2024年高考化学一轮复习　第54讲　难溶电解质的沉淀溶解平衡 学案（含答案）

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考点一 沉淀溶解平衡及影响因素
1．物质的溶解性与溶解度的关系
20 ℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：
2．沉淀溶解平衡
(1)概念
在一定温度下，当沉淀和溶解的速率______时，形成__________，达到平衡状态，把这种平衡称为沉淀溶解平衡。
(2)沉淀溶解平衡的影响因素
①内因：难溶电解质本身的性质，即难溶电解质的溶解能力。
②外因：难溶电解质在水溶液中会建立动态平衡，改变温度和某离子浓度，会使沉淀溶解平衡发生移动。
以AgCl为例：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
ΔH>0完成下表。
1．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( )
2．相同温度下，AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同( )
3．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( )
1．将足量BaCO3固体分别加入：
①30 mL水；②10 mL 0.2 ml·L－1Na2CO3溶液；③50 mL 0.01 ml·L－1 BaCl2溶液；④100 mL 0.01 ml·L－1盐酸中溶解至溶液饱和。
所得溶液中c(Ba2＋)由大到小的顺序为____________________________。
2．已知溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH＜0，下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
①升高温度，平衡逆向移动
②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子的浓度
③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液
④恒温下，向溶液中加入CaO，溶液的pH升高
⑤给溶液加热，溶液的pH升高
⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加
⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变
A．①⑥ B．①⑥⑦
C．②③④⑥ D．①②⑥⑦
3．大气中CO2含量的增多除了导致地球表面温度升高外，还会影响海洋生态环境。某研究小组在实验室测得不同温度下(T1，T2)海水中COeq \\al(2－,3)浓度与模拟空气中CO2浓度的关系曲线。已知：海水中存在以下平衡：CO2(aq)＋COeq \\al(2－,3)(aq)＋H2O(aq)2HCOeq \\al(－,3) (aq)，下列说法不正确的是( )
A．T1＞T2
B．海水温度一定时，大气中CO2浓度增加，海水中溶解的CO2随之增大，COeq \\al(2－,3)浓度降低
C．当大气中CO2浓度确定时，海水温度越高，COeq \\al(2－,3)浓度越低
D．大气中CO2含量增加时，海水中的珊瑚礁将逐渐溶解
考点二 溶度积常数
1．溶度积常数
以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例：
(1)含义：沉淀溶解平衡的平衡常数。
(2)符号：______。
(3)表达式：Ksp(AmBn)＝________________，式中的浓度是平衡浓度。
(4)应用：判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解
①离子浓度幂之积>Ksp：溶液过饱和，有______________________________________________
析出；
②离子浓度幂之积＝Ksp：溶液饱和，处于_____________________________________________
状态；
③离子浓度幂之积＜Ksp：溶液________，无沉淀析出。
2．Ksp的影响因素
(1)内因：溶度积与难溶电解质溶解能力的关系：阴、阳离子个数比相同的难溶电解质，溶度积________，其溶解能力________；不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较溶解能力。
(2)外因：仅与________有关，与浓度、压强、催化剂等无关。
一、溶度积的概念及影响因素
1．下列说法正确的是( )
A．难溶电解质的溶度积Ksp越小，则它的溶解度越小
B．Ksp(Ag2CrO4)C．溶度积常数Ksp与温度有关，温度越高，溶度积越大
D．升高温度，某沉淀溶解平衡逆向移动，说明它的溶解度是减小的，Ksp也变小
2．化工生产中常用FeS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋：Cu2＋＋FeS(s)CuS(s)＋Fe2＋(aq)。下列说法错误的是( )
A．FeS的Ksp比CuS的Ksp大
B．该反应达到平衡时c(Fe2＋)＝c(Cu2＋)
C．向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c (Fe2＋)变大
D．该反应的平衡常数K＝eq \f(KspFeS,KspCuS)
二、溶度积的应用及简单计算
3．(能否沉淀)25 ℃时，在1.00 L 0.03 ml·L－1 AgNO3溶液中加入0.50 L 0.06 ml·L－1的CaCl2溶液，能否生成AgCl沉淀？(已知：AgCl的Ksp＝1.8×10－10)
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
4．(沉淀的pH)常温下，Ksp＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×10－20，计算有关Cu2＋沉淀的pH。
(1)某CuSO4溶液中c(Cu2＋)＝0.02 ml·L－1，如果生成Cu(OH)2沉淀，应调整溶液的pH，使之大于__________。
(2)要使0.2 ml·L－1 CuSO4溶液中Cu2＋沉淀较为完全(使Cu2＋浓度降至原来的千分之一)，则应向溶液中加入NaOH溶液，使溶液的pH为________。
5．(沉淀的顺序)已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrOeq \\al(2－,4)，浓度均为0.01 ml·L－1，向该溶液中逐滴加入0.01 ml·L－1的AgNO3溶液时，计算三种阴离子沉淀的先后顺序。
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
6．(沉淀能否转化)Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(CaSO4)＝9.1×10－6，溶解能力：CaSO4大于CaCO3。请用数据说明溶解能力小的CaCO3能否转化为溶解能力大的CaSO4?
________________________________________________________________________________
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7．(共沉淀溶液中离子浓度比)某温度下，溶液中含有I－、Cl－等离子，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中eq \f(cI－,cCl－)＝____________。
[已知：Ksp(AgCl)＝1.6×10－10，Ksp(AgI)＝8×10－17]
考点三 沉淀溶解平衡的应用
1．沉淀的生成
(1)生成溶解能力小的难溶电解质，越小越好。
(2)方法与实例
2.沉淀的溶解
(1)原理：不断减少溶解平衡体系中的相应离子，使离子浓度幂之积小于溶度积，平衡向____________移动。
(2)应用实例
①Mg(OH)2难溶于水，能溶于盐酸、NH4Cl溶液中。写出有关反应的离子方程式：________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________、
_______________________________________________________________________________。
②已知：PbSO4不溶于水，但可溶于醋酸铵溶液，反应的化学方程式：PbSO4＋2CH3COONH4===(CH3COO)2Pb＋(NH4)2SO4，试对上述PbSO4沉淀的溶解加以解释。
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
特别提醒 利用氧化还原反应、形成配合物也可以降低难溶电解质沉淀溶解平衡中的某种离子，使难溶电解质向溶解的方向移动。
3．沉淀的转化
(1)原理：由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，实质是沉淀溶解平衡的移动。
(2)沉淀转化规律
①一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。
②一定条件下溶解能力小的沉淀也可以转化成溶解能力相对较大的沉淀。
(3)应用实例
锅炉除垢，将CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为____________________________________；
ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液得到CuS沉淀的离子方程式为______________________________
_______________________________________________________________________________。
一、沉淀溶解平衡与实验探究
1．(2022·北京海淀区模拟)取1 mL 0.1 ml·L－1 AgNO3溶液进行如下实验(实验中所用试剂浓度均为0.1 ml·L－1)，下列说法不正确的是( )
A．实验①白色沉淀是难溶的AgCl
B．若按②①顺序实验，能看到白色沉淀
C．若按①③顺序实验，能看到黑色沉淀
D．由实验②说明AgI比AgCl更难溶
2．分别进行下列操作，由现象得出的结论正确的是( )
二、沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用
3．工业上可通过如图所示流程回收铅酸蓄电池中的铅，下列有关说法不正确的是( )
A．PbSO4在水中存在沉淀溶解平衡：PbSO4(s)Pb2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)
B．生成PbCO3的离子方程式为PbSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)===PbCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)
C．滤液中不存在Pb2＋
D．pH：滤液<饱和Na2CO3溶液
4．可溶性钡盐有毒，医院中常用无毒硫酸钡作为内服“钡餐”造影剂。医院抢救钡离子中毒者时，除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知：某温度下，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，是因为碳酸钡比硫酸钡更难溶
B．可以用0.36 ml·L－1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃
C．抢救钡离子中毒者时，若没有硫酸钠也可以用碳酸钠溶液代替
D．误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 ml·L－1的溶液时，会引起钡离子中毒
5．在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的Cl－会腐蚀阳极而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀从而除去Cl－。已知：Cu＋Cu2＋2Cu＋ K＝7.6×10－7；Ksp(CuCl)＝2.0×10－6。
(1)通过计算说明上述除Cl－的反应能完全进行的原因为________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)若用Zn替换Cu可加快除Cl－的速率，但需控制溶液的pH。若pH过低，除Cl－效果下降的原因是______________________________________________________________________。
1．(2020·全国卷Ⅱ，9)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．海水酸化能引起HCOeq \\al(－,3)浓度增大、COeq \\al(2－,3)浓度减小
B．海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁减少
C．CO2能引起海水酸化，其原理为HCOeq \\al(－,3)H＋＋COeq \\al(2－,3)
D．使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境
2．(2021·江苏，11)室温下，通过下列实验探究NaHCO3、Na2CO3溶液的性质。
实验1：用pH试纸测量0.1 ml·L－1NaHCO3溶液的pH，测得pH约为8
实验2：将0.1 ml·L－1NaHCO3溶液与0.1 ml·L－1CaCl2溶液等体积混合，产生白色沉淀
实验3：向0.1 ml·L－1Na2CO3溶液中通入CO2，溶液pH从12下降到约为9
实验4：向0.1 ml·L－1Na2CO3溶液中滴加新制饱和氯水，氯水颜色褪去
下列说法正确的是( )
A．由实验1可得出：Ka2(H2CO3)>eq \f(Kw,Ka1H2CO3)
B．实验2中两溶液混合时有：c(Ca2＋)·c(COeq \\al(2－,3))C．实验3中发生反应的离子方程式为COeq \\al(2－,3)＋H2O＋CO2===2HCOeq \\al(－,3)
D．实验4中c反应前(COeq \\al(2－,3))3．[2021·海南，16(4)(5)](4)25 ℃时，潮湿的石膏雕像表面会发生反应：CaSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)CaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，其平衡常数K＝______________________________________。
[已知Ksp(CaSO4)＝9.1×10－6，Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9]
(5)溶洞景区限制参观的游客数量，主要原因之一是游客呼吸产生的气体对钟乳石有破坏作用，从化学平衡的角度说明其原因：__________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
第54讲 难溶电解质的沉淀溶解平衡
考点一
归纳整合
2．(1)相等 饱和溶液 (2)(从左到右，从上到下)右移 增大 右移 不变 左移 增大 右移 减小 左移 减小 右移 减小
易错辨析
1．× 2.× 3.×
专项突破
1．③＞④＞①＞②
2．A 3.C
考点二
归纳整合
1．(2)Ksp (3)cm(An＋)·cn(Bm－) (4)①沉淀 ②平衡
③未饱和
2．(1)越小 越小 (2)温度
专项突破
1．D
2．B [组成相似的难溶性盐，溶度积大的沉淀可以转化为溶度积小的沉淀，所以FeS的Ksp比CuS的Ksp大，A正确；该反应达到平衡时离子的浓度保持不变，但不一定相等，B错误；反应物的浓度增大，平衡正向移动，所以c(Fe2＋)变大，C正确；该反应的平衡常数K＝eq \f(cFe2＋,cCu2＋)＝eq \f(cFe2＋·cS2－,cCu2＋·cS2－)＝eq \f(KspFeS,KspCuS)，D正确。]
3．c(Ag＋)＝eq \f(0.03 ml·L－1×1.00 L,1.00 L＋0.50 L)＝0.02 ml·L－1，c(Cl－)＝eq \f(0.06 ml·L－1×2×0.50 L,1.00 L＋0.50 L)＝0.04 ml·L－1，c(Ag＋)·c(Cl－)＝0.02×0.04＝8.0×10－4>Ksp，所以有AgCl沉淀生成。
4．(1)5 (2)6
解析 (1)根据题给信息，当c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×10－20时开始出现沉淀，则c(OH－)＝eq \r(\f(2×10－20,0.02)) ml·L－1＝10－9 ml·L－1，c(H＋)＝10－5 ml·L－1，pH＝5，所以要生成Cu(OH)2沉淀，应调整pH>5。
(2)要使Cu2＋浓度降至eq \f(0.2 ml·L－1,1 000)＝2×10－4 ml·L－1，c(OH－)＝eq \r(\f(2×10－20,2×10－4)) ml·L－1＝10－8 ml·L－1，c(H＋)＝10－6 ml·L－1，此时溶液的pH＝6。
5．三种阴离子浓度均为0.01 ml·L－1时，分别产生AgCl、AgBr和Ag2CrO4沉淀，所需要Ag＋浓度依次为
c1(Ag＋)＝eq \f(KspAgCl,cCl－)＝eq \f(1.56×10－10,0.01) ml·L－1＝1.56×10－8 ml·L－1，
c2(Ag＋)＝eq \f(KspAgBr,cBr－)＝eq \f(7.7×10－13,0.01) ml·L－1＝7.7×10－11 ml·L－1，
c3(Ag＋)＝eq \r(\f(KspAg2CrO4,cCrO\\al(2－,4)))＝eq \r(\f(9.0×10－12,0.01)) ml·L－1＝3×10－5 ml·L－1，沉淀时Ag＋浓度最小的优先沉淀，因而沉淀的顺序为Br－、Cl－、CrOeq \\al(2－,4)。
6．在CaCO3的饱和溶液中c(Ca2＋)＝eq \r(KspCaCO3)＝eq \r(2.8×10－9) ml·L－1≈5.3×10－5 ml·L－1，若向CaCO3饱和溶液中加入Na2SO4溶液，产生CaSO4(s)时SOeq \\al(2－,4)的最小浓度为c(SOeq \\al(2－,4))＝eq \f(KspCaSO4,cCa2＋)＝eq \f(9.1×10－6,5.3×10－5)≈0.17 ml·L－1，则当溶液中c(SOeq \\al(2－,4))大于0.17 ml·L－1时，CaCO3(s)可以转化为CaSO4(s)。
7．5×10－7
解析 同一溶液中c(Ag＋)相等，eq \f(cI－,cCl－)＝eq \f(cI－·cAg＋,cCl－·cAg＋)＝eq \f(KspAgI,KspAgCl)＝eq \f(8×10－17,1.6×10－10)＝5×10－7。
考点三
归纳整合
1．(2)CuO[或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3] CuO与H＋反应，促进Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀 氨水 Fe3＋与NH3·H2O反应生成Fe(OH)3沉淀 Na2S Na2S与Cu2＋、Hg2＋反应生成沉淀
2．(1)沉淀溶解的方向 (2)①Mg(OH)2(s)＋2H＋(aq)Mg2＋(aq)＋2H2O Mg(OH)2＋2NHeq \\al(＋,4)===Mg2＋＋2NH3·H2O
②PbSO4(s)Pb2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，当加入CH3COONH4溶液时，Pb2＋与CH3COO－结合生成更难电离的(CH3COO)2Pb，c(Pb2＋)减小，c(Pb2＋)·c(SOeq \\al(2－,4))3．(3)CaSO4(s)＋COeq \\al(2－,3)(aq)CaCO3(s)＋SOeq \\al(2－,4)(aq) ZnS(s)＋Cu2＋(aq)CuS(s)＋Zn2＋(aq)
专项突破
1．B 2.D 3.C
4．B [碳酸钡能与胃酸反应生成可溶性钡盐，钡离子有毒，所以不能用碳酸钡作为内服造影剂，A错误；用0.36 ml·L－1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃，反应后c(Ba2＋)＝eq \f(1.1×10－10,0.36) ml·L－1≈3.1×10－10 ml·L－11.0×10－5 ml·L－1，所以误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 ml·L－1的溶液时，不会引起钡离子中毒，D错误。]
5．(1)已知：①Cu＋Cu2＋2Cu＋ K＝7.6×10－7；
②CuCl(s)===Cl－(aq)＋Cu＋(aq) Ksp＝2.0×10－6；则①－2×②得：Cu＋Cu2＋＋2Cl－2CuCl，此反应的平衡常数为eq \f(K,[KspCuCl]2)＝eq \f(7.6×10－7,4.0×10－12)＝1.9×105，说明此反应进行程度很大，能够完全进行
(2)若pH过低，锌会与溶液中的氢离子反应
真题演练 明确考向
1．C [二氧化碳能引起海水酸化，其原理为CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCOeq \\al(－,3)，C错误。]
2．C [实验1：用pH试纸测量0.1 ml·L－1 NaHCO3溶液的pH，测得pH约为8，c(H＋)<
c(OH－)，则碳酸氢钠溶液中的HCOeq \\al(－,3)水解程度大于其电离程度，由实验1可得出：c(Na＋)>
c(HCOeq \\al(－,3))>c(H2CO3)>c(COeq \\al(2－,3))，Ka2(H2CO3)＝ eq \f(cH＋·cCO\\al(2－,3),cHCO\\al(－,3))＜eq \f(Kw,Ka1H2CO3)＝ eq \f(cOH－·cH2CO3,cHCO\\al(－,3))，A错误；实验2：将0.1 ml·L－1 NaHCO3溶液与0.1 ml·L－1 CaCl2溶液等体积混合，产生白色沉淀碳酸钙，则由沉淀溶解平衡原理知，实验2中两溶液混合时有：c(Ca2＋)·c(COeq \\al(2－,3))>
Ksp(CaCO3)，B错误；等物质的量浓度的碳酸钠的碱性大于碳酸氢钠，实验3：0.1 ml·L－1 Na2CO3溶液中通入一定量的CO2，溶液pH从12下降到9，则实验3中发生反应的离子方程式为COeq \\al(2－,3)＋H2O＋CO2===2HCOeq \\al(－,3)，C正确。]
3．(4)3.25×103 (5)游客呼出的CO2可与钟乳石的主要成分CaCO3发生可逆反应：CO2＋H2O＋CaCO3Ca2＋＋2HCOeq \\al(－,3)，CO2增加，平衡正向移动，CaCO3减少，钟乳石被破坏
解析 (4)由方程式可知，反应的平衡常数K＝eq \f(cSO\\al(2－,4),cCO\\al(2－,3))＝eq \f(cSO\\al(2－,4)·cCa2＋,cCO\\al(2－,3)·cCa2＋)＝eq \f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝eq \f(9.1×10－6,2.8×10－9)＝3.25×103。
外界条件
移动方向
c(Ag＋)
升高温度
加水(固体有剩余)
加入少量AgNO3
加入Na2S
通入HCl
通入NH3
方法
举例
解释
调节pH法
除去CuCl2溶液中的FeCl3，可向溶液中加入__________________
除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入________调节pH至4左右
沉淀剂法
以________等沉淀污水中的Hg2＋、Cu2＋等重金属离子
选项
操作
现象
结论
A
将稀硫酸和Na2S反应生成的气体通入AgNO3与AgCl组成的悬浊液中
出现黑色沉淀
Ksp(AgCl)＞Ksp(Ag2S)
B
向盛有2 mL 0.1 ml·L－1AgNO3溶液的试管中滴加1 mL 0.1 ml·L－1 NaCl溶液，再向其中滴加4～5滴0.1 ml·L－1KI溶液
先有白色沉淀生成，后又产生黄色沉淀
Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)
C
向AgI悬浊液中滴入Na2S溶液
固体变黑
Ksp(Ag2S)＞Ksp(AgI)
D
将H2S气体通入浓度均为0.01 ml·L－1的ZnSO4和CuSO4溶液中
先出现CuS黑色沉淀
Ksp(CuS)＜Ksp(ZnS)