第15讲沉淀溶解平衡-2023年新高二化学暑假课（人教版2019选择性必修1）（原卷版）

第15讲沉淀溶解平衡1．认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡，能通过实验证明难溶电解质沉淀溶解平衡的存在，进一步发展粒子观、平衡观。2．通过实验了解沉淀的生成、溶解与转化，能应用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化。3．学会通过比较Q与Ksp的大小判断难溶电解质的沉淀与溶解，学会从定量的角度分析沉淀的生成与转化。1．难溶电解质沉淀溶解平衡的原理。2．能运用溶度积常数进行简单计算。3．沉淀的溶解、生成和转化的本质。1．应用化学平衡理论解释沉淀的生成、溶解和转化。2．沉淀溶解平衡图像的判断。20℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：NaCl能不能和盐酸反应？______________________在NaCl饱和溶液中，加入浓盐酸。现象：产生___________。解释：在饱和NaCl溶液中存在溶解平衡：NaCl(s)Na＋＋Cl－，加入浓盐酸，增大了c(Cl－)，平衡向左移动，从而析出NaCl。可溶的电解质在溶液中存在溶解平衡，难溶电解质是否也存在溶解平衡呢？用药匙取少量Mg(OH)2固体粉末放入小烧杯中加约30mL蒸馏水搅拌，向悬浊液中滴加两滴酚酞试液。现象：溶液变成___________。解释：Mg(OH)2有少量溶解并电离出足以使酚酞变红的OH－，即悬浊液中存在以下平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋＋(aq)＋2OH－(aq)。思考：①请根据Mg(OH)2在水溶液中存在的下列可逆过程，叙述什么是沉淀溶解平衡状态？Mg(OH)2(s)eq\o(,\s\up8(溶解),\s\do7(沉淀))Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)②沉淀溶解平衡有哪些特点？③在一定温度下上述沉淀溶解平衡的平衡常数如何表达？一、难溶电解质的沉淀溶解平衡1．概念在一定温度下，当难溶电解质在水中形成___________溶液时，___________速率与___________速率相等，达到平衡状态。2．沉淀溶解平衡的建立3．沉淀溶解平衡方程式Mg(OH)2(s)Mg2＋＋(aq)＋2OH－(aq)沉淀、溶解之间这种动态平衡也决定了___________与___________的反应不能完全进行到底。一般情况下，当溶液中剩余离子的浓度小于___________mol·L－1时，化学上通常认为生成沉淀的反应进行完全了。已知沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋＋(aq)＋2OH－(aq)，勒夏特列原理也适用于沉淀溶解平衡，请分析当改变下列条件时，对该沉淀溶解平衡的影响，填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较)：条件改变移动方向c(Mg2＋)c(OH－)加少量水正向移动___________不变升温正向移动增大___________加MgCl2(s)逆向移动___________减小加盐酸正向移动增大___________加NaOH(s)逆向移动___________增大3．难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素内因难溶电解质___________的性质，即难溶电解质的溶解能力外因温度升温，大多数溶解平衡向___________移动，但Ca(OH)2升温向生成沉淀方向移动浓度加水稀释，平衡___________移动相同离子加入与难溶电解质含有相同离子的物质，平衡向___________移动反应离子加入能消耗难溶电解质中所含离子的物质，平衡向___________移动二、溶度积常数概念难溶电解质的沉淀溶解___________称为溶度积常数，简称__________，符号为__________意义Ksp的大小反映难溶电解质在水中的溶解能力表达式AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，Ksp＝___________。如：Mg(OH)2(s)Mg2＋＋(aq)＋2OH－(aq)Ksp＝___________影响因素溶度积Ksp值的大小只与难溶电解质本身的___________和___________有关应用定量判断给定条件下有无沉淀生成。Q：离子积对于AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)任意时刻Q＝cm(An＋)·cn(Bm－)。①Q＞Ksp，溶液__________，有__________析出，直至溶液__________，达到新的平衡。②Q＝Ksp，溶液___________，沉淀与溶解处于___________。③Q＜Ksp，溶液___________，___________析出，若加入___________难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。同类型的难溶电解质，在同温度下，Ksp越大，溶解度越大；不同类型的难溶电解质，应通过计算才能进行比较。当我们外出旅游，沉醉于秀美的湖光山色时，一定会惊叹大自然的鬼斧神工。石灰石岩层在经历了数万年的岁月侵蚀之后，会形成各种奇形异状的溶洞。你知道它是如何形成的吗？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）沉淀生成的应用在无机物的制备和提纯、___________等领域，常利用生成沉淀来达到___________或除去某些离子的目的。（3）方法与实例方法举例解释调节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沉淀除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至4左右Fe3＋与NH3·H2O反应生成Fe(OH)3沉淀沉淀剂法以Na2S等沉淀污水中的Hg2＋、Cu2＋等重金属离子Na2S与Cu2＋、Hg2＋反应生成沉淀Mg(OH)2沉淀溶解操作现象①浑浊②澄清理论分析2．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___________，如果能设法不断地移去平衡体系中的相应___________，使Q___________Ksp，平衡向___________的方向移动，就可以使沉淀溶解。（2）沉淀溶解的方法酸溶解法用___________溶解的难溶电解质有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。如CaCO3难溶于水，却易溶于___________，原因是：CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡为_________________________________，当加入盐酸后发生反应：_________________________________，___________降低，溶液中___________与___________的离子积Q(CaCO3)___________Ksp(CaCO3)，沉淀溶解平衡向___________方向移动。盐溶液溶解法Mg(OH)2难溶于水，能溶于盐酸、___________溶液中。溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为_________________________________。沉淀转化的过程探究（1）实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化实验操作实验现象有白色沉淀析出白色沉淀转化为黄色沉淀黄色沉淀转化为黑色沉淀化学方程式_________________________________实验结论：AgCl沉淀转化为___________沉淀，AgI沉淀又转化为___________沉淀，说明溶解度由小到大的顺序为___________。理论分析：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)Ksp＝1.8×10－10AgI(s)Ag＋(aq)＋I－(aq)Ksp＝8.5×10－17由Ksp值可看出AgI的溶解度远比AgCl小得多。当向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，___________导致AgCl溶解，AgI生成，离子方程式可表示为：I－(aq)＋AgCl(s)AgI(s)＋Cl－(aq)，K＝eq\f(c(Cl－),c(I－))＝___________＝eq\f(1.8×10－10,8.5×10－17)≈2.1×106＞1×105。反应向正方向进行完全，即AgCl可转化为AgI沉淀。（2）实验探究Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化实验操作实验现象产生白色沉淀白色沉淀转化为红褐色沉淀化学方程式____________________________________________实验结论：Mg(OH)2沉淀转化为Fe(OH)3沉淀，说明溶解度：Fe(OH)3___________Mg(OH)2。2．沉淀的转化实质沉淀的转化是指由一种难溶物转化为另一种难溶物的过程，其实质是沉淀溶解平衡的________条件两种沉淀的溶解度不同，溶解度小的沉淀可以转化为溶解度___________的沉淀，两者溶解度相差越大转化越容易。应用锅炉除水垢(含有CaSO4)CaSO4(s)eq\o(→,\s\up7(Na2CO3溶液))CaCO3(s)eq\o(→,\s\up7(加酸如盐酸))Ca2＋(aq)，反应为CaSO4＋Na2CO3CaCO3＋Na2SO4，_________________________________自然界中矿物的转化原生铜的硫化物eq\o(→,\s\up7(氧化、淋滤))CuSO4溶液eq\o(→,\s\up7(渗透、遇闪锌矿ZnS和方铅矿PbS))铜蓝(CuS)，反应为______________________，______________________工业废水处理____________________________________________考点一：难容电解质的溶解平衡例1．（2023·辽宁凌源市高二上学期11月月考）下列有关BaSO3沉淀溶解平衡的说法中错误的是A．BaSO3的溶度积常数表达式Ksp(BaSO3)＝c(Ba2＋)×c(SO2－)B．BaSO3难溶于水，溶液中没有Ba2＋和SO2－C．升高温度，BaSO3的溶解度增大D．向BaSO3悬浊液中加入Na2SO3固体，BaSO3溶解的量减少考点二：溶度积常数例2．（2022·山东烟台高二上学期期中）在t℃时，Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10mol2·L－2。下列说法错误的是A．a＝2×10－4B．向X点Ag2CrO4溶液中加入0.1mol·L－1AgNO3溶液，可使溶液由X点变为Y点C．t℃时，Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等D．向Ag2CrO4悬浊液中加入NaCl固体，可生成白色沉淀考点三：沉淀溶解平衡与实验探究例3．（2022·无锡模拟）取1mL0.1mol·L－1AgNO3溶液进行如下实验(实验中所用试剂浓度均为0.1mol·L－1)，下列说法不正确的是A．实验①白色沉淀是难溶的AgClB．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更难溶考点四：沉淀溶解平衡图像例4．（2023·河北邯郸高二上学期期末）常温时，三种金属硫化物在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知pA＝－lgc(A)。下列说法正确的是A．常温下，三种物质中CuS的溶解度最小B．常温下，Ksp(MnS)＝10－30C．加热可使b点移动到a点D．若要除去ZnCl2溶液中混有的少量MnCl2，则可加入CuS固体1．（2022·河北保定模拟）在一定温度下，当过量的Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡时：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，要使Mg(OH)2固体增加，c(OH－)增加，可采取的措施是A．加适量的水 B．通入少量HCl气体C．加少量NaOH固体 D．加少量MgSO4固体2．（2022·首都师范大学附中模拟）25℃时，在含有大量PbI2的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)，加入KI固体，下列说法正确的是A．溶液中Pb2＋和I－的浓度都增大B．Ksp(PbI2)增大C．PbI2的沉淀溶解平衡向右移动D．溶液中c(Pb2＋)减小3．（2023·广西桂林市高二上学期期末）在自然界中，原生铜硫化物转变成CuSO4后遇到地壳深层的ZnS和PbS便慢慢转变为CuS。由此可知，下列物质中溶解度最小的是A．CuSO4 B．ZnS C．PbS D．CuS4．（2023·河北保定市高二上学期期中）现将某浓度的CaCl2溶液与2.0×10－3mol·L－1的Na2SO4溶液等体积混合，若要产生沉淀，则所用CaCl2溶液的浓度至少为(已知该温度下CaSO4的Ksp＝4.9×10－5)A．9.8×10－2mol·L－1 B．4.9×10－2mol·L－1C．2.0×10－3mol·L－1 D．1.0×10－3mol·L－15．（2022·湖南益阳市高二上学期期末）MgCO3是常用于治疗胃酸过多的药剂的主要成分之一、在实验室中，向含有MgCO3固体的悬浊液中滴加少许浓盐酸(忽略体积和温度变化)，下列数值变小的是A．c(H＋) B．c(CO2－) C．c(Mg2＋) D．Ksp(MgCO3)6．（2023·北京昌平区高二上学期期末）某同学探究MgCl2、CaCl2与饱和NaHCO3溶液的反应。实验I实验II无明显现象先产生白色沉淀，后产生无色气泡常温下：Ksp(MgCO3)＝6.82×10－6，Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9下列说法不正确的是A．实验II中产生的气体为CO2B．实验II证明CaCl2能促进NaHCO3的水解C．实验II反应后溶液的pH降低D．实验I、II现象不同的原因是Ksp(CaCO3)＜Ksp(MgCO3)，Ca2＋结合CO2－能力比Mg2＋强7．（2022·山东高二上学期12月月联合调研）已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9，Ksp(CaSO4)＝8.4×10－6。在CaSO4和CaCO3的悬浊混合液中，EQ\f(c(SO2－),c(CO2－))的值为A．EQ\f(1,3000) B．2.8 C．8.4 D．30008．（2023·北京清华附中高二上学期期末）某同学进行如下实验：下列说法不正确的是A．①中存在沉淀溶解平衡：BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO2－(aq)B．比较离子浓度大小：c(CO2－)：③＞①；c(Ba2＋)：③＞①C．③中存在水解平衡：CO2－＋H2OHCO－＋OH－D．综合上述实验现象，说明BaCO3能转化为BaSO41．（2022·辽宁丹东高二上学期期末）在T1、T2温度下，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示(已知BaSO4在水中溶解时吸收热量)。下列说法正确的是A．加入BaCl2固体，可使a点变成c点 B．升高温度，可使b点变成c点C．c点时，在T1温度下有固体析出 D．a点的Ksp大于5.0×10－92．（2022·江苏徐州市高二下学期期中）一种以烟气中CO2制取轻质CaCO3的流程如下：已知Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9且c(Ca2＋)＜10－5mol·L－1时视为沉淀完全。下列说法错误的是A．“反应I”中增大氨水浓度能提高烟气中CO2去除率B．“反应II”中溶液的导电能力随石灰乳的加入快速上升C．若测得“滤液”中c(CO2－)＝10－2mol·L－1时，则Ca2＋沉淀完全D．所得“滤液”可转移到“反应I”中循环利用3．（2022·山东日照高二上学期期中）下列有关沉淀溶解平衡说法错误的是A．用稀硫酸洗涤BaSO4沉淀，可以减少BaSO4溶解损失B．牙膏中添加NaF，可将Ca5(PO4)3OH转化为更难溶的Ca5(PO4)3F抵抗酸的侵蚀C．25℃时，向含有AgCl固体的AgCl饱和溶液中加入少量稀盐酸，则AgCl的溶解度不变D．已知25℃时，AgCl和砖红色沉淀Ag2CrO4的Ksp分别为1.8×10－10和2.0×10－12，则用AgNO3标准溶液滴定Cl－时，可采用K2CrO4为指示剂4．（2023·北京延庆区高二上学期期末）小组同学用以下流程去除粗盐水中的SO2－、Ca2＋、Mg2＋，获得了精制盐水。已知：ⅰ．物质BaSO4BaCO3CaCO3Mg(OH)2Ksp(25℃)1.1×10－102.6×10－93.4×10－95.6×10－12ⅱ．粗盐水中c(SO2－)＞c(Ca2＋)下列说法不正确的是A．①反应为：BaCO3＋SO2－BaSO4＋CO2－B．②中当溶液pH＝11时，Mg2＋已沉淀完全(即浓度小于10－5mol·L－1)C．③的滤渣中除泥沙外，还有BaSO4、CaCO3、Mg(OH)2、BaCO3等物质D．④中用稀盐酸调溶液pH为中性或微酸性，以除去OH－、CO2－5．（2023·山东枣庄市高二上学期期末）已知pAg＋＝−lgc(Ag＋)，pX−＝−lgc(X−)。某温度下，AgBr、AgCl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．a和c两点的Kw相同B．Ksp(AgCl)＝1.0×10−14mol2·L−2C．向饱和AgCl溶液中加入NaCl固体，可使a点变到d点D．AgCl(s)＋Br－(aq)AgBr(s)＋Cl－(aq)平衡常数K＝Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)6．（2023·辽宁鞍山市高二上学期第三次月考）室温时，CaCO3在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知CaCO3的溶度积(室温)2.8×10－9，下列说法中不正确的是A．x的数值为2×10－5 B．c点时有CaCO3生成C．加入蒸馏水可使溶液由d点变成a点 D．b点与d点对应的溶度积相等7．（2023·北京平谷区高二上学期期末）某小组同学进行如下实验探究：下列分析正确的是A．实验②、③黄色沉淀中均不含AgClB．实验③证明浊液a中存在AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)C．实验②和③的反应可用相同的离子方程式表示D．实验②的黄色沉淀中再滴加几滴0.1mol·L－1的NaCl溶液后，可转变为白色8．（2023·北京朝阳区高二上学期期末）以石灰石矿(主要成分为CaCO3，含少量MgCO3、Fe2O3、SiO2等)为原料制备高纯轻质碳酸钙的一种工艺流程如下。已知：固体B中含有SiO2、Fe2O3、MgO及Mg(OH)2。下列说法不正确的是A．过程Ⅱ中，NH4Cl溶液浸出Ca2＋而非Mg2＋是因为Ksp[Ca(OH)2]＞Ksp[Mg(OH)2]B．过程Ⅲ中，反应的离子方程式为Ca2＋＋2NH3·H2O＋CO2CaCO3↓＋H2O＋2NHeq\o\al(＋,4)C．过程Ⅱ和过程Ⅲ的操作均应在较高温度下进行D．整个流程中，“变废为宝、循环利用”的物质是CO2、NH4Cl9．（2022·广东汕尾高二上学期期末）常温下，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(FeS)＝6.4×10－18，其中FeS为黑色晶体，ZnS是一种白色颜料的组成成分。下列说法不正确的是A．向FeS悬浊液中通入少量HCl，Ksp(FeS)不变B．向物质的量浓度