【知识解析】沉淀溶解平衡的应用-“江南联赛”一等奖

沉淀的溶解（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，如果能设法不断地移去平衡体系中的相应离子，使得Q＜Ksp，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。沉淀的溶解（2）实例：医疗上选用BaSO4而不是BaCO3作为钡餐的原因物质沉淀溶解平衡Ksp（25℃）BaSO41.1×10－10mol2·L－2BaCO35.1×10－9mol2·L－2沉淀的溶解原因分析续表SO42－是强酸的酸根离子，在溶液中难以与H＋结合成硫酸分子，胃液中高浓度的H＋对BaSO4的沉淀溶解平衡基本没有影响，Ba2＋浓度可保持在安全浓度范围内，因此BaSO4可用作钡餐沉淀的溶解（3）沉淀溶解的方法酸溶解法＋CO2＋H2O加入酸，与沉淀溶解平衡体系中的相应离子反应，从而减小离子浓度，使平衡向沉淀溶解的方向移动。沉淀的溶解盐溶解法续表加入盐溶液，与沉淀溶解平衡体系中某种离子结合生成弱电解质，从而减小离子浓度，使平衡向沉淀溶解的方向移动。沉淀的溶解生成配合物法AgCl（s）Ag＋（aq）＋Cl－（aq）NH3·H2O［Ag（NH3）2］＋续表向难溶电解质的沉淀溶解平衡体系中加入某试剂，使溶液中某种离子因形成稳定配合物而使其浓度减小，从而使平衡向沉淀溶解的方向移动。如AgCl可溶于浓氨水中：沉淀的溶解氧化还原溶解法续表加入氧化剂或还原剂，通过发生氧化还原反应使某种离子的浓度减小，使平衡向沉淀溶解的方向移动。如有些金属硫化物（CuS、HgS等）不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，故将CuS投入稀HNO3中，由于S2－能被稀HNO3氧化，使平衡CuS（s）Cu2＋（aq）＋S2－（aq）向右移动，则CuS溶解，反应的化学方程式为3CuS＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋3S＋2NO↑＋4H2O沉淀的生成（1）沉淀的生成条件：Q＞Ksp（2）实例：误食可溶性钡盐［如BaCl2、Ba（NO3）2等］可用5％的Na2SO4溶液洗胃解毒物质服用后解毒原因BaCl2BaCl2===Ba2＋＋2Cl－Na2SO4Na2SO4溶液进入胃中后，由于Q（BaSO4）＝c（Ba2＋）·c（Na2SO4===2Na＋＋SO42－）＞Ksp（BaSO4）SO42－可与误食的Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，使

c（Ba2＋）降至安全范围内，从而达到解毒的目的沉淀的生成（3）沉淀生成的方法通过控制溶液的酸碱性，可以使某些金属阳离子转化为氢氧化物沉淀。加入适当沉淀剂，使某些金属阳离子转化为沉淀。如在工业废水处理过程中，以Na2S做沉淀剂，使废水中的某些金属离子如Cu2＋、Hg2＋等，生成极难溶的CuS、HgS等沉淀而除去，发生的反应为Cu2＋＋S2－===CuS↓，Hg2＋＋S2－===HgS↓调节pH法加沉淀剂法沉淀的生成续表同离子效应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氧化还原法改变某离子的存在形式，促使其转化为溶解度更小的难溶电解质，便于分离出来，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沉淀沉淀的生成名师提醒1．所选沉淀剂既要能除去溶液中指定的离子，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，如沉淀NaNO3溶液中的Ag＋，可用NaCl做沉淀剂。沉淀剂选择的注意事项2．溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀得越完全，如沉淀Ca2＋，可将其转化成CaCO3、CaSO4或CaC2O4沉淀，但这三种沉淀中CaC2O4的溶解度最小，因此，沉淀成CaC2O4时Ca2＋除去得最完全。沉淀的生成名师提醒3．要注意沉淀剂的电离程度，如欲使Mg2＋沉淀为Mg（OH）2，用NaOH做沉淀剂比用氨水的效果要好。沉淀剂选择的注意事项注意：加入过量沉淀剂可使被沉淀离子沉淀完全。化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，沉淀完全。沉淀的转化（1）教材P112观察·思考ZnS转化为CuS实验操作实验现象①在一支试管中加入2mL0.1mol·L－1ZnSO4溶液，再滴入适量1mol·L－1Na2S溶液，观察沉淀的生成；②静置后倾去上层清液，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次（目的是除去ZnS表面吸附的Zn2＋）；③向沉淀中滴加适量0.1mol·L－1CuSO4溶液，振摇试管操作①：滴入适量1mol·L－1Na2S溶液后，有白色ZnS沉淀产生；操作③：滴入0.1mol·L－1CuSO4溶液后，沉淀由白色变为黑色沉淀的转化现象分析实验结论续表操作①：加入1mol·L－1Na2S溶液后，Q（ZnS）＞Ksp（ZnS），生成白色ZnS沉淀；ZnS（s）Zn2＋（aq）＋S2－（aq）平衡正向移动Cu2＋（aq）CuS（s）操作③：转化的总反应为ZnS（s）＋Cu2＋（aq）===CuS（s）＋Zn2＋（aq）ZnS沉淀转化为CuS沉淀沉淀的转化（2）沉淀转化的实质与规律实质规律注意：当两种类型相同的难溶物的Ksp相差不大时，Ksp小的难溶物也能转化为Ksp大的难溶物。沉淀溶解平衡的移动③如果生成各种沉淀所需试剂的离子浓度相差较大，即可分步沉淀，达到离子分离的目的②当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需试剂的离子浓度越小的越先生成沉淀。①一般来说，溶解能力相对较强的沉淀容易转化为溶解能力相对较弱的沉淀。两种难溶物的溶解能力差别越大，这种转化的趋势就越大。沉淀的转化（3）沉淀转化的应用①在工业废水处理过程中，可用FeS等作为沉淀剂除去废水中的Cu2＋、Hg2＋、Pb2＋等重金属离子。沉淀转化的总反应：FeS（s）＋Hg2＋（aq）===HgS（s）＋Fe2＋（aq）FeS（s）＋Cu2＋（aq）===CuS（s）＋Fe2＋（aq）FeS（s）＋Pb2＋（aq）===PbS（s）＋Fe2＋（aq）沉淀的转化在工业生产和科学研究中，除FeS之外，难溶物Mns也可用作沉淀剂；常用的沉淀剂还有H2S、Na2S、NaHS、（NH4）2S等。②水垢中Mg（OH）2的生成天然水中含有的盐Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2、MgSO4、CaSO4、CaCl2、MgCl2等钙盐和镁盐沉淀的转化煮沸时的转化过程△△续表煮沸时Ca（HCO3）2

CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，Mg（HCO3）2

MgCO3↓＋CO2↑＋H2O；本质：Ksp［Mg（OH）2］远远小于Ksp（MgCO3）沉淀的转化水垢的主要成分去除方法及分析续表CaCO3、Mg（OH）2用食醋可除去水垢。典例详析例2－6（2021上海复旦大学附中质量检测）欲使Ca（OH）2悬浊液变澄清，可以选择加入的试剂是（）CA．CaCl2浓溶液B．NaOH浓溶液C．NH4Cl浓溶液D．MgCl2浓溶液典例详析典例详析例2－7（北京四中期中）向AgCl浊液中滴加浓氨水后，得到澄清溶液，向澄清溶液中滴加浓硝酸后又有沉淀生成。经查资料得知，Ag＋＋2NH3·H2O［Ag（NH3）2］＋＋2H2O。下列分析错误的是（）A．AgCl浊液中存在沉淀溶解平衡AgCl（s）Ag＋（aq）＋Cl－（aq）B．该实验可以证明NH3结合Ag＋的能力比Cl－强C．该实验表明实验室可用浓氨水洗涤银镜反应后的试管D．由资料信息可推知，滴加浓硝酸后生成的沉淀为AgClC典例详析解析：AgCl是难溶电解质，在AgCl浊液中存在沉淀溶解平衡，A项正确；Ag＋与NH3结合生成［Ag（NH3）2］＋，导致Ag＋浓度减小，促使沉淀溶解平衡AgCl（s）Ag＋（aq）＋Cl－（aq）正向移动，说明NH3结合Ag＋的能力比Cl－强，B项正确；银镜反应后的试管壁上是银单质，Ag＋能与浓氨水反应，银单质不能，C项错误；浓硝酸能中和NH3·H2O，c（NH3·H2O）减小，使Ag＋＋2NH3·H2O［Ag（NH3）2］＋＋2H2O平衡逆向移动，［Ag（NH3）2］＋转化成Ag＋，Ag＋与溶液中的Cl－结合生成沉淀，所以滴加浓硝酸后生成的沉淀为AgCl，D项正确。典例详析例2－8（2021北京清华大学附中期中）已知相同温度下，Fe（OH）3的溶解度小于Mg（OH）2的溶解度，且随pH的增大，

Fe（OH）3首先析出。为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3＋，可以在加热搅拌的条件下，

加入一种试剂，过滤后再加入适量盐酸，这种试剂不可以是（）A．NH3·H2O

B．MgOC．Mg（OH）2

D．MgCO3A典例详析典例详析例2－9向ZnSO4溶液中加入Na2S溶液时，有白色沉淀生成，然后向白色沉淀中滴加CuSO4溶液，发现沉淀变为黑色，则下列说法错误的是（）A．白色沉淀为ZnS，黑色沉淀为CuSB．上述现象说明ZnS的Ksp小于CuS的KspC．利用该原理可实现一种沉淀转化为另一种更难溶的沉淀D．该过程破坏了ZnS的沉淀溶解平衡B典例详析解析：Zn2＋与S2－反应生成ZnS，溶液中存在沉淀溶解平衡ZnS（s）Zn2＋（aq）＋S2－（aq），向白色沉淀中加入CuSO4溶液后，发生反应Cu2＋（aq）＋ZnS（s）===CuS（s）＋Zn2＋（aq），白色ZnS沉淀转化为黑色CuS沉淀，说明Ksp（CuS）＜Ksp（ZnS），B项错误。典例详析例2－10（2021安徽六安一中月考）工业上湿法炼锌的过程中，以ZnSO4为主要成分的浸出液中含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、Cl－等杂质，这些杂质不利于锌的电解，必须事先除去。现有下列试剂可供选择：①酸性KMnO4溶液

②NaOH溶液

③ZnO④H2O2

溶液

⑤Zn⑥Fe⑦AgNO3溶液

⑧Ag2SO4下列说法错误的是（）A．用酸性KMnO4溶液将Fe2＋氧化成Fe3＋，再转化为Fe（OH）3沉淀而除去B．用ZnO调节浸出液的酸碱性，可使某些离子形成氢氧化物沉淀典例详析例2－10（2021安徽六安一中月考）工业上湿法炼锌的过程中，以ZnSO4为主要成分的浸出液中含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、Cl－等杂质，这些杂质不利于锌的电解，必须事先除去。现有下列试剂可供选择：①酸性KMnO4溶液

②NaOH溶液

③ZnO④H2O2

溶液

⑤Zn⑥Fe⑦AgNO3溶液

⑧Ag2SO4下列说法错误的是（）C．在实际生产过程中，加入Ag2SO4除去Cl－，利用的是沉淀转化原理D．可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性A典例详析解析：Fe（OH）3比Fe（OH）2更难溶，故常先将Fe2＋氧化为Fe3＋，再转化为

Fe（OH）3沉淀而除去，但用酸性KMnO4溶液氧化Fe2＋时，会引入K＋、Mn2＋等杂质离子，这些离子在后续反应中难以除去，影响生产，A项错误。生产中应使用H2O2溶液氧化Fe2＋，然后加入ZnO或ZnCO3消耗浸出液中的H＋，调节浸出液的pH，使Fe3＋等杂质离子形成氢氧化物沉淀而除去，B、D项正确。AgCl比Ag2SO4更难溶，加入Ag2SO4除去Cl－利用的是沉淀转化原理，C项正确。典例详析例2－11（2021黑龙江哈尔滨师范大学附中期中）化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋，反应为Cu2＋（aq）＋

MnS（s）===Mn2＋（aq）＋CuS（s）。已知Ksp（MnS）＝2.5×10－13mol2·L－2，

Ksp（CuS）＝1.3×10－36mol2·L－2。下列叙述错误的是（）A．相同温度下，MnS的溶