镧镍合金为负极，氢原子转化为H2O，负极反应式为LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O。
答案：(1)Fe(OH)3、Al(OH)3
(2)NH4Cl水解产生H＋：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，Mg与H＋反应产生H2，使c(H＋)减小，促进上述平衡向右移动，生成的NH3·H2O部分分解产生NH3，总反应的离子方程式为Mg＋2NH===Mg2＋＋2NH3↑＋H2↑
(3)2.0×10－3
(4)2NiSO4＋NaClO＋4NaOH===2Na2SO4＋NaCl＋2NiO(OH)＋H2O LaNi5H6＋6OH－－6e－===LaNi5＋6H2O
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