化学选择性必修1第四单元 沉淀溶解平衡第2课时导学案及答案

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一、沉淀转化原理
1．沉淀转化的过程探究
(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化
(2)理论分析
①根据溶解度数据可知三种沉淀溶解能力从大到小的顺序是AgCl＞AgI＞Ag2S。
②向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中的Ag＋和I－结合生成了更难溶解的AgI，溶液中Ag＋浓度减小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移动，最终AgCl完全转化为AgI。
AgI转化为Ag2S的原理相同。
③沉淀的转化示意图
④沉淀转化的离子方程式：
AgCl(s)＋I－AgI(s)＋Cl－；
2AgI(s)＋S2－Ag2S(s)＋2I－。
2．沉淀转化的实质：沉淀溶解平衡的移动。
3．沉淀转化的条件：溶液中的离子浓度幂之积大于Ksp
(1)一般是溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。
(2)在特殊情况下，控制反应条件，也可使溶解能力相对较弱的物质转化为溶解能力相对较强的物质。
(1)向AgCl沉淀中加入KI溶液，沉淀颜色转变成黄色沉淀，是由于Ksp(AgI)c(Cu2＋)。向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Cu2＋)增大，溶解平衡向右移动，c(Mn2＋)增大，所以，只有A项不正确。
9．向紫色Cr2(SO4)3的水溶液中加入NaOH溶液，当pH＝4.6时，开始出现Cr(OH)3灰绿色沉淀，随着pH的升高，沉淀增多；但当pH>13时，沉淀消失，出现亮绿色的亚铬酸根离子(CrOeq \\al(－,2))，其平衡关系如下：
Cr3＋＋3OH－Cr(OH)3CrOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O
(紫色) (灰绿色) (亮绿色)
向50 mL 0.05 ml·L－1Cr2(SO4)3溶液中加入1.0 ml·L－1NaOH溶液50 mL，充分反应后，溶液中可观察到的现象是( )
A．溶液为紫色 B．溶液中有灰绿色沉淀
C．溶液为亮绿色 D．无法判断
答案 C
解析 n(Cr3＋)＝0.05 ml·L－1×50×10－3 L×2＝0.005 ml，n(OH－)＝1.0 ml·L－1×50×10－3 L＝0.05 ml，Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓，c(OH－)过量＝eq \f(0.05－0.005×3ml,0.1 L)＝0.35 ml·L－1。而pH>13，即c(OH－)>0.1 ml·L－1时沉淀消失，溶液变亮绿色。
10.不同温度(T1和T2)时，硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是( )
A．T1＞T2
B．加入BaCl2固体，可使溶液由a点变到c点
C．c点时，在T1、T2两个温度下均有固体析出
D．a点和b点的Ksp相等
答案 D
解析 因为硫酸钡在水中溶解时吸收热量，则温度升高硫酸钡的Ksp增大，T2时硫酸钡的Ksp大于T1时硫酸钡的Ksp，故T2＞T1，A错误；硫酸钡溶液中存在着沉淀溶解平衡，a点在平衡曲线上，加入BaCl2，c(Ba2＋)增大，平衡左移，c(SOeq \\al(2－,4))应降低，所以不能使溶液由a点变到c点，B错误；在T1时，c点溶液的c(Ba2＋)·c(SOeq \\al(2－,4))＞Ksp，有沉淀析出，在T2时，c点溶液的c(Ba2＋)·c(SOeq \\al(2－,4))＜Ksp，没有沉淀析出，C错误；Ksp是常数，温度不变，Ksp不变，同一温度下，在曲线上的任意一点Ksp都相等，D正确。
11．常温下，Ag2S与CuS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．Ksp(Ag2S)＝10－29.2
B．向含CuS沉淀的悬浊液中加入Na2S饱和溶液，Ksp(CuS)减小
C．若Z点为Ag2S的分散系，v(沉淀)＞v(溶解)
D．CuS(s)＋2Ag＋Ag2S(s)＋Cu2＋平衡常数很大，反应趋于完全
答案 D
解析 A项，图像X(20,9.2)，即c(Ag＋)＝10－20 ml·L－1，c(S2－)＝10－9.2 ml·L－1，Ksp(Ag2S)＝c2(Ag＋)·c(S2－)＝10－49.2，错误；B项，Ksp(CuS)的大小只与温度有关，错误；C项，若Z点为Ag2S的分散系，是不饱和溶液，v(沉淀)＜v(溶解)，错误；D项，Ksp(CuS)＝10－5×10－30.2＝10－35.2，CuS(s)＋2Ag＋Ag2S(s)＋Cu2＋的平衡常数K＝eq \f(cCu2＋,c2Ag＋)＝eq \f(KspCuS,KspAg2S)＝eq \f(10－35.2,10－49.2)＝1014，反应趋于完全，正确。
12．(2020·郑州高二检测)25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表：
下列叙述中不正确的是( )
A．向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 ml·L－1 KI溶液，有黄色沉淀产生
B．25 ℃时，AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag＋的浓度相同
C．25 ℃，AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同
D．在5 mL 1.8×10－6 ml·L－1 NaCl溶液中，加入1滴(20滴约为1 mL)1×10－3 ml·L－1 AgNO3溶液，不能产生白色沉淀
答案 B
解析 由Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)可知A项正确；由四种物质的溶度积常数计算可知，其饱和水溶液中c(Ag＋)的大小关系为AgCl＞AgBr＞AgI＞Ag2S，B项错误；由于溶度积常数只是温度的函数，温度不变其值不变，C项正确；加入一滴硝酸银溶液后c(Cl－)可认为保持不变，即c(Cl－)＝1.8×10－6 ml·L－1，而AgNO3溶液相当于稀释100倍，故c(Ag＋)＝1×10－5 ml·L－1，c(Cl－)·c(Ag＋)＝1.8×10－11＜Ksp(AgCl)，故没有沉淀生成，D项正确。
13．已知常温下，Ksp(AgBr)＝4.9×10－13、Ksp(AgI)＝8.3×10－17。
(1)现向含有AgI的饱和溶液中：
①加入固体AgNO3，则c(I－)________(填“变大”“变小”或“不变”，下同)；
②若改加更多的AgI固体，则c(Ag＋)________；
③若改加AgBr固体，则c(I－)____________，而c(Ag＋)____________。
(2)现向含有NaBr、KI均为0.002 ml·L－1的溶液中加入等体积浓度为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反应式表示为_________________________________________。
答案 (1)①变小 ②不变 ③变小 变大
(2)AgI、AgBr AgBr(s)＋I－AgI(s)＋Br－
解析 (1)①加入AgNO3固体，使c(Ag＋)增大，AgI溶解平衡向左移动，c(I－)减小。②改加更多的AgI固体，仍是该温度下的饱和溶液，各离子浓度不变。③因AgBr的溶解度大于AgI的溶解度，所以改加AgBr固体时，使c(Ag＋)变大，而使AgI的溶解平衡向生成AgI的方向移动，c(I－)变小。
(2)等体积混合后c(Br－)＝c(I－)＝0.001 ml·L－1，c(Ag＋)＝2×10－3 ml·L－1。因Ksp(AgI)4.9×10－13，所以有AgBr沉淀生成；若再向其中加入适量NaI固体时，会有AgBr转化为AgI。
14．已知25 ℃：
某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性，实验步骤如下：
①向100 mL 0.1 ml·L－1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 ml·L－1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成。
②向上述悬浊液中加入3 g Na2CO3固体，搅拌，静置沉淀后弃去上层清液。
③再加入蒸馏水搅拌，静置后再弃去上层清液。
④___________________________________________________________________________。
(1)由题中信息知Ksp越大，表示电解质的溶解度越____(填“大”或“小”)。
(2)写出第②步发生反应的化学方程式：___________________________________________。
(3)设计第③步的目的是_________________________________________________________。
(4)请补充第④步操作及发生的现象：_____________________________________________。
(5)请写出该原理在实际生活、生产中的一个应用：_________________________________
_____________________________________________________________________________。
答案 (1)大 (2)Na2CO3＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋Na2SO4 (3)洗去沉淀中附着的SOeq \\al(2－,4) (4)向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解，并放出无色无味的气体 (5)将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去
解析 Ksp越大，表示电解质的溶解度越大，溶解度大的沉淀会向溶解度小的沉淀转化，要证明CaSO4完全转化为CaCO3，可以加入盐酸，因为CaSO4不和盐酸反应，而CaCO3可完全溶于盐酸。在实际生活、生产中利用此反应可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3再用盐酸除去。
15．难溶电解质在水溶液中存在着沉淀溶解平衡。
已知：某温度下，Cu(OH)2(s)Cu2＋＋2OH－，Ksp[CuOH2]＝2×10－20
Fe(OH)3(s)Fe3＋＋3OH－，
Ksp[FeOH3]＝8×10－38
某CuSO4溶液中含有Fe3＋杂质，溶液中CuSO4的浓度为2.0 ml·L－1，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5 ml·L－1时即沉淀完全，则：
(1)该溶液中的Fe3＋刚好沉淀完全时溶液的pH约为 ______。
(2)该溶液中的Cu2＋开始形成Cu(OH)2沉淀时的pH约为____________。
(3)若将该溶液的pH调至3.5，__________(填“是”或“否”)可以达到除去Fe3＋杂质而不损失Cu2＋的目的。
(注：lg 2≈0.3，lg 5≈0.7)
答案 (1)3.3 (2)4 (3)是
解析 (1)Ksp[FeOH3]＝8×10－38，c(OH－)＝eq \r(3,\f(Ksp,c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Fe3＋))))＝eq \r(3,\f(8×10－38,1×10－5)) ml·L－1＝2×
10－11 ml·L－1，c(H＋)＝eq \f(Kw,c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH－)))＝eq \f(1×10－14,2×10－11) ml·L－1＝5×10－4 ml·L－1，pH＝－lg c(H＋)≈3.3。
(2)c(Cu2＋)为2.0 ml·L－1，该溶液中的Cu2＋开始形成Cu(OH)2沉淀时ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH－))＝eq \r(\f(Ksp,c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Cu2＋))))＝eq \r(\f(2×10－20,2.0)) ml·L－1＝1×10－10 ml·L－1，c(H＋)＝eq \f(Kw,c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH－)))＝1×10－4 ml·L－1，pH＝4。
(3)Fe3＋刚好沉淀完全时溶液的pH为3.3，Cu2＋开始形成沉淀时的pH为4，溶液的pH调至3.5时Fe3＋已经沉淀完全，Cu2＋还未沉淀，可以达到除去Fe3＋杂质而不损失Cu2＋的目的。实验操作
实验现象
有白色沉淀析出
白色沉淀转化为黄色沉淀
黄色沉淀转化为黑色沉淀
实验结论
(1)AgCl沉淀可转化为AgI沉淀
(2)AgI沉淀又可转化为Ag2S沉淀
AgCl
AgI
Ag2S
Ksp
1.77×10－10
8.51×10－17
6.3×10－50
化合物
PbSO4
PbSO3
PbS
溶解度/g
1.03×10－4
1.81×10－7
1.84×10－14
难溶盐
AgCl
AgBr
AgI
Ag2CrO4
Ag2CO3
Ksp
1.8×10－10
5.4×10－13
8.5×10－17
2.0×10－12
8.1×10－12
颜色
白色
淡黄色
黄色
砖红色
白色
物质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
颜色
白
淡黄
黄
黑
Ksp
1.8×10－10
5.4×10－13
8.5×10－17
1.8×10－50
难溶电解质
CaCO3
CaSO4
MgCO3
Ksp
2.8×10－9
9.1×10－6
6.8×10－6