高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 沉淀溶解平衡优秀课时训练

第四节  沉淀溶解平衡

1.以变化观念与平衡思想认识沉淀溶解平衡的定义及其影响因素。

2.明确溶度积和离子积的关系，并由此学会判断反应进行的方向，培养变化观念与平衡思想。

3.能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化的实质。

4.形成科学态度与社会责任意识，利用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题。

知识点一、难溶电解质的沉淀溶解平衡

1.定义

在一定温度下，当沉淀　　　　和　　　　的速率相等时，即建立了动态平衡，叫做难溶电解质的溶解平衡。如AgCl溶于水的溶解平衡表示为：　　　　　　　　　。

2.特征

3.溶度积

(1)定义：在一定温度下，难溶强电解质MmNn溶于水形成饱和溶液时，溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡，这时的离子浓度幂的乘积是一个常数，叫做            ，简称溶度积。符号为     。

(2)表达式：MmNn(s)mMn+(aq)+nNm-(aq)

Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Nm-)]n

例如：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)

Ksp=                         .

(3)意义：溶度积Ksp反映了物质在水中的溶解能力。

(4)影响Ksp的因素：                        。

绝大多数难溶电解质的溶解是吸热过程，升高温度，向溶解方向移动，Ksp                  。少数难溶电解质的溶解是放热过程，升高温度，向生成沉淀的方向移动，Ksp减小，如Ca(OH)2。

4.溶度积Ksp与离子积Q的关系

通过比较某温度下难溶电解质的溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Q的相对大小，可以判断难溶电解质在该温度下溶液中的沉淀或溶解情况。

(1)Q>Ksp，溶液过饱和，                                ，直至溶液饱和达到新的平衡；

(2)Q=Ksp，溶液                        ，沉淀与溶解处于                                ；

(3)Q<Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。

特殊说明：

(1)Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力，当化学式所表示的组成中阴离子与阳离子个数分别相同时，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。

(2)Ksp只与温度有关，有的沉淀溶解平衡是吸热的，升高温度，Ksp增大；有的沉淀溶解平衡是放热的，升高温度，Ksp减小。

知识点二、沉淀溶解平衡的应用

1.沉淀的生成

(1)调节pH法：

如加入氨水调节pH=4，可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应的离子方程式：　         　　                                　　　。 

(2)加沉淀剂法：

以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应的离子方程式如下：

①加Na2S生成CuS：　                                            。 

②通入H2S生成CuS：　　　　　　　　　　　　　　　　。

2.沉淀的溶解

(1)原理：

根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，只要不断　　 溶解平衡体系中的相应离子，平衡就向沉淀溶解的方向移动，从而使沉淀溶解。

(2)实例：

①CaCO3沉淀溶于盐酸中：

CO2气体的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO32-浓度不断减小，平衡向　　　　的方向移动。

②Mg(OH)2沉淀溶于浓NH4Cl溶液中：

由于NH3·H2O的生成，使Mg(OH)2溶解体系中的c(OH-)　　　　，平衡向　　　　　　　的方向移动。

 Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液的化学方程式为Mg(OH)2+2 NH4+==Mg2++2NH3·H2O。

3.沉淀的转化

(1)转化实验：

①难溶性银盐之间的转化：

②Mg(OH)2与Fe(OH)3之间的转化：

(2)转化的实质：

沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说，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　　　　，转化越容易。

(3)转化的应用：

①锅炉除水垢：

水垢[含CaSO4(s)]CaCO3(s)Ca2+(aq)

②自然界中矿物的转化：

原生铜的硫化物　　　　　溶液　　　　　　 

探究任务一   沉淀溶解平衡及其影响因素

沉淀溶解平衡包含沉淀的溶解和溶解后的电解质的电离过程。

如：BaSO4(s)Ba2+(aq)+ SO (aq)包含了BaSO4(s)BaSO4(aq)和BaSO4(aq)==Ba2+(aq)+ SO(aq)两个过程。

1.沉淀溶解平衡与电离平衡的比较

(1)从物质类别方面看

①难溶电解质：可以是强电解质也可以是弱电解质。

②难电离物质：只能是弱电解质。

(2)从变化的过程看

①沉淀溶解平衡：已溶解溶质与未溶解溶质之间形成的沉淀与溶解的平衡状态。

②电离平衡：溶解的弱电解质分子与离子之间的转化达到的平衡状态。

(3)沉淀溶解平衡与难溶电解质电离的比较

①平衡状态

沉淀溶解平衡指已溶溶质的离子与未溶溶质之间的平衡；

难溶电解质中：可能存在电离平衡，如Al(OH)3，可能不存在电离平衡，如BaSO4。

②表示方法

沉淀溶解平衡：Al(OH)3(s)Al3+(aq)+3OH-(aq)；BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42- (aq)。

难溶电解质的电离：Al(OH)3Al3++3OH-；BaSO4==Ba2++SO42-。

2.影响沉淀溶解平衡的因素

(1)内因：电解质本身的性质。

(2)外因：

①温度：温度升高，多数沉淀溶解平衡向溶解的方向移动；

②稀释：向溶解方向移动；

③同离子效应：加入相同离子，向生成沉淀的方向移动。

【典例1】现向含AgBr的饱和溶液中：

(1)加入固体AgNO3，则c(Ag+)　　　　(填“变大”“变小”或“不变”，下同)； 

(2)加入更多的AgBr固体，则c(Ag+)　　　　； 

(3)加入AgCl固体，则c(Br-)　　　　，c(Ag+)　　　　； 

(4)加入Na2S固体，则c(Br-)　　　　，c(Ag+)　　　　。 

【变式训练1】 将足量AgCl分别放入：①5 mL水，②10 mL 0.2 mol·L-1的MgCl2溶液，③20 mL 0.5 mol·L-1的NaCl溶液，④40 mL 0.1 mol·L-1的盐酸中溶解至溶液饱和，各溶液中Ag+的浓度分别为a、b、c、d，它们由大到小的排列顺序是　　　　　　　　　　　　。

探究任务二  沉淀溶解平衡的应用

1.沉淀溶解平衡应用中的一些问题

生成难溶电解质而形成沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂质或提纯物质的重要方法之一。

(1)沉淀剂的选择：要求除去溶液中的某种离子，又不能影响其他离子的存在，并且由沉淀剂引入溶液的杂质离子还要便于除去。

(2)在遇到含有多种弱碱阳离子的混合溶液中离子分离及除杂时，往往通过改变溶液的酸碱性使离子分别沉淀而除去，过程中要注意控制形成沉淀的pH。

(3)利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次沉淀生成的反应进行得越完全越好。

2.注意事项

(1)在计算难溶电解质溶液中离子平衡浓度时不要搞错计量数关系。如x mol·L-1铬酸银(Ag2CrO4)溶液中c(Ag+)是2x mol·L-1而不是x mol·L-1。

(2)类型不同的难溶电解质的溶度积大小不能直接反映出它们的溶液中离子浓度的大小，因为它们的溶度积表达式是不同的。Ksp与S的换算没有一个统一的公式，因难溶电解质类型的不同而相异。

【典例2】 (1)已知在25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]=3.2×10-11，假设饱和Mg(OH)2溶液的密度为1 g·mL-1，试求Mg(OH)2的溶解度为　　　　g。 

(2)在25 ℃时，向0.02 mol·L-1的MgCl2溶液中加入NaOH固体，如要生成Mg(OH)2沉淀，应使溶液中的c(OH-)最小为　　　　mol·L-1。 

(3)25 ℃时，向浓度均为0.02 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，先生成

　　　　(填化学式)沉淀；当两种沉淀共存时， =　         。

{已知25 ℃时，Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20}

【变式训练2】(2023·厦门外国语学校高二检测)已知：某温度时，Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。向Cl-和CrO42-的浓度都为0.100 mol·L-1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略体积的变化)。下列说法中正确的是(　　)

A.首先得到的沉淀是Ag2CrO4

B.首先得到的沉淀是AgCl

C.同时得到AgCl与Ag2CrO4沉淀

D.将Ag2CrO4转化为AgCl比将AgCl转化为Ag2CrO4要难

1.下列说法中正确的是(　　)

A.只有易溶电解质在溶液中才存在沉淀溶解平衡

B.难溶电解质在溶液中只存在沉淀溶解平衡，不存在电离平衡

C.沉淀溶解平衡只能通过电解质溶解于水时建立

D.达到沉淀溶解平衡时，电解质表面上的离子或分子脱离电解质的速率与溶液中的离子或分子回到电解质表面的速率相等

2.下列有关沉淀溶解平衡的说法正确的是(　　)

A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD)，则AB2的溶解度小于CD的溶解度

B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入蒸馏水，氯化银的Ksp增大

C.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中，加入碘化钾固体，氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀

D.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中，通入CO2气体，溶解平衡不移动

3.某温度时，BaSO4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.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点

B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点

C.d点无BaSO4沉淀生成

D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp

4. (2023·湖南师大附中高二月考)向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴入一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变成黑色，根据上述变化过程，分析此三种沉淀物的溶解度关系为(　　)

A.AgCl=AgI=Ag2S B.AgCl<AgI<Ag2S

C.AgCl>AgI>Ag2S D.AgI>AgCl>Ag2S

5. (2023·浙江舟山中学高二检测)已知Ksp(CaSO4)=7.1×10-5 mol2·L-2,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9 mol2·L-2,Ksp(CaF2)=1.5×10-10 mol3·L-3,某溶液中含有SO、CO32-和F-,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的CaCl2溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为(　　)

A. SO、CO32-、F-   B. CO32-、SO、F-

C. CO32-、F-、SO  D.F-、CO32-、SO

6.工业上制取纯净的CuCl2·2H2O的主要过程是：①将粗制氧化铜(含少量FeO)溶解于稀盐酸中，加热、过滤；②对①所得滤液(pH为3)按下列步骤进行操作：

已知Cu2+、Fe2+在pH为4~5时不水解，Fe3+却几乎完全水解形成沉淀。请回答下列问题：

(1)X是　　　　　(填化学式)，其反应的离子方程式是  　     。 

(2)Y物质应具备的条件是 　　　　　　　　，生产中Y可选　　　　　　　　　　。 

(3)溶液乙在蒸发结晶时应注意                      　。

1.下列说法中正确的是(　　)

A.物质的溶解性为难溶，则该物质不溶于水

B.溶度积小的物质一定比溶度积大的物质溶解度小

C.绝对不溶解的物质是不存在的

D.升高温度，某种难溶物的Ksp一定减小

2.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是(　　)

A.反应开始时，溶液中各离子浓度相等

B.达到沉淀溶解平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等

C.达到沉淀溶解平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变

D.达到沉淀溶解平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解

3.某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸，下列说法正确的是(　　)

A.AgCl的溶解度、Ksp均减小

B.AgCl的溶解度、Ksp均不变

C.AgCl的溶解度减小，Ksp不变

D.AgCl的溶解度不变，Ksp减小

4.在2 mL物质的量浓度相等的NaCl和NaI溶液中滴入几滴AgNO3溶液，发生的反应为(　　)

A.只有AgCl沉淀生成

B.先有AgI沉淀生成

C.生成等物质的量的AgCl和AgI沉淀

D.两种沉淀都有，但以AgCl为主

5. (2023·河北邢台第八中学高二检测)下列说法正确的是(　　)

A.溶度积就是难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡时各离子浓度的乘积

B.溶度积常数是不受任何条件影响的常数，简称溶度积

C.可用离子积Q判断沉淀溶解平衡进行的方向

D.所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的

6.Mg(OH)2在下列四种情况下，其溶解度最大的是(　　)

A.在纯水中

B.在0.1 mol·L-1的MgCl2溶液中

C.在0.1 mol·L-1的NH3·H2O中

D.在0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中

7.一定温度下，石灰乳悬浊液中存在下列平衡：Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)，当向一定量的石灰乳悬浊液中加入少量生石灰时，下列说法正确的是(　　)

A.溶液中Ca2+数目减少

B.溶液中c(Ca2+)增大

C.溶液中pH增大

D.溶液中溶质的质量分数增大

8.已知常温下，AgBr的Ksp=4.9×10-13、AgI的Ksp=8.3×10-17。

(1)有关难溶盐的溶度积及溶解度(与AgBr、AgI无关)有以下叙述，其中正确的是　　　　。 

A.两种难溶盐电解质，其中Ksp小的溶解度一定小

B.向含有AgCl固体的溶液中加入适量水使AgCl溶解又达到平衡时，AgCl的溶度积不变，其溶解度也不变

C.将难溶电解质放入纯水中，达到沉淀溶解平衡时，电解质离子的浓度的乘积就是该物质的溶度积

D.溶液中存在两种可以与同一沉淀剂生成沉淀的离子，则Ksp小的一定先生成沉淀

E.难溶盐电解质的Ksp和温度有关

F.同离子效应(加入与原电解质具有相同离子的物质)，使难溶盐电解质的溶解度变小，Ksp也变小

(2)现向含有NaBr、KI均为0.002 mol·L-1的溶液中加入等体积的浓度为4×10-3 mol·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离子方程式为　 　                                                                   。 

9.(双选)一定温度下，AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中，c(Ag+)和c(Cl-)关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.a、b、c三点对应的Ksp相等

B.AgCl在c点的溶解度比b点的大

C.AgCl溶于水形成的饱和溶液中，c(Ag+)=c(Cl-)

D.b点的溶液中加入AgNO3固体，c(Ag+)沿曲线向c点方向变化

10. (2023·辽宁丹东凤城第一中学高二月考)已知常温时Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=1.0×10-16，Ksp(Ag2CrO4)=1.1×10-12。下列说法中正确的是(　　)

A.由于Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，所以AgI可以转化为AgCl

B.向Ag2CrO4溶液中加入固体K2CrO4，Ag2CrO4的沉淀溶解平衡逆向移动，所以Ag2CrO4的Ksp减小

C.由于Ksp(Ag2CrO4)<Ksp(AgCl)，所以沉淀AgCl容易转化为沉淀Ag2CrO4

D.常温下，AgCl饱和溶液中加入NaI，若要使溶液中开始生成AgI沉淀，则NaI的浓度应大于×10-11 mol·L-1

11.常温下，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.Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(OH)2]

B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点

C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等

D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和

12.(1)在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+。

①在提纯时为了除去Fe2+，常加入合适氧化剂，使Fe2+氧化为Fe3+，下列物质可采用的是　　　　。 

A.KMnO4 B.H2O2

C.氯水 D.HNO3

②然后再加入适当物质调整溶液至pH=4，使Fe3+转化为Fe(OH)3，调整溶液pH可选用下列中的　　　　。 

A.NaOH B.NH3·H2O

C.CuO D.Cu(OH)2

(2)甲同学怀疑调整溶液至pH=4是否能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的，乙同学认为可以通过计算确定，他查阅有关资料得到如下数据，常温下Fe(OH)3的溶度积Ksp=1.0×10-38，Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时就认为沉淀完全。常温下，若溶液中CuSO4的浓度为3.0 mol·L-1，则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为　　　　，Fe3+恰好完全沉淀[即c(Fe3+)≤1.0×10-5 mol·L-1]时溶液的pH为　　　　，通过计算确定上述方案　　　　(填“可行”或“不可行”)。 

13.牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列溶解平衡：Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3PO43- (aq)+OH-(aq) 。试回答问题：

(1)小孩吃糖后，如果不及时刷牙或漱口，细菌和酶就会作用于糖，在口腔内产生有机羧酸，久而久之，牙齿就会受到腐蚀，其原因是   　                                          。 

(2)已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比Ca5(PO4)3OH的溶解度更小，质地更坚硬。当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿，其原因是(用离子方程式和简要文字说明)  　                                         。 

14．钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用，它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在，BaSO4和SrSO4都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将BaSO4和SrSO4转化成难溶弱酸盐。

已知：SrSO4(s)Sr2＋(aq)＋SO(aq)   Ksp＝2.5×10－7

SrCO3(s)Sr2＋(aq)＋CO(aq)   Ksp＝2.5×10－9

(1)将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为__________________________________；

该反应的平衡常数表达式为_____________________________；

该反应能发生的原因是_________________________(用沉淀溶解平衡的有关理论解释)。

(2)对于上述反应，实验证明增大CO的浓度或降低温度都有利于提高SrSO4的转化率。判断在下列两种情况下，平衡常数K的变化情况(填“增大”“减小”或“不变”)。

①升高温度，平衡常数K将________________。

②增大CO的浓度，平衡常数K将____________________。

(3)已知，SrSO4和SrCO3在酸中的溶解度与BaSO4和BaCO3类似，设计实验证明上述过程中SrSO4是否完全转化成SrCO3。实验所用的试剂为________；实验现象及其相应结论为____________________________。