1、第第 2 2 课时课时 沉淀溶解平衡的应用沉淀溶解平衡的应用 题组一 沉淀的生成与溶解 1(2020 济南调研)在 AgCl 悬浊液中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag (aq)Cl(aq)。已 知常温下，Ksp(AgCl)1.810 10。下列叙述中正确的是( ) A常温下，AgCl 悬浊液中 c(Cl )1.34105 mol L1 B温度不变，向 AgCl 悬浊液中加入少量 NaCl 粉末，平衡向左移动，Ksp(AgCl)减小 C向 AgCl 悬浊液中加入少量 NaBr 溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，说明 Ksp(AgCl) Ksp(AgBr) D常温下，将 0.001 mol L
2、1 AgNO 3溶液与 0.001 mol L 1KCl 溶液等体积混合，无沉淀析出 答案 A 解析 AgCl 的溶度积 Ksp(AgCl)c(Ag ) c(Cl)1.81010，则 AgCl 悬浊液中 c(Cl) c(Ag )1.34105 mol L1，A 正确；K sp(AgCl)只与温度有关，温度不变，Ksp(AgCl)不变， B 错误；向 AgCl 悬浊液中加入少量 NaBr 溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，说明 AgBr 的 溶解度小于 AgCl，则有 Ksp(AgCl)Ksp(AgBr)，C 错误；0.001 mol L 1 AgNO 3溶液与 0.001 mol L 1KCl
3、溶液等体积混合，此时离子积 Qc(Ag) c(Cl)0.000 522.5107 Ksp(AgCl)，故可以生成 AgCl 沉淀，D 错误。 2某 pH1 的 ZnCl2和 HCl 的混合溶液中含有 FeCl3杂质，为了除去 FeCl3杂质，需将溶液 调至 pH4。在调节溶液 pH 时，应选用的试剂是( ) ANaOH BZnO CZnSO4 DFe2O3 答案 B 解析 溶液中含有 FeCl3杂质， 将溶液调至 pH4， 可使 Fe3 水解生成 Fe(OH) 3沉淀而除去， 为了不引入新的杂质，可加入 ZnO 和酸反应调节溶液 pH，使铁离子全部沉淀。 3已知在 pH 为 45 的环境中，C
4、u2 、Fe2几乎不水解，而 Fe3几乎完全水解。工业上制 CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到 80 左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质 FeO)，充 分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法中可行的是( ) A向溶液中通入 Cl2，再加入纯净的 CuO 粉末调节 pH 为 45 B向溶液中通入 H2S 使 Fe2 沉淀 C向溶液中通入 Cl2，再通入 NH3，调节 pH 为 45 D加入纯 Cu 将 Fe2 还原为 Fe 答案 A 解析 根据题干信息， A 项中的操作可将 Fe2 先转化为 Fe3再转化为 Fe(OH) 3而除去， 正确； 在酸性溶液中 H2S 与 Fe2 不反应
5、，而 H 2S 与 Cu 2反应生成 CuS 沉淀，B 项错误；C 项中的 操作会引入新的杂质离子 NH 4，错误；由金属的活动性：FeCu 知，D 项错误。 4要使工业废水中的重金属 Pb2 沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知 Pb2 与这些离子形成的化合物的溶解度如下： 化合物 PbSO4 PbCO3 PbS 溶解度/g 1.0310 4 1.8110 7 1.8410 14 由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为( ) A硫化物 B硫酸盐 C碳酸盐 D以上沉淀剂均可 答案 A 解析 要将 Pb2 沉淀，就要形成溶解度最小的物质，由表中数据可知，PbS 的溶解度最小， 故选用的沉
6、淀剂最好为硫化物。 5探究 Mg(OH)2的沉淀溶解平衡时，利用下表三种试剂进行试验，下列说法中不正确的是 ( ) 编号 分散质 Mg(OH)2 HCl NH4Cl 备注 悬浊液 1 mol L 1 1 mol L 1 A.向中滴入几滴酚酞试液后，溶液显红色说明 Mg(OH)2是一种弱电解质 B为使 Mg(OH)2悬浊液溶解得更快，加入过量的 NH4Cl 浓溶液并充分振荡，效果更好 C混合后发生反应：Mg(OH)2(s)2NH 4(aq) Mg2 (aq)2NH 3 H2O(aq) D向中加入，H 与 OH反应生成 H 2O，使 c(OH )减小，Mg(OH) 2沉淀溶解平衡向溶 解的方向移动
7、 答案 A 解析 向 Mg(OH)2悬浊液中滴入几滴酚酞试液后， 溶液显红色只能说明 Mg(OH)2能电离， 但 不能判断是部分电离还是完全电离，A 项不正确；Mg(OH)2沉淀电离出来的 OH 与 NH 4Cl 电离出来的 NH 4结合生成一水合氨，所以加入过量的 NH4Cl 浓溶液，可使 Mg(OH)2悬浊液 溶解得更快，B 项正确；NH 4能结合 Mg(OH)2电离出的 OH ，生成弱电解质 NH 3 H2O，所以 混合后发生反应：Mg(OH)2(s)2NH 4(aq) Mg2 (aq)2NH 3 H2O(aq)，C 项正确；在 Mg(OH)2悬浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s
8、)=Mg2 (aq)2OH(aq)，所以向中加入 ，c(OH )减小，Mg(OH) 2沉淀溶解平衡正向移动，D 项正确。 题组二 沉淀的转化 6已知：25 时，KspMg(OH)25.6110 12，K sp(MgF2)7.4210 11。下列说法正确的 是( ) A25 时，饱和 Mg(OH)2溶液与饱和 MgF2溶液相比，前者的 c(Mg2 )大 B25 时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的 NH4Cl 固体，c(Mg2 )增大 C 25 时， Mg(OH)2固体在 20 mL 0.01 mol L 1 氨水中的 Ksp比在 20 mL 0.01 mol L 1 NH 4Cl 溶液中的 K
9、sp小 D25 时，在 Mg(OH)2的悬浊液中加入 NaF 溶液后，Mg(OH)2不可能转化为 MgF2 答案 B 解析 A 项，Mg(OH)2与 MgF2同属于 AB2型沉淀，KspMg(OH)2比 Ksp(MgF2)小，说明饱和 Mg(OH)2溶液中的 c(Mg2 )更小；B 项，Mg(OH) 2(s) Mg2 (aq)2OH(aq)，NH 4与 OH 反应而使平衡右移，c(Mg2 )增大；C 项，K sp只与温度有关；D 项，Mg(OH)2的 Ksp与 MgF2 的 Ksp数量级接近，若 F 浓度足够大，Mg(OH) 2也能转化为 MgF2。 7可溶性钡盐有毒，医院中常用无毒硫酸钡作为
10、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)2.6 10 9；K sp(BaSO4)1.110 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 mol 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 )1.0105 mol L1 的溶液时，会引起钡离子中毒 答案 B 解析 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.
11、36 mol L 1 的 Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃，反应后 c(Ba2 ) 1.110 10 0.36 mol L 13.11010 mol L11.0105 mol L1，所以误饮 c(Ba2)1.0105 mol L1 的溶液时， 不会引起钡离子中毒，D 错误。 8 25 时， 已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(Ksp)分别为 Ksp(FeS)6.310 18； K sp(CuS) 1.310 36；K sp(ZnS)1.6 10 24。下列关于常温时的有关叙述正确的是( ) A硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大 B将足量的 ZnSO4晶体加入到 0.1 mol L 1
12、的 Na2S 溶液中，Zn2 的浓度最大只能达到 1.6 10 23 mol L1 C除去工业废水中含有的 Cu2 ，可采用 FeS 固体作为沉淀剂 D向饱和的 FeS 溶液中加入 FeSO4溶液后，混合液中 c(Fe2 )变大、c(S2)变小，但 K sp(FeS) 变大 答案 C 解析 化学式所表示的组成中阴、 阳离子个数比相同时， Ksp数值越大的难溶电解质在水中的 溶解能力越强，由 Ksp可知，常温下，CuS 的溶解度最小，故 A 错；因 CuS 比 FeS 更难溶， FeS 沉淀可转化为 CuS 沉淀，故 C 对；温度不变，Ksp(FeS)不变，故 D 错。 9(2020 苏州调研)
13、25 时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表： 物质 AgCl AgBr AgI Ag2S 颜色 白 淡黄 黄 黑 Ksp 1.810 10 7.710 13 1.510 16 1.810 50 下列叙述不正确的是( ) A向 AgCl 的白色悬浊液中加入 0.1 mol L 1 KI 溶液，有黄色沉淀产生 B25 时，AgCl、AgBr、AgI、Ag2S 饱和水溶液中 Ag 的浓度相同 C25 ，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 1.810 6 mol L1 NaCl 溶液中， 加入 1 滴(20 滴约为 1 mL)1103 mol
14、L1 AgNO 3 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 AgClAgBrAgIAg 2S，B 项错误；由于溶度积常数与温度 有关，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 )1.8106 mol L1， 而 AgNO 3溶液相当于稀释 100 倍， 故 c(Ag )1105 mol L1， c(Cl ) c(Ag)1.81011K sp(AgCl)，故没有沉淀生成，D 项正确。 10工业上用化学法除锅炉的水垢
15、时，先向锅炉中注入饱和 Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的 CaSO4转化为 CaCO3，再用盐酸除去已知：Ksp(CaCO3)110 10，K sp(CaSO4)910 6， 下列说法错误的是( ) A升高温度，Na2CO3溶液的 Kw和 c(OH )均会增大 B沉淀转化的离子方程式为 CO2 3(aq)CaSO4(s) CaCO3(s)SO2 4(aq) C该条件下，CaCO3溶解度约为 110 3 g DCaSO4和 CaCO3共存的悬浊液中，cSO 2 4 cCO2 3910 4 答案 C 解析 升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw增大，Na2CO3的水解平衡正向移动，c(OH ) 增大
16、，故 A 项正确；沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质，故 B 项正确；由 Ksp(CaCO3)可知 饱和 CaCO3溶液的浓度为 110 5 mol L1,100 mL 饱和 CaCO 3溶液中含有 CaCO3的质量为 110 4 g，溶解度约为 1104 g，故 C 项错误；CaSO 4和 CaCO3共存的悬浊液中，cSO 2 4 cCO2 3 KspCaSO4 KspCaCO3910 4，故 D 项正确。 题组三 沉淀溶解平衡图像分析 11CoHPO4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温度一定时，Ksp(CoHPO4)随 c(HPO2 4)的增大而减小 B三个不同温
17、度中，313 K 时 Ksp(CoHPO4)最大 C283 K 时，图中 a 点对应的溶液是饱和溶液 D283 K 下的 CoHPO4饱和溶液升温到 363 K 后变为不饱和溶液 答案 B 解析 温度一定时，Ksp(CoHPO4)不变，A 项错误；由题中沉淀溶解平衡曲线可看出，313 K 时，c(Co2 )、c(HPO2 4)最大，Ksp最大，B 项正确；283 K 时，a 点不在线上，c(Co 2)小于平 衡时 c(Co2 )，溶液未达到饱和，C 项错误；从 283 K 升温到 363 K 要析出固体，溶液为饱和 溶液，D 项错误。 12.不同温度(T1和 T2)时，硫酸钡在水中的沉淀溶解平
18、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( ) AT1T2 B加入 BaCl2固体，可使溶液由 a 点变到 c 点 Cc 点时，在 T1、T2两个温度下均有固体析出 Da 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 T2T1，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(SO2 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 QKsp，有沉
19、淀析出，在 T2时 c 点溶液的 QKsp，没 有沉淀析出，C 错误；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。 13常温下，几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的 pH 关系如图 所示： 下列说法正确的是( ) Aa 点代表 Fe(OH)2饱和溶液 BKspFe(OH)3KspAl(OH)3KspFe(OH)2KspMg(OH)2 C向 0.1 mol L 1 Al3、Mg2、Fe2混合溶液中，逐滴滴加稀 NaOH 溶液，Mg2最先沉淀 D在 pH7 的溶液中，Fe3 、Al3、Fe2能大量共存 答案 B 解析 a 点不在曲线上，不能代
20、表 Fe(OH)2饱和溶液，A 错误；沉淀 Fe3 的 pH 最小，因此 Fe(OH)3的溶度积常数最小，则 KspFe(OH)3KspAl(OH)3KspFe(OH)2KspMg(OH)2，B 正 确； 根据溶度积常数大小可知向 0.1 mol L 1 Al3、 Mg2、 Fe2混合溶液中， 逐滴滴加稀 NaOH 溶液，Al3 最先沉淀，C 错误；根据图像可知在 pH7 的溶液中，Fe3、Al3不能大量存在， D 错误。 14(2020 济南高二质检)已知常温下，AgBr 的 Ksp5.410 13、AgI 的 K sp8.510 17。 (1)现向含有 AgI 的饱和溶液中： 加入固体 A
21、gNO3，则 c(I )_(填“变大”“变小”或“不变”，下同)； 若改加更多的 AgI 固体，则 c(Ag )_； 若改加 AgBr 固体，则 c(I )_，而 c(Ag)_。 (2)现向含有 NaBr、 KI 均为 0.002 mol L 1 的溶液中加入等体积浓度为 410 3 mol L1 AgNO 3 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)变小 不变 变小 变大 (2)AgI、AgBr AgBr(s)I (aq) AgI(s)Br (aq) 解析 (1)加入 AgNO3固体，使 c(Ag )增大
22、，AgI 溶解平衡向左移动，c(I)减小。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。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 mol L1， c(Ag)2103 mol L1。 因 Ksp(AgI)4.91013，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。 15已知：25 时，Ksp(BaSO4)1.110 10，K sp(BaCO3)2.
23、610 9。 (1)医学上进行消化系统的 X 射线透视时，常使用 BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH 约 为 1)，但服用大量 BaSO4仍然是安全的，BaSO4不溶于酸的原因是(用溶解平衡原理解 释)_。 万一误服了少量 BaCO3，应尽快用大量 0.5 mol L 1 Na 2SO4溶液洗胃，如果忽略洗胃过程中 Na2SO4溶液浓度的变化，残留在胃液中的 Ba2 浓度仅为_ mol L1。 (2)长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率。水垢中含有 CaSO4，可先用 Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的 CaCO3，而后用酸除去。 CaSO4转化为 CaC
24、O3的离子方程式为_。 请分析 CaSO4转化为 CaCO3的原理：_。 (3)牙齿表面由一层硬的组成为 Ca5(PO4)3OH 的难溶物质保护着，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2 (aq)3PO3 4(aq)OH (aq) 进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是： _。 已知 Ca5(PO4)3F 的溶解度比 Ca5(PO4)3OH 的溶解度小，请用离子方程式表示使用含氟牙膏防 止龋齿的原因：_。 答案 (1)对沉淀溶解于平衡 BaSO4(s)Ba2 (aq)SO2 4(aq)， H 不能减少 Ba2或 SO2 4的浓 度，平衡不
25、能向沉淀溶解的方向移动 2.210 10 (2)CaSO4(s)CO2 3(aq) CaCO3(s)SO2 4(aq) CaSO4存在沉淀溶解平衡，加入 Na2CO3溶液后，CO2 3与 Ca 2结合生成 CaCO 3沉淀， Ca2 浓度减小，使 CaSO 4的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动 (3)发酵生成的有机酸能中和 OH ，使平衡向右移动，加速牙齿腐蚀 Ca 5(PO4)3OH(s) F (aq) Ca5(PO4)3F(s)OH (aq) 16工业上制取 CuCl2的生产流程如下： 请结合下表数据，回答问题： 物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3 溶度积(25 ) 4.91
26、0 17 2.210 20 2.810 39 完全沉淀时的 pH 范围 8.7 7.5 45 (1)在溶液 A 中加入 NaClO 的目的是_。 (2)在溶液 B 中加入 CuO 的作用是_。 (3)操作 a 的目的是_。 (4)在 Cu(OH)2中加入盐酸使 Cu(OH)2转化为 CuCl2，采用稍过量盐酸和低温蒸干的目的是 _。 答案 (1)将 Fe2 氧化为 Fe3，使后续分离更加完全 (2)调节溶液的 pH 为 45，使 Fe3完 全转化为 Fe(OH)3沉淀 (3)洗涤 Cu(OH)2表面的可溶性杂质 (4)抑制 Cu2 的水解 解析 (1)由生产流程可知，加入 NaClO 的目的是
27、将 Fe2 氧化为 Fe3，以便在后续的生产中 被除去。(2)溶液 B 呈酸性，Fe3 可溶，加入的 CuO 可以与酸反应，提高溶液的 pH，当溶液 的 pH 为 45 时，Fe3 就会以 Fe(OH) 3的形式沉淀出来。(4)CuCl2溶液在蒸发结晶过程中会 发生水解反应：Cu2 2H 2O Cu(OH)22H ，加入稍过量盐酸和采用低温蒸干可抑制 Cu2 水解，从而得到较高纯度的产品。 17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 (aq)2OH(aq)，K sp CuOH2210 20 Fe(OH)3(s)Fe3 (aq)3OH(aq)，K s
28、p FeOH3810 38 某 CuSO4溶液中含有 Fe3 杂质，溶液中 CuSO 4的浓度为 2.0 mol L 1，通常认为残留在溶液 中的离子浓度小于 110 5 mol L1 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 20.3，lg 50.7) 答案 (1)3.3 (2)4 (3)是 解析 (1)KspFeOH3810 38，c( )O
29、H 3 Ksp c()Fe3 3 810 38 110 5 mol L 12 10 11 mol L1， c( )H Kw c()OH 110 14 210 11 mol L 15104 mol L1， pHlg c( )H 3.3。 (2)c()Cu2 为 2.0 mol L 1， 该溶液中的 Cu2开始形成 Cu(OH) 2沉淀时 c( )OH Ksp c()Cu2 210 20 2.0 mol L 111010 mol L1，c( )H Kw c()OH 110 4 mol L1，pH4。 (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。