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第3节 沉淀溶解平衡
学业基础
核心素养
当堂评价
核心微网络
素养新目标
1. 知道沉淀溶解平衡的概念及其影响因素。
2．明确溶度积和浓度商的关系，并由此学会判断反应进行的方向。
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．学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题。
学业基础
一、沉淀溶解平衡
1．实验探究
在装有少量难溶的PbI2黄色固体的试管中，加入约3 mL蒸馏水，充分振荡后静置。
(1)若在上层清液中滴加浓的KI溶液，观察到的现象是______________________。
(2)由上述实验得出的结论是____________________________________。
2．概念
在一定温度下，沉淀_________的速率等于________________的速率，固体的质量和溶液中各离子的浓度________的状态叫作沉淀溶解平衡。
3．表示方法
PbI2沉淀溶解平衡可表示为PbI2(s) Pb2＋(aq)＋2I－(aq)。
上层清液中出现黄色沉淀
原上层清液中含有Pb2＋，PbI2在水中存在溶解平衡
溶解成离子
离子重新结合成沉淀
保持不变
状元随笔 固体物质的溶解度(S)与溶解性的关系
(1)“不溶”是相对的，溶解是绝对的。
(2)溶液中残留的离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，沉淀完全。
溶解性 难溶 微溶 可溶 易溶
S的范围 S<0.01 g 0.01 g10 g
二、溶度积
1．概念
在一定温度下，沉淀达到溶解平衡后的溶液为________溶液，其离子浓度______________，溶液中各离子浓度幂之积为常数，叫作__________或________，用________表示。
2．表达式
(1)AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
Ksp＝____________________；
饱和
不再发生变化
溶度积常数
溶度积
Ksp
c平(Ag＋)c平(Cl－)
(2)Fe(OH)3(s) Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)
Ksp＝_________________________；
(3)AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)
Ksp＝_________________________。
3．影响因素
溶度积常数只与______________________有关，与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
(OH－)
(An＋)(Bm－)
难溶电解质的性质和温度
状元随笔 (1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
(2)同温条件时，对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知，溶解能力：。
(3)不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如(25 ℃)：AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，Ksp＝1.8×10－10 mol2·L－2，Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，Ksp＝5.6×10－12 mol3·L－3，虽然的Ksp较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。
三、沉淀溶解平衡的应用
1．沉淀的溶解与生成
(1)溶度积规则(浓度商Q与Ksp的关系)
Q________Ksp 溶液中的离子生成沉淀，直至平衡。
Q________Ksp 沉淀溶解与离子生成沉淀处于平衡状态。
Q________Ksp 若体系中有足量固体，则固体溶解，直至平衡。
>
＝
<
(2)应用
①作“钡餐”用________而不用BaCO3
②误服可溶性钡盐可用_____________溶液洗胃。
③石笋、钟乳石和石柱的形成，涉及的化学反应有
____________________________，_____________________________。
④珊瑚的形成_________________________________。
BaSO4
5%的Na2SO4
CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑
CaCO3＋CO2＋H2O
2．沉淀的转化
(1)ZnS沉淀转化为CuS沉淀
实验步骤
实验现象 ______________ ______________
离子反应 方程式 S2－(aq)＋Zn2＋(aq) ZnS↓ ZnS(s)＋Cu2＋(aq)===CuS(s)＋Zn2＋(aq)
实验结论 ____________的沉淀可以转化成____________的沉淀 有白色沉淀
有黑色沉淀
溶解能力小
溶解能力更小
(2)沉淀转化的应用
①工业废水处理
工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。用FeS除去Hg2＋的离子方程式：___________________________________________。
②水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，说明它形成的原因(用化学方程式表示)。
_____________________________________________________，
_____________________________________________________，
____________________________________________________。
FeS(s)＋Hg2＋(aq) HgS(s)＋Fe2＋(aq)
Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑
MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑
状元随笔 沉淀生成的方法
(1)加沉淀剂法：生成的沉淀越难溶，沉淀越完全，沉淀剂过量能使沉淀更完全。如除去溶液中Cu2＋、Hg2＋，可以用Na2S、H2S等作沉淀剂，使它们生成极难溶的CuS、HgS沉淀，然后除去。
(2)调节pH法：如工业原料氯化铵中含有杂质FeCl3，使其溶于水，再加入氨水调节pH至7～8，可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀。
(3)同离子效应法：增大溶解平衡中的离子浓度，使平衡向沉淀生成的方向移动。
(4)氧化还原法：改变某离子的存在形式，促使其转变为溶解度更小的难溶电解质便于分离出去，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。
【即学即练】
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)电解质的溶解开始后，只有电解质的溶解过程，没有电解质的析出过程。( )
(2)沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的各离子浓度相等，且保持不变。( )
×
×
解析：电解质溶解开始后，离子就已开始结合析出，只不过是析出速率小于溶解速率。
解析：沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等。
2．(双选)下列应用或现象主要体现的是沉淀溶解平衡原理的是( )
A．热纯碱溶液洗涤油污的能力强
B．误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒
C．溶洞的形成
D．泡沫灭火器灭火
答案：BC
解析：A项利用的是水解原理，D项利用两种离子水解的相互促进作用，B、C项体现的均是沉淀溶解平衡原理。
3．在含有Mg(OH)2沉淀的饱和溶液中加入固体NH4Cl后，则Mg(OH)2沉淀( )
A．溶解 B．增多
C．不变 D．无法判断
答案：A
解析：Mg(OH)2沉淀的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入NH4Cl固体后＋OH－===NH3·H2O，使c平(OH－)减小，平衡正向移动。
4．对于难溶盐MX，其饱和溶液中M＋、X－的物质的量浓度之间的关系类似于c平(H＋)·c平(OH－)＝Kw，存在等式c平(M＋)·c平(X－)＝Ksp。现将足量的AgCl分别加入下列物质中，溶解度由大到小的排列顺序是( )
①20 mL 0.01 mol·L－1 KCl溶液
②30 mL 0.02 mol·L－1 CaCl2溶液
③40 mL 0.03 mol·L－1 HCl溶液
④10 mL蒸馏水
⑤50 mL 0.05 mol·L－1 AgNO3溶液
A．①>②>③>④>⑤ B．④>①>③>②>⑤
C．⑤>④>②>①>③ D．④>③>⑤>②>①
答案：B
解析：AgCl的沉淀溶解平衡为AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，由于c平(Ag＋)·c平(Cl－)＝Ksp，c平(Cl－)或c平(Ag＋)越大，越能抑制AgCl的溶解，AgCl的溶解度越小。注意AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag＋或Cl－的浓度有关，而与溶液的体积无关。①中c平(Cl－)＝0.01 mol·L－1，②中c平(Cl－)＝0.04 mol·L－1，③中c平(Cl－)＝0.03 mol·L－1，④中无Cl－和Ag＋，⑤中c平(Ag＋)＝0.05 mol·L－1，Ag＋或Cl－浓度由小到大的顺序为④<①<③<②<⑤，故AgCl的溶解度由大到小的顺序为④>①>③>②>⑤。
5．(双选)已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10 mol2·L－2，Ksp(AgI)＝8.3×10－17 mol2·L－2。下列关于难溶物之间转化的说法中错误的是( )
A.AgCl不溶于水，不能转化为AgI
B．两种难溶物的Ksp相差越小，难溶物就越容易转化为更难溶的物质
C．AgI比AgCl更难溶于水，所以AgCl可以转化为AgI
D．常温下，要使AgCl在NaI溶液中转化为AgI，则NaI的浓度必须不低于×10－12 mol·L－1
答案：AB
解析：两种难溶物的Ksp相差越大，难溶物就越容易转化为更难溶的物质，B错误。Ksp(AgI)Ksp，故I－的浓度必须不低于 mol·L－1＝×10－12 mol·L－1，D正确。
6．某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高，为控制砷的排放，可采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表。请回答以下问题：
表1 几种盐的Ksp
难溶物 Ksp
Ca3(AsO4)2 6.8×10－19 mol5·L－5
CaSO4 9.1×10－6 mol2·L－2
FeAsO4 5.7×10－21 mol2·L－2
表2 工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物 H2SO4 As
废水浓度 29.4 g·L－1 1.6 g·L－1
排放标准 pH＝6～9 0.5 mg·L－1
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度为____ mol·L－1。
(2)若酸性废水中Fe3＋的浓度为1.0×10－4 mol·L－1，则c平)＝________ mol·L－1。
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(弱酸H3AsO3)不易沉降，可投入MnO2先将其氧化成五价砷(弱酸H3AsO4)，此时MnO2被还原为Mn2＋，该反应的离子方程式为____________________________________。
0.3
5.7×10－17
2H＋＋MnO2＋H3AsO3===H3AsO4＋Mn2＋＋H2O
解析：(1)由题意可得H2SO4的浓度为＝0.3 mol·L－1。
(2)c平)＝ mol·L－1＝5.7×10－17 mol·L－1。
(3)利用化合价升降原理配平相关方程式，即可得出离子方程式为2H＋＋MnO2＋H3AsO3===H3AsO4＋Mn2＋＋H2O。
(4)在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入生石灰调节pH到2，再投入生石灰将pH调节到8左右，使五价砷以Ca3(AsO4)2的形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为________。
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀，原因为_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
CaSO4
H3AsO4是弱酸，当溶液pH调节到8左右时，c平)增大，容易形成Ca3(AsO4)2沉淀或者pH增大，促进H3AsO4电离，c平)增大，Q＝)>Ksp[Ca3(AsO4)2]时才开始沉淀
解析：①由于H2SO4是强酸，废水中浓度较大，所以当pH＝2时，生成的沉淀为CaSO4。②H3AsO4为弱酸，当pH较小时，抑制了H3AsO4的电离，)较小，不易形成Ca3(AsO4)2沉淀，当pH≈8时的浓度增大，容易形成Ca3(AsO4)2沉淀。
③砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25 ℃)为Ka1＝5.6×10－3 mol·L－1，Ka2＝1.7×10－7 mol·L－1，Ka3＝，第三步电
离的平衡常数表达式为Ka3＝__________________，Na3AsO4第一步水解的离子方程式为H2＋OH－，该步水解的平衡常数(25 ℃)为________________。
2.5×10－3 mol·L－1
解析：③H3AsO4的第一步电离方程式为第三步电离方程式为，Ka3＝。第一步水解的平衡常数Kh1＝＝＝＝＝＝2.5×10－3 mol·L－1。
核心素养
目标一 沉淀溶解平衡的影响因素
例1 已知溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH<0，下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
①升高温度，平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大Ca2＋的浓度 ③除去氯化钠溶液中混有的少量Ca2＋，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液 ④恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高 ⑤给溶液加热，溶液的pH升高
⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加 ⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变
A．①⑥ B．①⑤⑥⑦ C．②③④⑥ D．①②⑥⑦
答案：A
解析：加入碳酸钠粉末会生成CaCO3，使Ca2＋浓度减小，②错误；加入氢氧化钠溶液会使平衡逆向移动，生成沉淀，但Ca(OH)2的溶度积较大，要除去Ca2＋，应把Ca2＋转化为更难溶的CaCO3，③错误；恒温下Ksp不变，加入CaO后，溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液，pH不变，④错误；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH降低，⑤错误；加入Na2CO3溶液，沉淀溶解平衡正向移动固体转化为CaCO3固体，固体质量增加，⑥正确；加入NaOH固体，平衡逆向移动，Ca(OH)2固体质量增加，⑦错误。
状元随笔 (1)加水稀释，沉淀溶解，再次平衡时，离子浓度不变。
(2)对于大部分物质而言，加热可促进溶解[Ca(OH)2除外]。
(3)加入能消耗沉淀溶解得到的离子的物质，可促使溶解平衡向溶解的方向移动。
[提升1] 锅炉长时间使用会生成水垢，已知水垢的主要成分为CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2。处理时可以先加入饱和Na2CO3溶液浸泡，再加入盐酸进行处理。下列说法不正确的是( )
A．加入饱和Na2CO3溶液浸泡，主要目的是除去水垢表面的油污，更有利于后续的操作
===CO3＋CO2＋H2O
O3
Na2CO3===CaCO3＋，使CaSO4大量转化为CaCO3，可以说明CaCO3溶解度更小
D．用盐酸处理时，发生反应：2H＋＋Mg(OH)2===Mg2＋＋2H2O、2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，水垢逐渐溶解
答案：A
解析：A错，加入饱和Na2CO3溶液浸泡，可使CaSO4转化为CaCO3，有利于后续操作，并不是为了除去油污；B对===CaCO3＋CO2＋H2O ΔH>0，该反应吸热，加热可以促进CaCO3沉淀形成；C对，一般来讲，溶解度较大的难溶电解质容易转化为溶解度较小的难溶电解质，加入饱和Na2CO3溶液时，CaSO4大量转化为CaCO3，可以说明CaCO3溶解度更小；D对，加入饱和Na2CO3溶液浸泡，可使CaSO4转化为CaCO3，再加盐酸，CaCO3与Mg(OH)2分别与HCl反应，沉淀溶解，除去水垢。
状元随笔 增大沉淀溶解程度的方法
(1)加水稀释，能增大沉淀的溶解，但此时各离子的浓度是减小的。
(2)对大多数物质而言，加热可促进其溶解，但也有些物质的溶解度随温度升高而降低。
(3)加入能消耗沉淀溶解得到的离子的物质，此时因溶解时产生的离子浓度减小而使平衡向溶解的方向移动。
(4)利用沉淀的转化，加入适当的物质生成与沉淀具有相同离子的溶解度更小的物质。
关键能力
1.实例分析
已知溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH>0，当改变反应条件时，其对溶解平衡的影响如下表所示：
条件改变 移动方向 c平(Mg2＋) c平(OH－)
加水 正向移动 不变 不变
升温 正向移动 增大 增大
加MgCl2(s) 逆向移动 增大 减小
加盐酸 正向移动 增大 减小
加NaOH(s) 逆向移动 减小 增大
2.反应条件对沉淀溶解平衡的影响
(1)温度：升高温度，多数溶解平衡向溶解方向移动；少数溶解平衡向生成沉淀方向移动，如的溶解平衡。
(2)浓度：加水稀释，溶解平衡向溶解方向移动。
(3)同离子：加入与难溶电解质构成中相同的离子，平衡向生成沉淀方向移动。
(4)反应离子：加入可与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解方向移动。
【提醒】 (1)电解质的溶解度大小与电解质的强弱没有关系，如BaSO4是强电解质却是难溶物。
(2)Ca(OH)2是微溶物，溶解度随温度的升高而减小。
目标二 溶度积及其应用
例 225 ℃时，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10 mol2·L－2，Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9 mol2·L－2。若溶液中某离子浓度小于等于1×10－5 mol·L－1，可视为该离子已沉淀完全，则在该温度下，下列说法不正确的是( )
A．Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，所以BaSO4比BaCO3溶解度更小
B．若误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的溶液，会引起Ba2＋中毒
C．向同浓度的Na2SO4和Na2CO3的混合液中滴加BaCl2溶液，BaSO4先析出
D．在将BaSO4固体溶于水所得的饱和溶液中)＝1.0×10－5 mol·L－1
答案：B
解析：A对，BaCO3与BaSO4组成形式相似，且Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，BaSO4比BaCO3溶解度更小；B错，若误饮c(Ba2＋)＝1×10－5 mol·L－1的溶液，钡离子浓度很小，不会引起钡离子中毒；C对，向同浓度的Na2SO4和Na2CO3的混合溶液中滴加BaCl2溶液，由于BaCO3与BaSO4组成形式相似，且Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，BaSO4开始沉淀时所需Ba2＋浓度更小，BaSO4先析出；D对，在将BaSO4固体溶于水所得的饱和溶液中，Q＝Ksp，则)＝c(Ba2＋)＝＝ mol·L－1≈1.0×10－5 mol·L－1。
状元随笔 (1)对于相同类型的难溶电解质，可利用Ksp直接判断难溶电解质的溶解能力或沉淀难易。
(2)利用溶度积(Ksp)计算溶液中离子的浓度
对于AmBn型的难溶电解质：
AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)
Ksp＝(Bm－)，c平(An＋)∶c平(Bm－)＝m∶n。
计算公式：c平(An＋)＝；c平()＝。
[提升2] 向AlCl3、FeCl2、FeCl3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，达到除去Fe2＋、Fe3＋的目的，
已知：
①Fe(OH)2为絮状，不易从溶液中除去；
②Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3沉淀生成与溶解的pH：
氢氧化物 溶液pH 开始沉淀 完全沉淀 沉淀开始溶解 沉淀完全溶解
Fe(OH)3 2.7 3.7 — —
Fe(OH)2 7.6 9.6 — —
Al(OH)3 3.3 5.2 7.8 12.8
以下推断正确的是( )
A.为了达到目的，首先应向溶液中加入过氧化氢溶液或氯水将Fe2＋氧化为Fe3＋
B．加入NaOH溶液，调节溶液的pH在9.6以上就能达到实验目的
C．本实验产生沉淀的顺序为→Fe(OH)2
D．实验中生成的Fe(OH)2沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
答案：A
解析：A对，根据三种离子形成氢氧化物沉淀时的pH分析，形成Fe(OH)2沉淀的pH较高，一般采用将Fe2＋氧化为Fe3＋，再形成Fe(OH)3沉淀除去Fe2＋和Fe3＋的方法，因此为了达到目的，首先应在溶液中加入过氧化氢溶液或氯水将Fe2＋氧化为Fe3＋；B错，实验的目的是除去Fe2＋、Fe3＋，同时要保留Al3＋，加入NaOH溶液，调节溶液的pH在9.6以上，此时Al3＋未完全转化为[Al(OH)4]－，除杂时会除去Fe2＋、Fe3＋和部分Al3＋，不符合除杂目的；C错，实验中先将Fe2＋转化为Fe3＋，故不会生成Fe(OH)2沉淀；D错，实验中先将Fe2＋转化为Fe3＋，调节pH使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀从而除杂，不再形成Fe(OH)2沉淀。
状元随笔 (1)分步沉淀法
例如：某温度下AgCl(s)、AgI(s)的Ksp如下表。
向浓度均为0.1 mol·L－1的KCl、KI(杂质)溶液中逐滴加入AgNO3溶液，会先生成AgI沉淀，后生成AgCl沉淀。如果控制好加入AgNO3溶液的浓度和体积，会使I－沉淀完全而Cl－不沉淀，达到除去I－的目的。
两种难溶电解质的Ksp之差越大，除杂越彻底。
难溶电解质 Ksp
AgCl 1.8×10－10 mol2·L－2
AgI 8.3×10－17 mol2·L－2
(2)沉淀转化法
例如：某温度下FeS(s)、PbS(s)的Ksp如下表。
向含Pb2＋的废水中加入适量FeS固体，搅拌，就能达到除去水中
Pb2＋的目的。
FeS(s)＋Pb2＋(aq)===PbS(s)＋Fe2＋(aq)
难溶电解质 Ksp
FeS 6.3×10－18 mol2·L－2
PbS 3.4×10－28 mol2·L－2
(3)控制溶液pH法
例如：某温度下，浓度均为0.1 mol·L－1的Fe3＋、Mg2＋生成氢氧化物的pH如下表。
向浓度均为0.1 mol·L－1的MgCl2、FeCl3(杂质)的溶液中逐滴加入NaOH溶液，首先生成Fe(OH)3沉淀，然后生成Mg(OH)2沉淀。如果控制好加入NaOH溶液的浓度和体积，会使Fe3＋沉淀完全而Mg2＋不沉淀，达到除去Fe3＋的目的。
项目 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH
Fe3＋ 约为2.7 约为3.7
Mg2＋ 约为9.5 —
关键能力
1.溶度积和浓度商的比较[以反应AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例]
项目 溶度积 浓度商
概念 沉淀溶解平衡常数 溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号 Ksp Q
表达式 Q(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度是任意时刻浓度
应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解： ①Q>Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出 ②Q＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态 ③Q(1)内因：难溶物质本身的性质，这是主要决定因素。
(2)外因
①浓度：加水稀释，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。
②温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解方向移动，Ksp增大。
③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物质或更难电离物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。
当堂评价
当堂评价——夯实·测控·演练
1．(双选)下列说法不正确的是( )
A．在一定温度下的AgCl水溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数
B．AgCl的Ksp＝1.8×10－10 mol2·L－2，在任何含AgCl固体的溶液中，c平(Ag＋)＝c平(Cl－)，且Ag＋和Cl－浓度的乘积等于1.8×10－10 mol2·L－2
C．温度一定时，在AgCl饱和溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数
D．向饱和AgCl溶液中加入盐酸，Ksp不变
答案：AB
2．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、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( )
、、、、F－
、F－、 D．F－、、
答案：C
3．(双选)化工生产中常用MnS作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Ksp比CuS的Ksp大
B．该反应达到平衡时c平(Mn2＋)＝c平(Cu2＋)
C．往平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c平(Mn2＋)变小
D．该反应的平衡常数K＝
答案：BC
解析：MnS和CuS是同类型物质，沉淀转化反应向溶度积更小的方向进行，因此Ksp(MnS)>Ksp(CuS)，A项正确；该反应达到平衡时c平(Mn2＋)、c平(Cu2＋)保持不变，但不一定相等，B项错误；往平衡体系中加入少量CuSO4固体后，平衡向正反应方向移动，c平(Mn2＋)变大，C项错误；该反应的平衡常数K＝＝＝，D项正确。
4．(双选)关于沉淀溶解平衡和溶度积常数，下列说法不正确的是( )
A．将饱和Na2SO4溶液加入饱和石灰水中，有白色沉淀产生，说明Ksp[Ca(OH)2]大于Ksp(CaSO4)
B．Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与溶液中的离子浓度无关
C．已知25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋ Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝4.0×104 mol－2·L2
D.已知25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12 mol3·L－3，在MgCl2溶液中加入氨水，测得混合液的pH＝11，则溶液中的c平(Mg2＋)为5.6×10－6 mol·L－1
答案：AC
5．已知p(Ba2＋)＝－lgc平(Ba2＋)、p(X2－)＝－lgc平(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平)>c平)
B．M点对应的溶液中Ba2＋、能形成BaCO3沉淀
C．相同条件下比更易与Ba2＋结合形成沉淀
D．BaSO4不可能转化为BaCO3
答案：C
解析：由图像可知当钡离子浓度相同时碳酸根离子浓度大于硫酸根离子浓度，A错误；M点在碳酸钡曲线的上方，浓度商小于碳酸钡的溶度积常数，对应的溶液中Ba2＋、不能形成BaCO3沉淀，B错误；根据图像可知碳酸钡的溶度积常数大于硫酸钡，所以相同条件下比更易与Ba2＋结合形成沉淀，C正确；只要溶液中浓度商大于溶度积常数就可以形成沉淀，所以BaSO4也能转化为BaCO3，D错误。
6．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度[S/mol·L－1]如图。
(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为____ (填序号)。
A．<1 B．4左右 C．>6
(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，______ (填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是
_____________________________。
Cu2＋
B
不能
Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小
解析：(1)据图知pH＝4～5时，Cu2＋开始形成沉淀Cu(OH)2，因此pH＝3时，主要以Cu2＋形式存在。(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，以保证Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋还未沉淀，据图知应控制溶液的pH为4左右。(3)据图知，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2＋。
(4)要使Cu(OH)2沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水，生成[Cu(NH3)4]2＋，写出反应的离子方程式：
_____________________________________________________。
(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：
某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，最适宜向此工业废水中加入过量的____ (填序号)除去它们。
A．NaOH B．FeS C．Na2S
物质 FeS MnS CuS PbS HgS ZnS
Ksp 6.3×10－18 2.5×10－13 1.3×10－36 3.4×10－28 6.4×10－53 1.6×10－24
===＋2OH－＋4H2O
B
解析： (4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。(5)因为在FeS、CuS、PbS、HgS四种硫化物中只有FeS的溶度积最大，且与其他三种物质的溶度积差别较大，因此利用沉淀的转化可除去废水中的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，且因FeS也难溶，不会引入新的杂质。
练后反思
(1)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作沉淀剂。
(2)溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，如沉淀Cu2＋，可将其转化成CuCO3、CuS或Cu(OH)2沉淀，但这三种沉淀中CuS的溶解度最小，因此，沉淀成CuS时Cu2＋除去得最完全。
(3)多种弱碱阳离子的混合溶液中的某种离子或某几种离子分离时，常通过控制溶液的pH使溶解度最小的物质最先沉淀除去，而被提纯的离子不能生成沉淀，还要注意除杂时不能引入新的杂质。第3节 沉淀溶解平衡
核心微网络
素养新目标
1.知道沉淀溶解平衡的概念及其影响因素。
2．明确溶度积和浓度商的关系，并由此学会判断反应进行的方向。
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．学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题。
学业基础——自学·思记·尝试
一、沉淀溶解平衡
1．实验探究
在装有少量难溶的PbI2黄色固体的试管中，加入约3 mL蒸馏水，充分振荡后静置。
(1)若在上层清液中滴加浓的KI溶液，观察到的现象是______________________________。
(2)由上述实验得出的结论是_____________________________________________
2．概念
在一定温度下，沉淀________的速率等于________的速率，固体的质量和溶液中各离子的浓度________的状态叫作沉淀溶解平衡。
3．表示方法
PbI2沉淀溶解平衡可表示为
PbI2(s) Pb2＋(aq)＋2I－(aq)。
状元随笔 固体物质的溶解度(S)与溶解性的关系
溶解性 难溶 微溶 可溶 易溶
S的范围 S<0.01 g 0.01 g10 g
(1)“不溶”是相对的，溶解是绝对的。
(2)溶液中残留的离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，沉淀完全。
二、溶度积
1．概念
在一定温度下，沉淀达到溶解平衡后的溶液为________溶液，其离子浓度________________，溶液中各离子浓度幂之积为常数，叫作________或________，用________表示。
2．表达式
(1)AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
Ksp＝
________________________________________________________________________；
(2)Fe(OH)3(s) Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)
Ksp＝
________________________________________________________________________；
(3)AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)
Ksp＝
________________________________________________________________________。
3．影响因素
溶度积常数只与______________________有关，与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
状元随笔 (1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
(2)同温条件时，对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强。如由Ksp数值可知，溶解能力：。
(3)不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。如(25 ℃)：AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，Ksp＝1.8×10－10 mol2·L－2，Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，Ksp＝5.6×10－12 mol3·L－3，虽然的Ksp较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。
三、沉淀溶解平衡的应用
1．沉淀的溶解与生成
(1)溶度积规则(浓度商Q与Ksp的关系)
Q________Ksp 溶液中的离子生成沉淀，直至平衡。
Q________Ksp 沉淀溶解与离子生成沉淀处于平衡状态。
Q________Ksp 若体系中有足量固体，则固体溶解，直至平衡。
(2)应用
①作“钡餐”用________而不用BaCO3
②误服可溶性钡盐可用__________________________________溶液洗胃。
③石笋、钟乳石和石柱的形成，涉及的化学反应有
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
④珊瑚的形成
________________________________________________________________________。
2．沉淀的转化
(1)ZnS沉淀转化为CuS沉淀
实验 步骤
实验 现象 ______________________ ______________________
离子 反应 方程式 S2－(aq)＋Zn2＋(aq) ZnS↓ ZnS(s)＋Cu2＋(aq)===CuS(s)＋Zn2＋(aq)
实验 结论 ________的沉淀可以转化成________的沉淀
(2)沉淀转化的应用
①工业废水处理
工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。用FeS除去Hg2＋的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②水垢的形成
硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，说明它形成的原因(用化学方程式表示)。
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
状元随笔 沉淀生成的方法
(1)加沉淀剂法：生成的沉淀越难溶，沉淀越完全，沉淀剂过量能使沉淀更完全。如除去溶液中Cu2＋、Hg2＋，可以用Na2S、H2S等作沉淀剂，使它们生成极难溶的CuS、HgS沉淀，然后除去。
(2)调节pH法：如工业原料氯化铵中含有杂质FeCl3，使其溶于水，再加入氨水调节pH至7～8，可使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀。
(3)同离子效应法：增大溶解平衡中的离子浓度，使平衡向沉淀生成的方向移动。
(4)氧化还原法：改变某离子的存在形式，促使其转变为溶解度更小的难溶电解质便于分离出去，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。
【即学即练】
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)电解质的溶解开始后，只有电解质的溶解过程，没有电解质的析出过程。( )
(2)沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的各离子浓度相等，且保持不变。( )
2．(双选)下列应用或现象主要体现的是沉淀溶解平衡原理的是( )
A．热纯碱溶液洗涤油污的能力强
B．误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒
C．溶洞的形成
D．泡沫灭火器灭火
3．在含有Mg(OH)2沉淀的饱和溶液中加入固体NH4Cl后，则Mg(OH)2沉淀( )
A．溶解 B．增多
C．不变 D．无法判断
4．对于难溶盐MX，其饱和溶液中M＋、X－的物质的量浓度之间的关系类似于c平(H＋)·c平(OH－)＝Kw，存在等式c平(M＋)·c平(X－)＝Ksp。现将足量的AgCl分别加入下列物质中，溶解度由大到小的排列顺序是( )
①20 mL 0.01 mol·L－1 KCl溶液
②30 mL 0.02 mol·L－1 CaCl2溶液
③40 mL 0.03 mol·L－1 HCl溶液
④10 mL蒸馏水
⑤50 mL 0.05 mol·L－1 AgNO3溶液
A．①>②>③>④>⑤B．④>①>③>②>⑤
C．⑤>④>②>①>③D．④>③>⑤>②>①
5．(双选)已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10 mol2·L－2，Ksp(AgI)＝8.3×10－17 mol2·L－2。下列关于难溶物之间转化的说法中错误的是( )
A.AgCl不溶于水，不能转化为AgI
B．两种难溶物的Ksp相差越小，难溶物就越容易转化为更难溶的物质
C．AgI比AgCl更难溶于水，所以AgCl可以转化为AgI
D．常温下，要使AgCl在NaI溶液中转化为AgI，则NaI的浓度必须不低于×10－12 mol·L－1
6．某硫酸工厂的酸性废水中砷(As)元素含量极高，为控制砷的排放，可采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表。请回答以下问题：
表1 几种盐的Ksp
难溶物 Ksp
Ca3(AsO4)2 6.8×10－19 mol5·L－5
CaSO4 9.1×10－6 mol2·L－2
FeAsO4 5.7×10－21 mol2·L－2
表2 工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物 H2SO4 As
废水浓度 29.4 g·L－1 1.6 g·L－1
排放标准 pH＝6～9 0.5 mg·L－1
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度为________ mol·L－1。
(2)若酸性废水中Fe3＋的浓度为1.0×10－4 mol·L－1，则c平)＝________ mol·L－1。
(3)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(弱酸H3AsO3)不易沉降，可投入MnO2先将其氧化成五价砷(弱酸H3AsO4)，此时MnO2被还原为Mn2＋，该反应的离子方程式为____________________________________。
(4)在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入生石灰调节pH到2，再投入生石灰将pH调节到8左右，使五价砷以Ca3(AsO4)2的形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为________________。
②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀，原因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③砷酸(H3AsO4)分步电离的平衡常数(25 ℃)为Ka1＝5.6×10－3 mol·L－1，Ka2＝1.7×10－7 mol·L－1，Ka3＝，第三步电离的平衡常数表达式为Ka3＝________，Na3AsO4第一步水解的离子方程式为H2＋OH－，该步水解的平衡常数(25 ℃)为________。
核心素养——合作·探究·分享
目标一 沉淀溶解平衡的影响因素
例1 已知溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH<0，下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
①升高温度，平衡逆向移动 ②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大Ca2＋的浓度 ③除去氯化钠溶液中混有的少量Ca2＋，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液 ④恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高 ⑤给溶液加热，溶液的pH升高
⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增加 ⑦向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变
A．①⑥B．①⑤⑥⑦
C．②③④⑥ D．①②⑥⑦
状元随笔 (1)加水稀释，沉淀溶解，再次平衡时，离子浓度不变。
(2)对于大部分物质而言，加热可促进溶解[Ca(OH)2除外]。
(3)加入能消耗沉淀溶解得到的离子的物质，可促使溶解平衡向溶解的方向移动。
[提升1] 锅炉长时间使用会生成水垢，已知水垢的主要成分为CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2。处理时可以先加入饱和Na2CO3溶液浸泡，再加入盐酸进行处理。下列说法不正确的是( )
A．加入饱和Na2CO3溶液浸泡，主要目的是除去水垢表面的油污，更有利于后续的操作
===CO3＋CO2＋H2OO3
Na2CO3===CaCO3＋，使CaSO4大量转化为CaCO3，可以说明CaCO3溶解度更小
D．用盐酸处理时，发生反应：2H＋＋Mg(OH)2===Mg2＋＋2H2O、2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，水垢逐渐溶解
状元随笔 增大沉淀溶解程度的方法
(1)加水稀释，能增大沉淀的溶解，但此时各离子的浓度是减小的。
(2)对大多数物质而言，加热可促进其溶解，但也有些物质的溶解度随温度升高而降低。
(3)加入能消耗沉淀溶解得到的离子的物质，此时因溶解时产生的离子浓度减小而使平衡向溶解的方向移动。
(4)利用沉淀的转化，加入适当的物质生成与沉淀具有相同离子的溶解度更小的物质。
关键能力
1.实例分析
已知溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH>0，当改变反应条件时，其对溶解平衡的影响如下表所示：
条件改变 移动方向 c平(Mg2＋) c平(OH－)
加水 正向移动 不变 不变
升温 正向移动 增大 增大
加MgCl2(s) 逆向移动 增大 减小
加盐酸 正向移动 增大 减小
加NaOH(s) 逆向移动 减小 增大
2.反应条件对沉淀溶解平衡的影响
(1)温度：升高温度，多数溶解平衡向溶解方向移动；少数溶解平衡向生成沉淀方向移动，如的溶解平衡。
(2)浓度：加水稀释，溶解平衡向溶解方向移动。
(3)同离子：加入与难溶电解质构成中相同的离子，平衡向生成沉淀方向移动。
(4)反应离子：加入可与难溶电解质溶解所得的离子反应的物质，溶解平衡向溶解方向移动。
【提醒】 (1)电解质的溶解度大小与电解质的强弱没有关系，如BaSO4是强电解质却是难溶物。
(2)Ca(OH)2是微溶物，溶解度随温度的升高而减小。
目标二 溶度积及其应用
例 225 ℃时，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10 mol2·L－2，Ksp(BaCO3)＝5.1×10－9 mol2·L－2。若溶液中某离子浓度小于等于1×10－5 mol·L－1，可视为该离子已沉淀完全，则在该温度下，下列说法不正确的是( )
A．Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，所以BaSO4比BaCO3溶解度更小
B．若误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的溶液，会引起Ba2＋中毒
C．向同浓度的Na2SO4和Na2CO3的混合液中滴加BaCl2溶液，BaSO4先析出
D．在将BaSO4固体溶于水所得的饱和溶液中)＝1.0×10－5 mol·L－1
状元随笔 (1)对于相同类型的难溶电解质，可利用Ksp直接判断难溶电解质的溶解能力或沉淀难易。
(2)利用溶度积(Ksp)计算溶液中离子的浓度
对于AmBn型的难溶电解质：
AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)
Ksp＝(Bm－)，c平(An＋)∶c平(Bm－)＝m∶n。
计算公式：c平(An＋)＝；c平()＝。
[提升2] 向AlCl3、FeCl2、FeCl3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，达到除去Fe2＋、Fe3＋的目的，以下推断正确的是( )
已知：
①Fe(OH)2为絮状，不易从溶液中除去；
②Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3沉淀生成与溶解的pH：
氢氧化物 溶液pH
开始沉淀 完全沉淀 沉淀开始溶解 沉淀完全溶解
Fe(OH)3 2.7 3.7 — —
Fe(OH)2 7.6 9.6 — —
Al(OH)3 3.3 5.2 7.8 12.8
A.为了达到目的，首先应向溶液中加入过氧化氢溶液或氯水将Fe2＋氧化为Fe3＋
B．加入NaOH溶液，调节溶液的pH在9.6以上就能达到实验目的
C．本实验产生沉淀的顺序为→Fe(OH)2
D．实验中生成的Fe(OH)2沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
状元随笔 (1)分步沉淀法
例如：某温度下AgCl(s)、AgI(s)的Ksp如下表。
难溶电解质 Ksp
AgCl 1.8×10－10 mol2·L－2
AgI 8.3×10－17 mol2·L－2
向浓度均为0.1 mol·L－1的KCl、KI(杂质)溶液中逐滴加入AgNO3溶液，会先生成AgI沉淀，后生成AgCl沉淀。如果控制好加入AgNO3溶液的浓度和体积，会使I－沉淀完全而Cl－不沉淀，达到除去I－的目的。
两种难溶电解质的Ksp之差越大，除杂越彻底。
(2)沉淀转化法
例如：某温度下FeS(s)、PbS(s)的Ksp如下表。
难溶电解质 Ksp
FeS 6.3×10－18 mol2·L－2
PbS 3.4×10－28 mol2·L－2
向含Pb2＋的废水中加入适量FeS固体，搅拌，就能达到除去水中Pb2＋的目的。
FeS(s)＋Pb2＋(aq)===PbS(s)＋Fe2＋(aq)
(3)控制溶液pH法
例如：某温度下，浓度均为0.1 mol·L－1的Fe3＋、Mg2＋生成氢氧化物的pH如下表。
项目 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH
Fe3＋ 约为2.7 约为3.7
Mg2＋ 约为9.5 —
向浓度均为0.1 mol·L－1的MgCl2、FeCl3(杂质)的溶液中逐滴加入NaOH溶液，首先生成Fe(OH)3沉淀，然后生成Mg(OH)2沉淀。如果控制好加入NaOH溶液的浓度和体积，会使Fe3＋沉淀完全而Mg2＋不沉淀，达到除去Fe3＋的目的。
关键能力
1.溶度积和浓度商的比较[以反应AmBn(s) mAn＋(aq)＋nBm－(aq)为例]
项目 溶度积 浓度商
概念 沉淀溶解平衡常数 溶液中有关离子浓度幂的乘积
符号 Ksp Q
表达式 Ksp(AmBn)＝(Bm－)，式中的浓度都是平衡浓度 Q(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的浓度是任意时刻浓度
应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解： ①Q>Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出 ②Q＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态 ③Q2.Ksp的影响因素
(1)内因：难溶物质本身的性质，这是主要决定因素。
(2)外因
①浓度：加水稀释，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。
②温度：绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程，升高温度，平衡向溶解方向移动，Ksp增大。
③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物质或更难电离物质或气体的离子时，平衡向溶解方向移动，但Ksp不变。
当堂评价——夯实·测控·演练
1．(双选)下列说法不正确的是( )
A．在一定温度下的AgCl水溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数
B．AgCl的Ksp＝1.8×10－10 mol2·L－2，在任何含AgCl固体的溶液中，c平(Ag＋)＝c平(Cl－)，且Ag＋和Cl－浓度的乘积等于1.8×10－10 mol2·L－2
C．温度一定时，在AgCl饱和溶液中，Ag＋和Cl－浓度的乘积是一个常数
D．向饱和AgCl溶液中加入盐酸，Ksp不变
2．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、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( )
、、、、F－
、F－、 D．F－、、
3．(双选)化工生产中常用MnS作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Ksp比CuS的Ksp大
B．该反应达到平衡时c平(Mn2＋)＝c平(Cu2＋)
C．往平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c平(Mn2＋)变小
D．该反应的平衡常数K＝
4．(双选)关于沉淀溶解平衡和溶度积常数，下列说法不正确的是( )
A．将饱和Na2SO4溶液加入饱和石灰水中，有白色沉淀产生，说明Ksp[Ca(OH)2]大于Ksp(CaSO4)
B．Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关，而与溶液中的离子浓度无关
C．已知25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋ Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝4.0×104 mol－2·L2
D.已知25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12 mol3·L－3，在MgCl2溶液中加入氨水，测得混合液的pH＝11，则溶液中的c平(Mg2＋)为5.6×10－6 mol·L－1
5．已知p(Ba2＋)＝－lgc平(Ba2＋)、p(X2－)＝－lgc平(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平)>c平)
B．M点对应的溶液中Ba2＋、能形成BaCO3沉淀
C．相同条件下比更易与Ba2＋结合形成沉淀
D．BaSO4不可能转化为BaCO3
6．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度[S/mol·L－1]如图。
(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是______________________。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH为________(填序号)。
A．<1 B．4左右 C．>6
(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是
________________________________________________________________________。
(4)要使Cu(OH)2沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水，生成[Cu(NH3)4]2＋，写出反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：
物质 FeS MnS CuS PbS HgS ZnS
Ksp 6.3×10－18 2.5×10－13 1.3×10－36 3.4×10－28 6.4×10－53 1.6×10－24
某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，最适宜向此工业废水中加入过量的________(填序号)除去它们。
A．NaOH B．FeS C．Na2S
练后反思
(1)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作沉淀剂。
(2)溶液中沉淀物的溶解度越小，离子沉淀越完全，如沉淀Cu2＋，可将其转化成CuCO3、CuS或Cu(OH)2沉淀，但这三种沉淀中CuS的溶解度最小，因此，沉淀成CuS时Cu2＋除去得最完全。
(3)多种弱碱阳离子的混合溶液中的某种离子或某几种离子分离时，常通过控制溶液的pH使溶解度最小的物质最先沉淀除去，而被提纯的离子不能生成沉淀，还要注意除杂时不能引入新的杂质。
第3章 物质在水溶液中的行为
第3节 沉淀溶解平衡
学 业 基 础
一、
1．(1)上层清液中出现黄色沉淀
(2)原上层清液中含有Pb2＋，PbI2在水中存在溶解平衡
2．溶解成离子 离子重新结合成沉淀 保持不变
二、
1．饱和 不再发生变化 溶度积常数 溶度积 Ksp
2．(1)c平(Ag＋)c平(Cl－)
(2)(OH－)
(An＋)(Bm－)
3．难溶电解质的性质和温度
三、
1．(1)> ＝ <
(2)①BaSO4 ②5%的Na2SO4 ③CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑ ④ CaCO3＋CO2＋H2O
2．(1)有白色沉淀 有黑色沉淀 溶解能力小 溶解能力更小
(2)①FeS(s)＋Hg2＋(aq) HgS(s)＋Fe2＋(aq)
②Mg(HCO3)2MgCO3↓＋H2O＋CO2↑
Ca(HCO3)2CaCO3↓＋H2O＋CO2↑
MgCO3＋H2OMg(OH)2↓＋CO2↑
【即学即练】
1．解析：(1)电解质溶解开始后，离子就已开始结合析出，只不过是析出速率小于溶解速率。(2)沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等。
答案：(1)× (2)×
2．解析：A项利用的是水解原理，D项利用两种离子水解的相互促进作用，B、C项体现的均是沉淀溶解平衡原理。
答案：BC
3．解析：Mg(OH)2沉淀的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入NH4Cl固体后＋OH－===NH3·H2O，使c平(OH－)减小，平衡正向移动。
答案：A
4．解析：AgCl的沉淀溶解平衡为AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，由于c平(Ag＋)·c平(Cl－)＝Ksp，c平(Cl－)或c平(Ag＋)越大，越能抑制AgCl的溶解，AgCl的溶解度越小。注意AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag＋或Cl－的浓度有关，而与溶液的体积无关。①中c平(Cl－)＝0.01 mol·L－1，②中c平(Cl－)＝0.04 mol·L－1，③中c平(Cl－)＝0.03 mol·L－1，④中无Cl－和Ag＋，⑤中c平(Ag＋)＝0.05 mol·L－1，Ag＋或Cl－浓度由小到大的顺序为④<①<③<②<⑤，故AgCl的溶解度由大到小的顺序为④>①>③>②>⑤。
答案：B
5．解析：两种难溶物的Ksp相差越大，难溶物就越容易转化为更难溶的物质，B错误。Ksp(AgI)Ksp，故I－的浓度必须不低于 mol·L－1＝×10－12 mol·L－1，D正确。
答案：AB
6．解析：③H3AsO4的第一步电离方程式为第三步电离方程式为，Ka3＝。第一步水解的平衡常数Kh1＝＝＝＝＝＝2.5×10－3 mol·L－1。
答案：(1)0.3 (2)5.7×10－17
(3)2H＋＋MnO2＋H3AsO3===H3AsO4＋Mn2＋＋H2O
(4)①CaSO4 ②H3AsO4是弱酸，当溶液pH调节到8左右时，c平)增大，容易形成Ca3(AsO4)2沉淀或者pH增大，促进H3AsO4电离，c平)增大，Q＝)>Ksp[Ca3(AsO4)2]时才开始沉淀
③ 2.5×10－3 mol·L－1
核 心 素 养
[例1] 解析：加入碳酸钠粉末会生成CaCO3，使Ca2＋浓度减小，②错误；加入氢氧化钠溶液会使平衡逆向移动，生成沉淀，但Ca(OH)2的溶度积较大，要除去Ca2＋，应把Ca2＋转化为更难溶的CaCO3，③错误；恒温下Ksp不变，加入CaO后，溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液，pH不变，④错误；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH降低，⑤错误；加入Na2CO3溶液，沉淀溶解平衡正向移动固体转化为CaCO3固体，固体质量增加，⑥正确；加入NaOH固体，平衡逆向移动，Ca(OH)2固体质量增加，⑦错误。
答案：A
[提升1] 解析：A错，加入饱和Na2CO3溶液浸泡，可使CaSO4转化为CaCO3，有利于后续操作，并不是为了除去油污；B对===CaCO3＋CO2＋H2O ΔH>0，该反应吸热，加热可以促进CaCO3沉淀形成；C对，一般来讲，溶解度较大的难溶电解质容易转化为溶解度较小的难溶电解质，加入饱和Na2CO3溶液时，CaSO4大量转化为CaCO3，可以说明CaCO3溶解度更小；D对，加入饱和Na2CO3溶液浸泡，可使CaSO4转化为CaCO3，再加盐酸，CaCO3与Mg(OH)2分别与HCl反应，沉淀溶解，除去水垢。
答案：A
[例2] 解析：A对，BaCO3与BaSO4组成形式相似，且Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，BaSO4比BaCO3溶解度更小；B错，若误饮c(Ba2＋)＝1×10－5 mol·L－1的溶液，钡离子浓度很小，不会引起钡离子中毒；C对，向同浓度的Na2SO4和Na2CO3的混合溶液中滴加BaCl2溶液，由于BaCO3与BaSO4组成形式相似，且Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，BaSO4开始沉淀时所需Ba2＋浓度更小，BaSO4先析出；D对，在将BaSO4固体溶于水所得的饱和溶液中，Q＝Ksp，则)＝c(Ba2＋)＝＝ mol·L－1≈1.0×10－5 mol·L－1。
答案：B
[提升2] 解析：A对，根据三种离子形成氢氧化物沉淀时的pH分析，形成Fe(OH)2沉淀的pH较高，一般采用将Fe2＋氧化为Fe3＋，再形成Fe(OH)3沉淀除去Fe2＋和Fe3＋的方法，因此为了达到目的，首先应在溶液中加入过氧化氢溶液或氯水将Fe2＋氧化为Fe3＋；B错，实验的目的是除去Fe2＋、Fe3＋，同时要保留Al3＋，加入NaOH溶液，调节溶液的pH在9.6以上，此时Al3＋未完全转化为[Al(OH)4]－，除杂时会除去Fe2＋、Fe3＋和部分Al3＋，不符合除杂目的；C错，实验中先将Fe2＋转化为Fe3＋，故不会生成Fe(OH)2沉淀；D错，实验中先将Fe2＋转化为Fe3＋，调节pH使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀从而除杂，不再形成Fe(OH)2沉淀。
答案：A
当 堂 评 价
1．答案：AB
2．答案：C
3．解析：MnS和CuS是同类型物质，沉淀转化反应向溶度积更小的方向进行，因此Ksp(MnS)>Ksp(CuS)，A项正确；该反应达到平衡时c平(Mn2＋)、c平(Cu2＋)保持不变，但不一定相等，B项错误；往平衡体系中加入少量CuSO4固体后，平衡向正反应方向移动，c平(Mn2＋)变大，C项错误；该反应的平衡常数K＝＝＝，D项正确。
答案：BC
4．答案：AC
5．解析：由图像可知当钡离子浓度相同时碳酸根离子浓度大于硫酸根离子浓度，A错误；M点在碳酸钡曲线的上方，浓度商小于碳酸钡的溶度积常数，对应的溶液中Ba2＋、不能形成BaCO3沉淀，B错误；根据图像可知碳酸钡的溶度积常数大于硫酸钡，所以相同条件下比更易与Ba2＋结合形成沉淀，C正确；只要溶液中浓度商大于溶度积常数就可以形成沉淀，所以BaSO4也能转化为BaCO3，D错误。
答案：C
6．解析：(1)据图知pH＝4～5时，Cu2＋开始形成沉淀Cu(OH)2，因此pH＝3时，主要以Cu2＋形式存在。(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，以保证Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋还未沉淀，据图知应控制溶液的pH为4左右。(3)据图知，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，无法通过调节溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2＋。(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。(5)因为在FeS、CuS、PbS、HgS四种硫化物中只有FeS的溶度积最大，且与其他三种物质的溶度积差别较大，因此利用沉淀的转化可除去废水中的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，且因FeS也难溶，不会引入新的杂质。
答案：(1)Cu2＋ (2)B (3)不能 Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小 ===＋2OH－＋4H2O (5)B
