-新教材高中化学第三章水溶液中的离子反应与平衡第四节沉淀溶解平衡学案新人教版选择性必修

PAGEPAGE22第四节沉淀溶解平衡明课程标准扣核心素养1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡。2．了解沉淀的生成、溶解与转化及其在生产、科学研究中的应用。3．了解溶度积(Ksp)与离子积(Q)的相对大小与沉淀溶解平衡的关系。1.宏观辨识与微观探析：能从宏观与微观相结合的视角认识沉淀溶解平衡的建立及其特征。2．变化观念与平衡思想：能运用勒夏特列原理分析沉淀的生成、溶解与转化，并从定性定量角度分析说明沉淀溶解平衡在生产及科研中的应用。3．证据推理与模型认知：能设计实验方案探究沉淀的生成、溶解与转化的规律并基于现象和数据分析得出结论。eq\a\vs4\al(难溶电解质的沉淀溶解平衡)[情境素材]物质的溶解度只有大小之分，没有在水中绝对不溶解的物质。所谓难溶电解质是指溶解度小于0.01g的物质。它可以是强电解质如BaSO4、AgCl等，也可以是弱电解质如Fe(OH)3、Mg(OH)2等。但由于它们的溶解度都很小，溶解极少部分，在水溶液中都可以认为是100%的电离，所以我们不区分其强弱，统称为难溶电解质。下表是几种电解质的溶解度(20℃)：化学式溶解度/g化学式溶解度/gAgNO3211Fe(OH)33×10－9Ag2SO40.786Mg(OH)26.9×10－4AgCl1.5×10－4Ca(OH)20.160AgBr8.4×10－6Ba(OH)23.89AgI3×10－7MgSO435.1Ag2S1.3×10－16CaSO40.202BaCl235.7BaSO43.1×10－4[情境探究]1．如何根据电解质的溶解度区分难溶物、微溶物和可溶物？提示：电解质的溶解性与溶解度的关系如下表：溶解性难溶微溶物可溶易溶溶解度<0.01g0.01～1g1～10g>10g2．通常我们所说的难溶物在水中是否完全不能溶解？提示：难溶电解质在水中也会有部分溶解，如20℃时AgCl的溶解度为1.5×10－4g，即在20℃时100g水中可溶解1.5×10－4g3．在AgCl溶于水的起始阶段，v溶解和v沉淀怎样变化？当v溶解＝v沉淀时，可逆过程达到一种什么样的状态？画出v­t图。提示：AgCl溶于水的起始阶段，v溶解开始最大，后逐渐减小，v沉淀开始为0，后逐渐增大，直到v溶解＝v沉淀，说明溶解达到平衡状态。v­t图如下：4．向AgCl饱和溶液中加水，AgCl的溶解度会增大吗？溶解平衡移动吗？Ksp是否增大？升高温度，Ksp如何变化？提示：向AgCl饱和溶液中加水，AgCl溶解平衡正向移动，但是AgCl的溶解度不会增大，Ksp不变。升高温度，AgCl的Ksp将增大。5．什么是溶度积常数？你能写出Mg(OH)2的溶度积常数表达式吗？提示：在一定温度下，难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，溶液中各离子浓度幂之积为一常数，称为溶度积常数，用Ksp表示。Mg(OH)2的Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)。6．已知FeS和CuS的溶度积常数：Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝6.3×10－36，你能确定相同温度下CuS和FeS的溶解度的大小吗？提示：依据FeS和CuS的Ksp可知，相同温度下，FeS的溶解度大于CuS的溶解度。1．沉淀溶解平衡(1)概念：在一定温度下，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即达到沉淀溶解平衡状态。(2)平衡的建立生成沉淀的离子反应之所以能够发生，在于生成物的溶解度很小，但生成的沉淀物并不是绝对不溶。如AgCl在溶液中存在两个过程：一方面，在水分子作用下，少量Ag＋和Cl－脱离AgCl的表面溶入水中——溶解；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面阴、阳离子的吸引，回到AgCl的表面析出——沉淀。在一定温度下，当沉淀和溶解的速率相等时，得到AgCl的饱和溶液。该过程可表示为AgCl(s)eq\o(,\s\up7(溶解),\s\do5(沉淀))Ag＋(aq)＋Cl－(aq)(3)特征(4)表达式MmAn(s)mMn＋(aq)＋nAm－(aq)难溶电解质用“s”标明状态，溶液中的离子用“aq”标明状态，并用“”连接。如Ag2S(s)2Ag＋(aq)＋S2－(aq)。2．沉淀溶解平衡的影响因素内因难溶电解质本身的性质。不存在绝对不溶的物质；同是微溶物质，溶解度差别也很大；易溶物质的饱和溶液也存在沉淀溶解平衡外因温度升高温度，多数平衡向沉淀溶解的方向移动；少数平衡向生成沉淀的方向移动，如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡浓度加水稀释，平衡向沉淀溶解的方向移动同离子效应向平衡体系中加入与难溶电解质中相同的离子，平衡向生成沉淀的方向移动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的物质或气体的离子时，平衡向沉淀溶解的方向移动3.溶度积常数(1)概念：在一定温度下，沉淀达溶解平衡后的溶液为饱和溶液，其离子浓度不再发生变化，溶液中各离子浓度幂之积为常数，称为溶度积常数(简称溶度积)，用Ksp表示。(2)表达式沉淀溶解平衡AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)的溶度积常数可表示为Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)。(3)影响因素Ksp是一个温度函数，其大小只与难溶电解质的性质、温度有关，而与沉淀的量无关，且溶液中的离子浓度的变化只能使平衡移动，并不会改变溶度积。(4)意义溶度积的大小与溶解度有关，它反映了物质的溶解能力。对同类型的难溶电解质，如AgCl、AgBr、AgI等，在相同温度下，Ksp越大，溶解度就越大；Ksp越小，溶解度就越小。(5)应用——溶度积规则通过比较溶度积常数Ksp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给定条件下沉淀能否生成或溶解，这就是溶度积规则。难溶电解质AmBn的水溶液中，离子积为Q＝cm(An＋)·cn(Bm－)。若Q<Ksp，溶液为不饱和溶液，体系中无沉淀生成，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和；若Q＝Ksp，溶液为饱和溶液，沉淀与溶解处于平衡状态；若Q>Ksp，溶液为过饱和溶液，体系中有沉淀生成，直至溶液饱和，达到新的平衡。[名师点拨](1)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表达式，后者表示强电解质AgCl在水溶液中的电离方程式。(2)通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，沉淀达到完全。(3)溶度积(Ksp)的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关，与浓度无关。(4)注意离子积Q与溶度积Ksp的表达式相同，但意义不同，Q表达式中离子浓度可以是任意时刻的，所以其数值不定；但对于某一难溶电解质，Ksp表达式中离子浓度是指平衡时的浓度，在一定温度下，Ksp为定值。(5)溶度积与溶解度都可用于表示物质的溶解能力，利用Ksp大小判断难溶电解质在溶液中溶解能力的大小时需注意：①对于同类型的物质(难溶电解质化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同)，Ksp越小，则难溶电解质在水中的溶解能力就越弱。②对于不同类型的物质，Ksp不能直接用于判断溶解能力的强弱，而应通过计算将Ksp转化为饱和溶液中溶质的物质的量浓度，进而确定溶解能力的强弱。1．下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是()A．达到平衡时，沉淀溶解和离子沉淀停止B．达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等C．加水时，溶解平衡向溶解方向移动D．升高温度，溶解平衡向溶解方向移动解析：选C沉淀溶解平衡是动态平衡，达到平衡时，沉淀溶解和离子沉淀仍在进行，但速率相等，A项错误；达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度不变，但不一定相等，B项错误；加水稀释时，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，即促进沉淀溶解，C项正确；多数难溶电解质溶解于水是吸热的，升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。但Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低，溶解平衡向沉淀的方向移动，D项错误。2．在一定温度下，当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡时：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2＋)不变，可采取的措施是()A．加MgSO4固体 B．加HCl溶液C．加NaOH固体 D．加少量水解析：选DMg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加MgSO4固体使该溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变大；加HCl溶液使该溶解平衡右移，Mg(OH)2固体减少，c(Mg2＋)变大；加NaOH固体使该溶解平衡左移，Mg(OH)2固体增多，c(Mg2＋)变小；加少量水，使溶解平衡正向移动，Mg(OH)2固体减少，因为加水后仍是饱和溶液，所以c(Mg2＋)不变。3．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升高B．给溶液加热，溶液的pH升高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CA项，CaO＋H2O=Ca(OH)2，由于保持恒温，Ca(OH)2溶解度不变，c(OH－)不变，因此pH不变；B项，加热时Ca(OH)2溶解度减小，平衡逆向移动，c(OH－)减小，pH减小；C项，COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋Ca2＋=CaCO3↓，使平衡正向移动，Ca(OH)2固体减少，但固体总质量增大；D项，加入NaOH固体时，c(OH－)增大，平衡逆向移动，因此Ca(OH)2固体增多。eq\a\vs4\al(沉淀溶解平衡的应用)一、沉淀的生成[情境素材]在涉及无机物制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。例如，化学沉淀法废水处理工艺流程示意图如下：[情境探究]1．要除去溶液中的SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，选择加入可溶性的钙盐还是钡盐？为什么？提示：加入可溶性的钡盐，原因是BaSO4的Ksp比CaSO4的小，即BaSO4的溶解度小，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))沉淀得更完全，溶液中剩余的SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))浓度更小。2．工业废水中的金属阳离子会对环境造成很大的危害，如何除去废水中的Cu2＋和Hg2＋？提示：加入沉淀剂Na2S，可以使废水中的Cu2＋、Hg2＋转化成CuS、HgS沉淀而除去。3．已知常温下，CuCO3、Cu(OH)2、CuS的Ksp分别为1.4×10－10、2.2×10－20、6.3×10－36。要除去溶液中的Cu2＋，选用下列哪种沉淀剂更好？为什么？①Na2CO3②NaOH③Na2S提示：选用Na2S更好；原因是CuS的Ksp最小，溶解度最小，Cu2＋沉淀得更完全，溶液中剩余的Cu2＋最少。4．常温下，要去除ZnSO4溶液中混有的Fe3＋，可以通过调节溶液的pH来实现，试通过计算确定，当调节溶液的pH超过多少时可认为Fe3＋沉淀完全？{已知：Ksp[Fe(OH)3]≈1×10－39，溶液中c(Fe3＋)＝10－5mol·L－1时可认为Fe3＋沉淀完全}提示：Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝10－5·c3(OH－)＝10－39则c(OH－)＝eq\r(3,10－34)mol·L－1≈10－11.3mol·L－1c(H＋)＝eq\f(Kw,c（OH－）)＝eq\f(10－14,10－11.3)mol·L－1＝10－2.7mol·L－1pH＝－lgc(H＋)＝－lg10－2.7＝2.7。即调节到溶液的pH大于2.7时，Fe3＋沉淀完全。沉淀生成的方法(1)调节pH法：如工业原料氯化铵中含有杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节溶液pH至7～8，可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。反应的离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。(2)加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作为沉淀剂，使某些金属离子如Cu2＋、Hg2＋等，生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。(3)相同离子法：增大沉淀溶解平衡体系中某种离子的浓度，使平衡向生成沉淀的方向移动，如向AgCl饱和溶液中加入饱和食盐水可继续生成AgCl沉淀。(4)氧化还原法：改变离子的存在形式，促使其转化为溶解度更小的难溶电解质，便于分离出来，例如通过氧化还原反应将Fe2＋氧化为Fe3＋，从而生成更难溶的Fe(OH)3沉淀。[名师点拨](1)要能除去溶液中的指定离子，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要便于除去，如沉淀KNO3溶液中的Ag＋，可用KCl作沉淀剂，而不能选用NaCl。(2)溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，如沉淀Ca2＋，可将Ca2＋转化为CaCO3、CaSO4，因CaSO4是微溶物，不如CaCO3的溶解度小，因此转化为CaCO3沉淀时Ca2＋除去得更完全。(3)要注意沉淀剂的电离程度，如使Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀时，用NaOH溶液作沉淀剂要比用氨水的效果好。二、沉淀的溶解[实验]探究Mg(OH)2沉淀溶解的方法实验操作向3支盛有少量Mg(OH)2固体的试管中分别滴加适量的蒸馏水、盐酸和NH4Cl溶液实验装置实验现象沉淀不溶解沉淀溶解沉淀溶解[问题探讨]1．应用平衡移动原理，解释为什么Mg(OH)2能溶于盐酸？提示：Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入稀盐酸，H＋与OH－中和生成H2O，平衡体系中的c(OH－)不断减小，Q[Mg(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2]，导致平衡向沉淀溶解的方向移动，直至Mg(OH)2完全溶解。2．应用平衡移动原理，解释为什么Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液？提示：Mg(OH)2存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，NH4Cl电离出的NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))与OH－结合生成弱电解质NH3·H2O，使平衡体系中的c(OH－)不断减小，Q[Mg(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2]，导致平衡向沉淀溶解的方向移动，直至Mg(OH)2完全溶解。1．沉淀溶解的原理根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，若能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。2．沉淀溶解的方法(1)酸溶解法：如难溶于水的BaCO3沉淀可溶于盐酸中，其溶解原理可表示为(2)盐溶解法：如难溶于水的Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液中。(3)生成配合物法：如AgCl沉淀可溶于氨水，其溶解原理为AgCl电离出的Ag＋与NH3·H2O作用生成可溶但难电离的配离子[Ag(NH3)2]＋，则AgCl溶解平衡体系中c(Ag＋)减小，溶解平衡向右移动直至AgCl完全溶解，反应的离子方程式为AgCl＋2NH3·H2O[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O。(4)氧化还原法：有些金属硫化物(如CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，则可通过减小c(S2－)来达到使沉淀溶解的目的，例如：3CuS＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋3S＋2NO↑＋4H2O。三、沉淀的转化[实验1]探究难溶性银盐之间的转化实验操作实验现象有白色沉淀生成白色沉淀转化为eq\a\vs4\al(黄)色沉淀黄色沉淀转化为eq\a\vs4\al(黑)色沉淀离子方程式Ag＋＋Cl－=AgCl↓AgCl＋I－AgI＋Cl－2AgI＋S2－Ag2S＋2I－[问题探讨]1．通过上述实验，你能比较出AgCl、AgI、Ag2S三者溶解度的大小及Ksp的大小顺序吗？提示：溶解度的大小顺序为AgCl>AgI>Ag2S，Ksp的大小顺序为Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)>Ksp(Ag2S)。2．已知常温下Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17，试应用平衡移动原理解释为什么AgCl能转化成AgI？写出该沉淀转化反应的离子方程式。提示：当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中Ag＋与I－的离子积——Q(AgI)>Ksp(AgI)，因此，Ag＋与I－结合生成AgI沉淀，导致AgCl的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新的沉淀溶解平衡：如果加入足量的KI溶液，上述过程可以继续进行，直到绝大部分AgCl沉淀转化为AgI沉淀。反应的离子方程式可表示为I－(aq)＋AgCl(s)AgI(s)＋Cl－(aq)。[实验2]探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化实验操作实验现象产生白色沉淀产生的白色沉淀逐渐变为红褐色沉淀离子方程式Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓3Mg(OH)2＋2Fe3＋3Mg2＋＋2Fe(OH)3[问题探讨]1．已知：Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，试应用平衡移动原理解释为什么Mg(OH)2能转化成Fe(OH)3？写出该沉淀转化反应的离子方程式。提示：当向Mg(OH)2沉淀中加入FeCl3溶液时，溶液中的OH－与Fe3＋的离子积——Q[Fe(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]，因此，Fe3＋与OH－结合生成Fe(OH)3沉淀，导致Mg(OH)2的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，直至建立新的沉淀溶解平衡。如果加入足量的FeCl3溶液，上述过程可以继续进行，直至绝大部分Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为3Mg(OH)2(s)＋2Fe3＋(aq)2Fe(OH)3(s)＋3Mg2＋(aq)。2．通过上述[实验1]、[实验2]，你得出的实验结论是什么？提示：难溶电解质可以转化为更难溶的电解质，即溶解度小的沉淀能转化成溶解度更小的沉淀。3．锅炉水垢的成分中含有CaSO4，且CaSO4用酸不能溶解，如何除去锅炉水垢中的CaSO4？[已知：Ksp(CaCO3)＝3.4×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.9×10－5]提示：先用饱和Na2CO3溶液浸泡，使CaSO4转化成溶解度更小、疏松、易溶于酸的CaCO3，最后再用稀盐酸除去CaCO3，除去过程的离子方程式为CaSO4(s)＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))(aq)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(aq)，CaCO3＋2H＋=Ca2＋＋H2O＋CO2↑。1．沉淀转化的实质与规律(1)实质：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。(2)规律：①两种沉淀的溶解度不同，一般来说溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀，沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。②当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需要试剂离子浓度越小的越先沉淀。③如果生成各种沉淀所需要试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离的目的。2．沉淀转化的应用(1)锅炉除水垢：将水垢中含有的难溶于酸的CaSO4转化为易溶于酸的CaCO3，离子方程式：CaSO4(s)＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))(aq)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(aq)。(2)自然界中矿物的转化：如ZnS遇CuSO4溶液转化为CuS，离子方程式：Cu2＋(aq)＋ZnS(s)CuS(s)＋Zn2＋(aq)。1．如表所示是三种物质的溶解度(20℃)，下列说法正确的是()物质MgCl2Mg(OH)2MgCO3溶解度(g/100gH2O)54.89×10－40.01A.含有MgCO3固体的溶液中，都有c(Mg2＋)＝c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))B．将表中三种物质分别与水混合，加热、灼烧，最终的固体产物相同C．除去粗盐中含有的MgCl2杂质，最佳除杂试剂为Na2CO3溶液D．用石灰水处理含有Mg2＋和HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的硬水，发生反应的离子方程式为Mg2＋＋2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋Ca2＋＋2OH－=CaCO3↓＋MgCO3↓＋2H2O解析：选B含MgCO3固体的饱和MgCO3溶液中，c(Mg2＋)和c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))相等，当加入其他物质如MgCl2溶液时，溶液中c(Mg2＋)增大，MgCO3的沉淀溶解平衡逆向移动，c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))减小，故含MgCO3固体的溶液中c(Mg2＋)和c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))不一定相等，A项错误。MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，加热过程中，HCl易挥发，平衡向右移动，蒸干后得到Mg(OH)2，灼烧Mg(OH)2得到MgO；MgCO3＋2H2OMg(OH)2＋H2CO3，加热过程中，H2CO3转化为CO2逸出，平衡向右移动，蒸干后得到Mg(OH)2，灼烧得到MgO，B项正确。由于Mg(OH)2的溶解度更小，故除去粗盐中的MgCl2的最佳试剂是NaOH溶液，C项错误。用石灰水处理含有Mg2＋和HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的硬水，Ca(OH)2、Mg2＋、HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))发生反应可生成CaCO3和Mg(OH)2，D项错误。2．某小组研究沉淀之间的转化，实验设计如下：(已知：AgCl为白色固体，AgI为黄色固体)下列分析不正确的是()A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)B．实验①和②说明Ag＋(aq)与Cl－(aq)的反应是有限度的C．实验③中颜色变化说明AgCl转化为AgID．实验①和③可以证明AgI比AgCl更难溶解析：选B浊液a为氯化银沉淀与硝酸银和硝酸钠的混合液，AgCl(s)存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，A正确；实验①和②中硝酸银过量，向硝酸银和硝酸钠的混合液中加入NaCl溶液，Ag＋(aq)与Cl－(aq)反应生成沉淀，不能判断实验①Ag＋(aq)与Cl－(aq)反应是有限度的，B错误；实验③中颜色变化说明发生AgCl(s)＋I－(aq)AgI(s)＋Cl－(aq)，即AgCl转化为AgI，C正确；实验①和③可以证明Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，即AgI比AgCl更难溶，D正确。3．化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋：Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，下列说法错误的是()A．MnS的溶解度比CuS的溶解度大B．该反应达平衡时c(Mn2＋)＝c(Cu2＋)C．往平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Mn2＋)变大D．也可以用FeS作沉淀剂解析：选B根据沉淀转化向生成溶度积小的沉淀方向进行可知，Ksp(MnS)>Ksp(CuS)，A项正确；该反应达平衡时c(Mn2＋)、c(Cu2＋)保持不变，但不相等，B项错误；往平衡体系中加入少量CuSO4固体后，平衡正向移动，c(Mn2＋)变大，C项正确；FeS(s)、MnS(s)、ZnS(s)等难溶物都可作为沉淀剂，D项正确。eq\a\vs4\al(溶度积常数的计算)[情境素材]铜蓝是一种成分为硫化铜的矿物，它的含铜量为66%，是提炼铜的矿石。铜蓝呈蓝色，具有金属光泽，一般为片状，或像一层膜似的覆盖在其他矿物或岩石上，也可像一团烟灰一样。铜蓝主要产在其他铜矿床附近，自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。[情境探究]1．CuSO4溶液与ZnS反应能转化为铜蓝(CuS)，你能写出该转化反应的离子方程式吗？提示：CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋ZnSCuS＋Zn2＋。2．已知FeS和CuS的溶度积常数分别为：Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝6.3×10－36，试通过计算判断FeS与CuSO4溶液反应能否完全转化为CuS?提示：CuSO4与FeS反应的离子方程式是Cu2＋(aq)＋FeS(s)CuS(s)＋Fe2＋(aq)，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）)＝eq\f(6.3×10－18,6.3×10－36)＝1×1018＞105，故该转化能完全进行。3．BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？提示：原因是BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸)，反应原理为BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))(aq)、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2H＋=CO2↑＋H2O。胃酸消耗COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，使溶液中c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))降低，BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，c(Ba2＋)增大，引起人体重金属中毒。4．要将等体积的4×10－3mol·L－1的AgNO3溶液和4×10－3mol·L－1的K2CrO4溶液混合，是否能析出Ag2CrO4沉淀？[已知Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12]提示：混合后c(Ag＋)＝c(CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝2×10－3mol·L－1，Q＝c2(Ag＋)·c(CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝(2×10－3)2×2×10－3＝8×10－9＞9.0×10－12，故有Ag2CrO4沉淀析出。1．Ksp的计算类型(1)已知Ksp求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝eq\r(a)mol·L－1。(2)已知Ksp、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0.1mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10amol·L－1(3)计算反应的平衡常数，如对于反应Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，Ksp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，Ksp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，而平衡常数K＝eq\f(c（Mn2＋）,c（Cu2＋）)＝eq\f(Ksp（MnS）,Ksp（CuS）)。(4)利用Ksp和Kw的关系计算溶液的pH①沉淀开始时pH的计算已知25℃时，Ksp[Cu(OH)2]＝2×10－20，计算向2mol·L－1CuSO4溶液中加入NaOH调节溶液pH是多少时，才开始生成Cu(OH)2沉淀。提示：Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×c2(OH－)＝2×10－20，解得c(OH－)＝10－10mol·L－1c(H＋)＝eq\f(Kw,c（OH－）)＝eq\f(1×10－14,10－10)mol·L－1＝10－4mol·L－1pH＝－lgc(H＋)＝－lg10－4＝4②沉淀完全时pH的计算已知25℃时，Ksp[Zn(OH)2]＝1.0×10－17，计算向0.1mol·L－1ZnCl2溶液中加入NaOH调节溶液pH是多少时，溶液中Zn2＋沉淀完全。提示：当溶液中c(Zn2＋)≤10－5mol·L－1时，可视为Zn2＋沉淀完全。Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)·c2(OH－)＝10－5·c2(OH－)＝1×10－17c(OH－)＝10－6mol·L－1c(H＋)＝eq\f(Kw,c（OH－）)＝eq\f(10－14,10－6)mol·L－1＝10－8mol·L－1pH＝－lgc(H＋)＝－lg10－8＝82．溶度积、溶解度和物质的量浓度之间的关系溶度积Ksp、溶解度S和饱和溶液的物质的量浓度c都可以用来衡量沉淀的溶解能力或溶解程度，它们彼此关联，可以互相换算。以CaCO3的溶解平衡为例：CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))(aq)，Ksp＝c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))，S是100g水中所溶解的CaCO3的质量。由于浓度很小，将溶液的密度近似为1g·cm－3。(1)已知Ksp，则c(Ca2＋)＝c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝eq\r(Ksp)mol·L－1，S＝eq\f(m（溶质）,m（溶剂）)×100g＝eq\f(c（Ca2＋）×0.1L×M（CaCO3）,100g－m（CaCO3）)×100g≈0.1L×c(Ca2＋)×M(CaCO3)＝10eq\r(Ksp)g(100g溶液中水的质量近似为100g)。(2)已知S，即已知100g水(0.1L)溶液中所含CaCO3的质量为Sg，那么c(Ca2＋)＝eq\f(\f(Sg,100g·mol－1),0.1L)＝eq\f(S,10)mol·L－1，Ksp＝eq\f(S2,100)。(3)已知c(Ca2＋)＝amol·L－1，则Ksp＝c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＝a2，1L溶液中含有amolCa2＋、amolCOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))，S＝eq\f(100ag,1000g)×100g＝10ag。[名师点拨](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xmol·L－1铬酸银(Ag2CrO4)溶液中c(Ag＋)是2xmol·L－1而不是xmol·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，因电解质类型(阴、阳离子数目比)的不同而相异。1．已有Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝5.4×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，浓度均为0.010mol·L－1，向该溶液中逐滴加入0.010mol·L－1AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为()A．Cl－、Br－、CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) B．Br－、Cl－、CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))C．CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、Br－、Cl－ D．Br－、CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、Cl－解析：选B当溶液中c(Cl－)为0.010mol·L－1时，产生沉淀AgCl时所需Ag＋的浓度为c(Ag＋)＝eq\f(Ksp（AgCl）,c（Cl－）)＝eq\f(1.56×10－10,0.01)mol·L－1＝1.56×10－8mol·L－1，同理含Br－溶液中所需c(Ag＋)＝eq\f(Ksp（AgBr）,c（Br－）)＝eq\f(5.4×10－13,0.01)mol·L－1＝5.4×10－11mol·L－1，含CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))溶液中所需c(Ag＋)＝eq\r(\f(Ksp（Ag2CrO4）,c（CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))）))＝eq\r(\f(9.0×10－12,0.01))mol·L－1＝3×10－5mol·L－1，c(Ag＋)越小，则越先生成沉淀，所以三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br－、Cl－、CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。2．若FeCl2与MgCl2混合液中c(Mg2＋)＝0.02mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5mol·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？[已知：FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24]________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(列式计算)。解析：先求出Fe3＋转化成FePO4沉淀完全时的c(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))，根据c(Fe3＋)·c(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))＝Ksp(FePO4)，可得c(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))＝eq\f(1.3×10－22,1.0×10－5)mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1。再将Q[Mg3(PO4)2]与Ksp[Mg3(PO4)2]进行比较，判断是否有Mg3(PO4)2沉淀生成；根据混合后，溶液中镁离子浓度为c(Mg2＋)＝0.01mol·L－1，c3(Mg2＋)·c2(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))＝0.013×(1.3×10－17)2≈1.7×10－40<Ksp[Mg3(PO4)2]，故没有磷酸镁沉淀生成。答案：Fe3＋恰好沉淀完全时，c(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))＝eq\f(1.3×10－22,1.0×10－5)mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1，则c3(Mg2＋)·c2(POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)))＝0.013×(1.3×10－17)2≈1.7×10－40<Ksp[Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀eq\a\vs4\al(分析与推理能力)1．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p和q分别为T1、T2温度下CdS在水中达到沉淀溶解平衡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，p点的饱和溶液的组成由p沿pq线向q方向移动提示：CdS在水中存在沉淀溶解平衡：CdS(s)Cd2＋(aq)＋S2－(aq)，其溶度积Ksp＝c(Cd2＋)·c(S2－)，在饱和溶液中，c(Cd2＋)＝c(S2－)，结合图像可以看出，图中p和q分别为T1、T2温度下CdS在水中达到沉淀溶解平衡，A正确；CdS的沉淀溶解平衡中的溶度积受温度影响，m、n和p点对应的温度均为T1，则其溶度积相同，B正确；m点达到沉淀溶解平衡，向其中加入硫化钠固体后，平衡向逆反应方向移动，c(Cd2＋)减小，c(S2－)增大，溶液组成由m沿mpn线向p方向移动，C正确；从图像中可以看出，随着温度的升高，离子浓度增大，说明CdS(s)Cd2＋(aq)＋S2－(aq)为吸热过程，则温度降低时，q点对应饱和溶液的溶解度下降，溶液中的c(Cd2＋)与c(S2－)同时减小，会沿qp线向p点方向移动，D错误。2．已知p(Ba2＋)＝－lgc(Ba2＋)、p(X2－)＝－lgc(X2－)，常温下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解平衡曲线如图所示，下列叙述中正确的是()A．p(Ba2＋)＝a时，两种盐的饱和溶液中离子浓度c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＞c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))B．M点对应的溶液中Ba2＋、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))能形成BaCO3沉淀C．相同条件下，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))比COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))更易与Ba2＋结合形成沉淀D．BaSO4不可能转化为BaCO3提示：横纵坐标代表离子浓度的负对数，即横纵坐标数值越大，其离子浓度越小，根据溶度积的公式以及图像知，BaSO4的溶度积小于BaCO3的溶度积：Ksp(BaSO4)＜Ksp(BaCO3)，相同c(Ba2＋)时，c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＜c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))，故A错误；根据上述分析，M点中c(Ba2＋)·c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＜Ksp(BaCO3)，此时碳酸钡溶液为不饱和溶液，故B错误；因为Ksp(BaSO4)＜Ksp(BaCO3)，因此相同条件下，先产生硫酸钡沉淀，即相同条件下，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))比COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))更易与Ba2＋结合形成沉淀，故C正确；硫酸钡饱和溶液中加入Na2CO3溶液，当溶液中c(Ba2＋)·c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＞Ksp(BaCO3)时，有BaCO3沉淀析出，BaSO4可转化成BaCO3，故D错误。1．常规图像以CaSO4沉淀溶解平衡曲线为例。(1)a、c点在曲线上，a→c的变化为增大c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))，如加入Na2SO4固体，但Ksp不变。(2)b点在曲线的上方，Q>Ksp，将会有沉淀生成。(3)d点在曲线的下方，Q<Ksp，则为不饱和溶液，还能继续溶解CaSO4。2．对数图像pC图像是将溶液中某一微粒浓度[如c(A)]或某些微粒浓度的比值取负对数，即pC＝－lgc(A)，反映到图像中是c(A)越大，则pC越小。有三种碳酸盐的负对数图像如下。pM为阳离子浓度的负对数，pR为阴离子浓度的负对数。①直线AB上的点：c(M2＋)＝c(R2－)；②溶度积：CaSO4>CaCO3>MnCO3；③X点对CaCO3要析出沉淀，对CaSO4是不饱和溶液，能继续溶解CaSO4；④Y点：c(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))>c(Ca2＋)，二者的浓度积等于10－5；Z点：c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))<c(Mn2＋)，二者的浓度积等于10－10.6。1．一定温度下，AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)体系中，c(Ag＋)和c(Cl－)的关系如图所示。下列说法正确的是()A．a、b、c三点对应的Kw不相等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点方向变化解析：选C温度不变，水的离子积常数Kw不变，所以a、b、c三点对应的Kw相等，故A错误；c(Cl－)或c(Ag＋)越大抑制AgCl的溶解程度越大，使其溶解度降低，c点时c(Cl－)大，所以c点抑制AgCl的溶解程度大，即AgCl在c点的溶解度比b点的小，故B错误；AgCl溶于水形成的饱和溶液中有AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，所以c(Ag＋)＝c(Cl－)，故C正确；饱和溶液中加入AgNO3固体，则c(Ag＋)增大，由于Ksp＝c(Ag＋)·c(Cl－)，所以溶液中c(Cl－)减小，即c(Ag＋)沿曲线向a点方向变化，故D错误。2.某温度下，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．Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和C．加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点D．c、d两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等解析：选C由b、c两点对应数据可比较出Ksp[Fe(OH)3]与Ksp[Cu(OH)2]的大小，Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝c(Fe3＋)×(10－12.7)3，Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝c(Cu2＋)×(10－9.6)2，因c(Fe3＋)＝c(Cu2＋)，故Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Cu(OH)2]，A项正确；b、c两点分别处在两条沉淀溶解平衡曲线上，故两点均代表溶液达到饱和，B项正确；向溶液中加入NH4Cl固体，不会导致溶液中的c(OH－)增大，故不能使溶液由a点变到b点，C项错误；只要温度不发生改变，溶液中c(H＋)与c(OH－)的乘积(Kw)就不变，该题中温度条件不变，故c、d两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)的乘积相等，D项正确。3．常温下用Na2S沉淀Cu2＋、Mn2＋、Fe2＋、Zn2＋四种金属离子(M2＋)，所需S2－最低浓度的对数值lgc(S2－)与lgc(M2＋)的关系如图所示，下列说法正确的是()A．室温时向ZnS悬浊液中加入ZnSO4固体，Ksp(ZnS)将随之减小B．Na2S溶液中：c(OH－)<c(H＋)＋c(HS－)＋c(H2S)C．为除去MnCl2溶液中混有的少量CuCl2，可加入适量Na2S固体，充分搅拌后过滤D．向100mL浓度均为1×10－5mol·L－1的Fe2＋、Zn2＋混合溶液中逐滴加入1×10－4mol·L－1Na2S溶液，Fe2＋先沉淀，证明Ksp(FeS)<Ksp(ZnS)解析：选DKsp只与温度有关，温度不变，Ksp不变，故A项错误；根据质子守恒，Na2S溶液中存在：c(OH－)＝c(H＋)＋c(HS－)＋2c(H2S)，因此c(OH－)>c(H＋)＋c(HS－)＋c(H2S)，故B项错误；除杂时不能引入新的杂质，加入Na2S固体，引入了Na＋，故C项错误；FeS、ZnS属于同类型沉淀，且Fe2＋、Zn2＋的起始浓度相等，加入Na2S溶液，Fe2＋先沉淀，说明Ksp(FeS)<Ksp(ZnS)，[分级训练·课课过关]____________________________________________________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溶解平衡B．难溶电解质在溶液中只存在溶解平衡，不存在电离平衡C．溶解平衡只能通过电解质溶于水时建立D．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解析：选D无论难溶电解质还是易溶电解质都存在沉淀溶解平衡，只要电解质在溶液中溶解的速率等于沉淀的速率，就达到了沉淀溶解平衡状态，故A错误；难溶电解质在溶液中存在水的电离平衡，故B错误；电解质溶于其他溶剂时，也能建立溶解平衡，故C错误；达到沉淀溶解平衡时，溶解的速率和沉淀的速率相等，故D正确。2．将1.5mL0.1mol·L－1Na2SO4溶液和1.0mL0.1mol·L－1BaCl2溶液混合得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c。下列分析不合理的是()A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(aq)B．若向滤液b中滴加0.01mol·L－1Na2SO4溶液，无明显现象C．若向滤液b中滴加0.01mol·L－1BaCl2溶液，会出现白色沉淀D．若向滤液b中滴加0.01mol·L－1AgNO3溶液，无明显现象解析：选D1.5mL0.1mol·L－1Na2SO4溶液和1.0mL0.1mol·L－1BaCl2溶液混合，发生反应：Na2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2NaCl，反应完成后，Na2SO4有剩余。浊液a为BaSO4的悬浊液，所以存在BaSO4的沉淀溶解平衡：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(aq)，A合理；滤液b为NaCl、Na2SO4的混合溶液，若滴加0.01mol·L－1Na2SO4溶液，没有反应发生，所以无明显现象，B合理；若向滤液b中滴加0.01mol·L－1BaCl2溶液，则BaCl2与过量的Na2SO4会发生反应，生成BaSO4白色沉淀，C合理；若向滤液b中滴加0.01mol·L－1AgNO3溶液，NaCl、Na2SO4都会与其发生反应，生成AgCl、Ag2SO4白色沉淀，D不合理。3．欲使Mg(OH)2的溶解平衡向沉淀溶解的方向移动，可采用的方法是()A．增大pH