第四单元 沉淀溶解平衡
基础过关练
题组一 沉淀的生成与溶解
1.在一定温度下,氯化银在水中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),若把AgCl分别放入①100 mL 0.1 mol/L NaNO3溶液中;②100 mL 0.1 mol/L NaCl溶液中;③100 mL 0.1 mol/L AlCl3溶液中;④100 mL 0.1 mol/L MgCl2溶液中,搅拌后在相同的温度下Ag+浓度由大到小的顺序是( )
A.①>②>④>③ B.②>①>④>③
C.④>③>②>① D.①>④>③>②
2.一定温度下,在氢氧化钡的悬浊液中,存在沉淀溶解平衡:Ba(OH)2(s) Ba2+(aq)+2OH-(aq)。向此悬浊液中加入少量的氧化钡粉末,下列叙述正确的是( )
A.溶液中氢氧根离子浓度增大
B.溶液中钡离子浓度减小
C.溶液中钡离子数目减少
D.pH减小
3.为使Fe3+、Fe2+较完全地形成氢氧化物沉淀,溶液的pH应分别在3.7、9.6左右。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe3+、Fe2+,为制得纯净的硫酸锌,应加入的试剂是( )
A.NaOH溶液 B.氨水
C.KMnO4、ZnCO3 D.H2O2、ZnO
题组二 沉淀的转化
4.三种难溶金属硫化物的溶度积常数(25 ℃):
化学式 FeS CuS MnS
溶度积 1.6×10-19 1.3×10-36 4.7×10-14
下列有关说法中正确的是( )
A.25 ℃时,CuS的溶解度大于MnS的溶解度
B.25 ℃时,饱和CuS溶液中,Cu2+的浓度为1.3×10-36 mol·L-1
C.因为H2SO4是强酸,所以反应CuSO4+H2S CuS↓+H2SO4不能发生
D.除去某溶液中的Cu2+,可以选用FeS作为沉淀剂
5.(经典题)为研究沉淀的生成及转化,同学们进行下图所示实验。
下列关于该实验的分析不正确的是( )
A.上述实验不能证明AgSCN向AgI沉淀转化反应的发生
B.①中产生白色沉淀的原因是c(Ag+)·c(SCN-)>Ksp(AgSCN)
C.①中存在平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq)
D.②中无明显变化是因为溶液中的c(SCN-)过低
6.(经典题)已知:常温下,Ksp(NiCO3)=1.6×10-7、Ksp(PbCO3)=1.6×10-13。向浓度均为0.1 mol/L的Ni(NO3)2和Pb(NO3)2混合溶液中逐滴加入Na2CO3溶液,下列说法不正确的是( )
A.常温下PbCO3的溶解度约为1.1×10-4 g
B.逐滴加入Na2CO3溶液,先生成PbCO3沉淀,后生成NiCO3沉淀
C.常温下NiCO3沉淀可转化为PbCO3沉淀
D.逐滴加入Na2CO3溶液,当两种沉淀共存时,溶液中c(Ni2+)∶c(Pb2+)=106∶1
题组三 溶度积常数与应用
7.某温度下向含AgCl固体的AgCl饱和溶液中加少量稀盐酸,下列说法正确的是( )
A.AgCl的溶解量、Ksp均减小
B.AgCl的溶解量、Ksp均不变
C.AgCl的溶解量减小、Ksp不变
D.AgCl的溶解量不变、Ksp减小
8.(经典题)已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-11, Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12,某溶液中含有Cl-、Br-、Cr,浓度均为0.010 mol/L,向该溶液中逐滴加入0.010 mol/L的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Cl-、Br-、Cr B.Cr、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、Cr D.Br-、Cr、Cl-
9.已知常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10, Ksp(AgI)=8.5×10-17,现有等体积的AgCl和AgI的饱和溶液的清液。下列说法错误的是( )
A.若向AgI清液中加入AgNO3固体,则溶液中c(Ag+)增大,Ksp(AgI) 不变
B.若将等体积的两饱和清液混合,向其中加入AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中≈4.7×10-7
C.若向2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液中滴加2滴0.1 mol/L AgNO3溶液,产生白色沉淀;再向其中滴加4滴0.1 mol/L的KI溶液,有黄色沉淀产生,则可验证Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
D.若将等体积的两饱和清液混合,再加入足量AgNO3固体,则AgCl和AgI都可沉淀,以AgI为主
10.在Cl-和Cr浓度都是0.100 mol·L-1的混合溶液中逐滴加入AgNO3溶液(忽略体积改变)时,AgCl和Ag2CrO4中 先沉淀,当Ag2CrO4开始沉淀时,溶液中c(Cl-)为 mol·L-1。[Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12]
11.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题:
(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤,若测得滤液中c(C)=10-3 mol·L-1,则Ca2+是否沉淀完全 (填“是”或“否”)。[已知c(Ca2+)≤10-5 mol·L-1时可视为沉淀完全;Ksp(CaCO3)=4.96×10-9]
(2)25 ℃时,Mg(OH)2饱和溶液 (填“能”或“不能”)使石蕊溶液变蓝色。{已知Ksp[Mg(OH)2]=4.0×10-12,lg5=0.7}
(3)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,该浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中为 。[已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10, Ksp(AgI)=8.5×10-17]
题组四 沉淀溶解平衡的应用
12.常温下,以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有杂质离子Cu2+、Pb2+、Cd2+,通过添加过量的难溶电解质MnS,可使这些金属离子形成硫化物沉淀然后过滤除去,下列说法正确的是( )
A.加入MnS后生成CuS的离子方程式是Cu2++S2- CuS↓
B.滤渣中含有四种难溶电解质
C.加入过量MnS的目的是使MnS与Cu2+、Pb2+、Cd2+的反应正向移动
D.若CuS比PbS的Ksp小,则Cu2+先于Pb2+沉淀
13.已知一些难溶物的溶度积常数如下表:
物质 FeS CuS PbS HgS
Ksp 1.6×10-19 1.3×10-36 9.0×10-29 6.4×10-53
物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Pb(OH)2 Hg(OH)2
Ksp 4.9×10-17 2.2×10-20 1×10-16 3.6×10-26
某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+,要除去这些重金属离子,最适宜向工业废水中加入过量的( )
A.NaOH B.FeS
C.Na2S D.KOH
14.粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2+。提纯时,为了除去Fe2+,常加入少量H2O2,然后加入少量碱至溶液pH=4,可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。下列说法不正确的是 ( )
A.溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4
B.加入H2O2,将Fe2+氧化:2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
C.由于CuSO4的催化作用,会使部分H2O2分解而损失
D.调溶液pH=4的依据是Cu(OH)2比Fe(OH)3更难溶
15.已知下表数据:
物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3
Ksp(25 ℃) 4.9×10-17 2.2×10-20 2.8×10-39
沉淀完全时 的pH范围 ≥9.6 ≥6.4 ≥3
对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的下列说法,正确的是( )
A.向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到的是蓝色沉淀
B.该溶液中c(S)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5∶4
C.向该溶液中加入适量氯水,调节pH为4~5后过滤,可获得纯净的CuSO4溶液
D.向该溶液中加入适量氨水,调节pH为9.6后过滤,将所得沉淀在空气中灼烧,可得等物质的量的CuO、FeO、Fe2O3三种固体的混合物
题组五 沉淀溶解平衡图像分析
16.AlPO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示(温度:T2>T1)。下列说法错误的是( )
A.AlPO4在b点对应的溶解度大于c点
B.AlPO4沉淀溶解是放热的过程
C.图中四个点的Ksp:a=c=d
D.T1温度下,在饱和溶液中加入AlCl3可使溶液由c点变到a点
17.一定温度下,向含Cu2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+四种金属离子(M2+)的溶液中滴加Na2S溶液,生成硫化物沉淀所需S2-浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)的关系如图所示。下列判断错误的是 ( )
A.Ksp(FeS)=1.0×10-20
B.向含等物质的量浓度的Fe2+、Cu2+稀溶液中滴加Na2S溶液,Cu2+先 沉淀
C.该温度下,a点相对于MnS是过饱和溶液
D.该温度下,a点相对于ZnS是过饱和溶液
能力提升练
题组一 溶度积常数的应用
1.室温下,将0.1 mol·L-1 AgNO3溶液和 0.1 mol·L-1 NaCl溶液等体积混合,一段时间后过滤,得滤液a和沉淀b。取等量的滤液a于两支试管中,分别滴加相同体积、浓度均为0.1 mol·L-1的Na2S溶液和Na2SO4溶液,前者出现浑浊,后者溶液仍澄清;再取少量的沉淀b,滴加几滴氨水,沉淀逐渐溶解。下列说法正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 Na2S溶液中存在:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
B.过滤后所得滤液中一定存在:c(Ag+)=
C.沉淀b中滴加氨水发生反应的离子方程式:Ag++2NH3·H2O [Ag(NH3)2]++2H2O
D.从实验现象可以得出该温度下Ksp(Ag2S)>Ksp(Ag2SO4)
2.工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS,含有FeS2等杂质)制备PbSO4晶体的工艺流程如图:
已知:PbCl2难溶于冷水,易溶于热水;PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbC(aq) ΔH>0;Ksp(PbSO4)=1.0×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×10-5。下列说法错误的是( )
A.“浸取”时的主要离子反应为MnO2+PbS+4H++2Cl- PbCl2+S+Mn2++2H2O
B.“滤渣2”的主要成分是Fe(OH)3
C.“沉降”时加入冰水,PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbC(aq)平衡左移,有利于PbCl2沉淀更完全
D.“沉淀转化”过程达平衡时,溶液中=1.6×103
3.镀镍废水中的Ni2+可用还原铁粉除去。25 ℃时,部分氢氧化物在废水中开始沉淀和沉淀完全的pH如表所示。
氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ni(OH)2
开始沉淀的pH 1.5 6.6 7.7
沉淀完全的pH 3.3 9.9 9.2
(1)还原铁粉的制备:向FeSO4溶液中加入NaBH4(其中H为-1价)可得还原铁粉,同时生成H3BO3和H2。理论上制备1 mol Fe,需NaBH4的物质的量为 mol。
(2)还原铁粉除镍:向废水中加入还原铁粉,可置换出镍。某小组通过实验研究废水中镍的去除效果。
①取五份废水样品各100 mL,加酸或碱调节其初始pH不等,再加入等量且过量的铁粉,充分反应后测得废水中镍含量随溶液初始pH(本题中均在常温下测得)的变化如图1所示。pH较小时,残留的镍含量较高,原因是 ;pH>6.6时,残留的镍含量随溶液初始pH增大而增多的原因是 。
②取100 mL废水样品,向其中加入适量铁粉,测得Fe(Ⅱ)含量和总铁含量变化如图2所示,Fe(Ⅱ)表示溶液及沉淀中+2价的铁元素,总铁表示溶液及沉淀中化合态的铁元素。40~60 min内,溶液pH约为 6.4,该时间段内引起Fe(Ⅱ)含量降低的反应的离子方程式为 。
图1
图2
③另取100 mL pH约为5.8的废水样品,加入FeCl3溶液,废水中镍含量也有明显降低,原因是 。
题组二 沉淀溶解平衡图像分析
4.在T ℃时,难溶物Ag2CrO4在水溶液中的溶解平衡曲线如下图所示,又知T ℃时AgCl的Ksp=1.8×10-10。下列说法错误的是( )
A.T ℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-11
B.T ℃时,Y点和Z点的Ag2CrO4的Ksp相等
C.T ℃时,X点的溶液不稳定,会自发转变到Z点
D.T ℃时,将0.01 mol·L-1的AgNO3溶液逐滴滴入20 mL 0.01 mol·L-1的KCl和0.01 mol·L-1的K2CrO4混合溶液中,Cl-先沉淀
5.(经典题)某温度下,向10 mL 0.1 mol/L CuCl2溶液中滴加0.1 mol/L的Na2S溶液,滴加过程中 -lgc(Cu2+)与Na2S溶液体积的关系如图所示。[已知:Ksp(ZnS)=3× 10-25,溶液混合后体积的变化忽略不计]
下列有关说法正确的是( )
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(HS-)+c(H2S)=c(OH-)
B.a、b、c三点对应的溶液中,水的电离程度最大的为b点
C.向100 mL Zn2+、Cu2+物质的量浓度均为0.1 mol/L的混合溶液中逐滴加入10-3 mol/L的Na2S溶液,Cu2+先沉淀
D.c点溶液中c(Cu2+)=10-34.4 mol/L
6.常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol/L的KCl、K2C2O4溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(Xa-表示Cl-或C2,不考虑C2的水解)。下列说法正确的是( )
A.Ksp(Ag2C2O4)的数量级为10-7
B.n点表示AgCl的不饱和溶液
C.向c(Cl-)=c(C2)的混合液中滴入AgNO3溶液时,先生成Ag2C2O4 沉淀
D.Ag2C2O4(s)+2Cl-(aq) 2AgCl(s)+C2(aq)的平衡常数为109.04
答案与分层梯度式解析
第四单元 沉淀溶解平衡
基础过关练
1.A AgCl在水中存在沉淀溶解平衡,相同的温度下,溶液中的c(Cl-)越大,c(Ag+)越小,由题意可知,溶液中c(Cl-)由大到小顺序为③>④>②>①,则溶液中c(Ag+)由大到小顺序为①>②>④>③,故选A。
2.C 反应后仍为Ba(OH)2饱和溶液,溶液中c(OH-)、c(Ba2+)不变,A、B项错误;加入氧化钡粉末,消耗水,溶液中Ba2+数目减少,C项正确;反应后仍为饱和溶液,溶液中c(OH-)不变,则c(H+)也不变,pH不变,D项错误。
3.D 为使Fe3+、Fe2+较完全地形成氢氧化物沉淀,溶液的pH应分别在3.7、9.6左右,所以要除去硫酸锌酸性溶液中含有的少量Fe3+、 Fe2+,应该把Fe2+氧化为Fe3+,H2O2是绿色氧化剂不会引入新的杂质,所以用H2O2把Fe2+氧化为Fe3+,再加入氧化锌调节溶液的pH,使Fe3+转化为沉淀除去。
4.D CuS的Ksp远小于MnS的Ksp,CuS的溶解度小于MnS的溶解度,A错误;CuS的Ksp=c(Cu2+)×c(S2-),则c(Cu2+)=×10-18 mol·L-1,B错误;CuS是难溶于水又难溶于强酸的固体,所以题述反应可以发生,C错误;CuS的Ksp较FeS更小,所以FeS可以转化为更难溶的CuS沉淀,D正确。
5.A AgNO3溶液中加入KSCN溶液,硝酸银过量,生成白色AgSCN沉淀,滴加硝酸铁溶液,试管②不变红,说明溶液中SCN-的浓度很小,加入 KI溶液,由于AgNO3过量,会产生黄色沉淀AgI,但试管③中溶液变红,说明发生反应:AgSCN+I- SCN-+AgI,试管②不变红,试管③变红,说明溶液中SCN-浓度增大,则AgSCN转化成了AgI,A项错误;Qc(浓度商)>Ksp时有沉淀生成,所以①中产生白色沉淀的原因是c(Ag+)· c(SCN-)>Ksp(AgSCN),B项正确;难溶固体存在沉淀溶解平衡,①中有 AgSCN固体,存在平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq),C项正确; Fe3+可与SCN-反应使溶液变红,②中无明显变化是因为溶液中SCN-的浓度过低,D项正确。
6.A 常温下,Ksp(PbCO3)=1.6×10-13,故c(Pb2+)=c(C)== 4.0×10-7 mol/L,PbCO3的溶解度约为≈ 1.1×10-5 g,A项错误;逐滴加入Na2CO3溶液时,Ksp(PbCO3)较小,故先生成PbCO3沉淀,后生成NiCO3沉淀,B项正确;Ksp(PbCO3)7.C 在含AgCl固体的AgCl饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),当加入少量稀盐酸时,c(Cl-)增大,平衡逆向移动,c(Ag+)减小,氯化银的溶解量减小;AgCl的Ksp只受温度影响,温度不变,AgCl的Ksp不变,C项正确。
8.C 浓度均为0.010 mol/L的Cl-、Br-、Cr,产生沉淀时,所需 c(Ag+)分别为 mol/L=1.8×10-8 mol/L、 mol/L=7.7× 10-9 mol/L, mol/L=3.0×10-5 mol/L;阴离子产生沉淀时,所需c(Ag+)越小,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-、Cr,C项正确。
9.D AgI的Ksp只与温度有关,温度不变,Ksp不变,因而向AgI的饱和溶液中加AgNO3,c(Ag+)增大,Ksp(AgI)不变,A项正确;AgI的溶度积小于AgCl,加入AgNO3溶液,AgI优先沉淀,当AgCl开始沉淀时,溶液中
===≈4.7×10-7解题技法,B项正确;Ag+少量、Cl-过量,先生成白色沉淀AgCl,然后白色的AgCl沉淀转化为黄色的AgI沉淀,说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),C项正确;饱和的AgCl溶液中: c(Ag+)=c(Cl-)= mol/L,饱和的AgI溶液中:c(Ag+)=c(I-)= mol/L,由于c(Cl-)远大于c(I-),若AgNO3固体足量,沉淀以AgCl为主,D项错误。
10.答案 AgCl 1.9×10-5
解析 AgCl开始沉淀所需c(Ag+)== mol·L-1=1.8× 10-9 mol·L-1,Ag2CrO4开始沉淀所需c(Ag+)== mol·L-1≈9.5×10-6 mol·L-1,因此AgCl先沉淀。当Ag2CrO4开始沉淀时:c(Ag+)≈9.5×10-6 mol·L-1,此时,c(Cl-)== mol·L-1≈1.9×10-5 mol·L-1。
11.答案 (1)是 (2)能 (3)4.7×10-7
解析 (1)根据Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·c(C)=4.96×10-9,得c(Ca2+)= mol·L-1=4.96×10-6 mol·L-1<10-5 mol·L-1,可视为沉淀完全。
(2)设Mg(OH)2饱和溶液中Mg2+的物质的量浓度为x mol·L-1,则4x3= 4.0×10-12,x=1.0×10-4,c(OH-)=2.0×10-4 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=5×10-11 mol·L-1,pH=-lg(5×10-11)=11-lg5=10.3,所以Mg(OH)2饱和溶液能使石蕊溶液变蓝色。
(3)当AgCl开始沉淀时,溶液中===≈4.7×10-7高频考点。
12.B 加入MnS后生成CuS的离子方程式是Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq),A项错误;滤渣中含有生成的CuS、PbS、CdS及过量的MnS四种难溶电解质,B项正确;通过添加过量的难溶电解质MnS,除去Cu2+、Pb2+、Cd2+,是利用CuS、PbS、CdS比MnS更难溶于水的原理进行沉淀的转化,C项错误;若CuS比PbS的Ksp小,则等浓度时Cu2+先于Pb2+沉淀,D项错误。
13.B 由Ksp数据可以看出,同一金属元素的硫化物比其氢氧化物更难溶,FeS本身难溶于水,Na2S可溶于水,若选用Na2S会引入杂质Na+,故选用FeS作为沉淀剂,B项正确。
14.D 为防止Cu2+水解,溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4,A项正确;H2O2具有强氧化性,能与Fe2+发生氧化还原反应,即2Fe2++ H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,B项正确;H2O2在CuSO4催化下可发生分解反应,C项正确;溶液pH=4时,Fe3+可水解生成Fe(OH)3而除去,即Fe(OH)3比Cu(OH)2更难溶,D项错误。
15.B 根据题表中Ksp及三种物质完全沉淀时的pH范围可知,向混合液中逐滴加入氢氧化钠溶液,铁离子优先反应生成氢氧化铁沉淀,所以应该最先看到红褐色沉淀,A错误;Cu2+、Fe2+、Fe3+在溶液中都会发生水解,则溶液中c(S)∶[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5∶4,B正确;加入适量氯水,Fe2+被氧化成Fe3+,Cl2被还原成Cl-,所以过滤后得到的溶液中不可能只含CuSO4一种溶质,C错误;由题表中数据可知,调节 pH为9.6后过滤,沉淀中含有Cu(OH)2、Fe(OH)2和Fe(OH)3,将沉淀在空气中灼烧,最终得到的是CuO和Fe2O3两种固体混合物,D错误。
16.B 由题图知,b点Ksp大于c点Ksp,则AlPO4在b点对应的溶解度大于c点,A项正确;升高温度,Ksp增大,则该沉淀溶解为吸热的过程,B项错误;由题图可知,四个点的Ksp:a=c=d17.C a点:c(Fe2+)=1.0×10-10 mol·L-1,c(S2-)=1.0×10-10 mol·L-1,则Ksp(FeS)=1.0×10-20,A正确;由题图知Ksp(CuS)=1.0×10-35, Ksp(CuS)能力提升练
1.B Na2S溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-),由物料守恒得:c(Na+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S),两式联立,可得: c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),A错误;过滤后所得滤液中一定存在: c(Ag+)=,B正确;沉淀b为氯化银,氯化银中滴加氨水会生成二氨合银离子,其离子方程式为:AgCl+2NH3·H2O [Ag(NH3)2]++ Cl-+2H2O,C错误;从实验现象可以得出Ksp(Ag2SO4)>Ksp(Ag2S),D错误。
2.A
“浸取”时盐酸、MnO2与PbS发生反应生成PbCl2和S、Mn2+和H2O,加入的NaCl可促进平衡PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbC(aq)正向移动,使更多的Pb元素存在于溶液中,离子方程式为:MnO2+PbS+4H++4Cl- PbC+S+Mn2++2H2O,A项错误;加入MnO调节溶液pH,使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀,“滤渣2”的主要成分是Fe(OH)3,B项正确;加入冰水使温度降低,PbCl2(s)+2Cl-(aq) PbC(aq)平衡逆向移动,即向着生成PbCl2沉淀的方向移动,C项正确;“沉淀转化”发生反应为:PbCl2(s)+S(aq) PbSO4(s)+2Cl-(aq),达平衡时,平衡常数K=====1.6×103,D项正确。
3.答案 (1)0.5 (2)①铁粉与H+反应 生成的Fe(OH)2覆盖在铁粉表面不利于Fe置换出Ni
②4Fe2++O2+10H2O 4Fe(OH)3↓+8H+
③生成的Fe(OH)3有吸附性
解析 (1)由题意知Fe元素的化合价降低2价,H元素的化合价升高1价,1 mol NaBH4失去4 mol电子,而生成1 mol Fe需得到2 mol电子,由得失电子守恒可知,制备1 mol Fe,需NaBH4的物质的量为 0.5 mol。(2)①pH较小时,溶液中氢离子与Fe反应生成氢气和亚铁离子,难发生Fe与Ni2+的置换反应,所以溶液中残留的镍含量较高; pH>6.6时,亚铁离子转化为Fe(OH)2,Fe(OH)2会覆盖在铁粉表面,阻碍铁粉与Ni2+的置换反应,所以溶液中残留的镍含量会增多。②40~ 60 min内,溶液pH约为6.4,Fe2+被空气中氧气氧化生成Fe(OH)3,反应的离子方程式为4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3↓+8H+。③pH约为5.8的废水样品,加入FeCl3溶液,Fe3+会水解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3有吸附性,能吸附Ni2+,所以废水中镍含量也有明显降低。
4.C 曲线上的点均处于沉淀溶解平衡状态,Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+Cr(aq),Ksp=c2(Ag+)·c(Cr)=(10-3)2×10-5=10-11,A项正确;温度一定,Ksp(Ag2CrO4)一定,B项正确;T ℃时,X点是过饱和溶液,变为饱和溶液的过程中,银离子与铬酸根离子浓度均减小,不会自发转变到Z点,C项错误;将AgNO3溶液逐滴滴入20 mL 0.01 mol·L-1 KCl和 0.01 mol·L-1 K2CrO4的混合溶液中,Ag2CrO4开始沉淀所需c(Ag+)= mol·L-1=10-4.5 mol·L-1,AgCl开始沉淀所需c(Ag+)= mol·L-1=1.8×10-8 mol·L-1,所以先析出AgCl,D项正确。
5.C Na2S溶液中质子守恒关系应为c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),A错误;a、c两点Cu2+、S2-的水解促进水的电离,b点可认为是NaCl溶液,水的电离没有被促进,水的电离程度最小,B错误;b点CuCl2和 Na2S恰好反应生成CuS沉淀,溶液中c(S2-)=c(Cu2+)=10-17.7 mol/L, Ksp(CuS)=c(S2-)×c(Cu2+)=10-17.7×10-17.7=10-35.4>Ksp(ZnS),所以等浓度时,Cu2+先沉淀,C正确;c点时溶质为NaCl和Na2S,其中c(S2-)= mol/L= mol/L,则此时c(Cu2+)=3×10-34.4 mol/L,D错误。
6.D 当lgc(C2)=-2.46时,c(C2)=10-2.46 mol/L,-lgc(Ag+)=4, c(Ag+)=10-4 mol/L,Ksp(Ag2C2O4)=c2(Ag+)·c(C2)=(10-4)2×10-2.46= 10-10.46,Ksp(Ag2C2O4)的数量级为10-11,A错误;AgCl曲线上各点表示饱和溶液,曲线下方各点表示过饱和溶液,曲线上方各点表示不饱和溶液,n点在AgCl曲线下方,表示过饱和溶液,B错误;根据题图知,当 c(Cl-)=c(C2),AgCl的纵坐标数值较大,则生成AgCl所需c(Ag+)较小,所以先生成AgCl沉淀,C错误;当lgc(Cl-)=-5.75时,c(Cl-)= 10-5.75 mol/L,-lgc(Ag+)=4,c(Ag+)=10-4 mol/L,Ksp(AgCl)=c(Ag+)· c(Cl-)=10-4×10-5.75=10-9.75,Ag2C2O4(s)+2Cl-(aq) 2AgCl(s)+ C2(aq)的平衡常数为===109.04,D正确。
2(共22张PPT)
1.验证难溶电解质的溶解性实验:将少量碘化铅(难溶于水)固体加入盛有水的烧杯中,从烧杯
中取2 mL上层清液于试管中,逐滴加入AgNO3溶液,产生黄色的AgI沉淀,说明PbI2在水中有极
少量的溶解。
2.在生成沉淀的溶液中存在沉淀溶解平衡,当溶解速率和沉淀速率相等时,体系中形成沉淀物
质的饱和溶液。
第四单元 沉淀溶解平衡
必备知识 清单破
知识点 1 难溶电解质的沉淀溶解平衡与影响因素
3.影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因:溶质本身的性质。
(2)外界条件改变对沉淀溶解平衡的影响
①温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动(加热
促进溶解)。
②浓度:加水稀释,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动(溶解的电解质增多)。
③同离子:加入与难溶电解质构成中相同的离子,平衡向生成沉淀的方向移动。
④其他离子:加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或气体的离子,平衡向溶解的方向移
动。
1.沉淀的生成
(1)调节pH法:如除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3+,可向溶液中加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3
等,调节溶液的pH至3~4,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。
(2)加沉淀剂法:除去污水中的Cu2+、Hg2+可用Na2S等作沉淀剂,这是分离、除去杂质常用的方
法;误食可溶性钡盐可用5.0% Na2SO4溶液解毒。
知识点 2 沉淀的生成与转化
2.沉淀的转化
(1)一般来说,溶解能力相对较强的物质容易转化为溶解能力相对较弱的物质。
①实验步骤:向2 mL氯化钠溶液中逐滴加入硝酸银溶液至Cl-沉淀完全,倒出试管中的上层清
液,再向试管中滴加碘化钾溶液,再倾倒出试管中的上层清液,向试管中滴加硫化钠溶液
②现象:先生成白色沉淀,然后白色沉淀转化为黄色沉淀,最后转化为黑色沉淀。发生反应的
化学方程式依次为NaCl+AgNO3 AgCl↓+NaNO3,AgCl+KI AgI+KCl,2AgI+Na2S
Ag2S+2NaI。
③结论:相同温度下,溶解能力的大小顺序为Ag2S④应用:锅炉水垢中含有CaSO4,可先用碳酸钠溶液处理转化为CaCO3,再用盐酸除去,反应的
化学方程式:CaSO4+Na2CO3 CaCO3+Na2SO4,CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑;在铜蓝
矿的形成过程中,CuSO4与ZnS、PbS反应转化为CuS。
(2)特殊情况下,溶解能力相对较弱的物质也能转化为溶解能力相对较强的物质。如在碘化
银沉淀中加入饱和的溴化钾溶液,会生成溴化银沉淀。在分析化学中常常先将难溶强酸盐转
化为难溶弱酸盐,然后用酸溶解,使阳离子进入溶液。重晶石(主要成分是BaSO4)是制备钡化
合物的重要原料,用饱和Na2CO3溶液处理,可将其转化为易溶于酸的BaCO3,离子方程式为
BaSO4(s)+C (aq) BaCO3(s)+S (aq)。
1.难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡常数称为溶度积常数(简称溶度积),用Ksp表示。
2.对沉淀溶解平衡:AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)·cn(Bm-),如Fe(OH)3的Ksp=c(Fe3+)·
c3(OH-)。
3.在一定温度下,Ksp为一常数,难溶电解质的Ksp的大小反映了其在水中的溶解能力。
4.Ksp大小与难溶电解质本身的性质和温度有关,与浓度无关。
5.溶度积规则
(1)Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
(2)Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
(3)Qc和。
知识点 3 溶度积常数
知识辨析
1.其他条件相同时,升高温度,沉淀溶解平衡会正向移动,难溶电解质的溶度积会增大。这种
说法对吗
2.向AgNO3溶液中滴加少量KBr溶液,生成浅黄色沉淀,再滴加NaCl溶液,出现白色沉淀,可证
明AgCl的溶度积小于AgBr。这种说法对吗
3.一个给定的沉淀溶解平衡,改变条件若平衡正向移动,则其溶度积一定增大。这种说法对
吗
4.通过煮沸、过滤的方法可除去NaCl溶液中的FeCl3杂质。这种说法对吗
一语破的
1.不对。大多数难溶电解质,升高温度,溶度积增大,但少数电解质升高温度,溶度积减小,即沉
淀溶解平衡会逆向移动,如氢氧化钙。
2.不对。由于生成AgBr实验中AgNO3过量,再加入NaCl溶液会生成AgCl沉淀,不能得出AgCl
的溶度积小于AgBr的溶度积的结论。
3.不对。溶度积大小只与温度有关,若改变的条件是温度,则溶度积会发生变化,若改变的是
其他条件,则溶度积不发生变化。
4.对。氯化铁在溶液中可水解,加热可促进水解,氯化氢挥发使其水解趋于完全,全部转化为
Fe(OH)3沉淀,过滤即可除去。
1.沉淀反应的应用
(1)沉淀的生成和溶解是两个方向相反的过程,控制离子浓度,可以使其向我们需要的方向转
化。
(2)利用生成沉淀的方法除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生,其次沉淀生成的
反应进行得越完全越好。
(3)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沉淀溶解平衡体系
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。如常用强酸溶解CaCO3、
FeS等难溶电解质。
关键能力 定点破
定点 1 沉淀溶解平衡在生产、生活中的应用
(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。
(2)溶液中沉淀物的溶解度越小,离子沉淀得越完全。如沉淀Cu2+时,可将其转化成CuS或
Cu(OH)2等沉淀,但CuS的溶解度更小,因此,转化成CuS时Cu2+除去得更完全。
(3)提纯多种弱碱阳离子的混合溶液中的某种离子,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。
2.沉淀剂选择的原则
典例 向锅炉中注入Na2CO3溶液,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3,再用盐酸除去。下列叙述正
确的是 ( )
A.温度升高,Na2CO3溶液中KW和c(H+)均会增大
B.CaSO4能转化为CaCO3,说明Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)
C.CaCO3溶于盐酸而CaSO4不溶,是因为硫酸酸性强于盐酸
D.沉淀转化的离子方程式为C (aq)+CaSO4(s) CaCO3(s)+S (aq)
D
思路点拨：增大c(C ),当溶液中c(C )与c(Ca2+)的乘积大于Ksp(CaCO3)时,即生成CaCO3沉
淀,则CaSO4转化为CaCO3。
解析：温度升高,水的电离平衡正向移动,KW增大;温度升高,促进Na2CO3的水解,使溶液中
c(OH-)增大,c(OH-)增大程度大于KW,c(H+)减小,A项错误。Ksp(CaCO3)CaCO3与盐酸反应生成可溶性的氯化钙、水和二氧化碳,CaSO4与盐酸不满足复分解反应发
生的条件,与酸性强弱无关,C项错误。硫酸钙转化为溶解度更小的碳酸钙的离子方程式为
CaSO4(s)+C (aq) CaCO3(s)+S (aq),D项正确。
1.溶度积计算的三种常见设问方式
(1)已知溶度积,求溶液中的某种离子的浓度。
如Ksp=a的饱和AgCl溶液中,c(Ag+)= mol·L-1。
(2)已知溶度积、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0.1 mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后
c(Ag+)=10a mol·L-1。
(3)计算反应的平衡常数。
如对于反应Cu2+(aq)+ZnS(s) CuS(s)+Zn2+(aq) K,Ksp(ZnS)=c(Zn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·
c(S2-),该反应的平衡常数K= = 。
定点 2 溶度积常数的计算及其应用
2.沉淀溶解平衡图像的分析
(1)明确图像中纵、横坐标的含义
纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度,有时候是离子浓度的负对数。
(2)理解图像中线上点、线外点的含义
①以氯化银为例,在如图所示的沉淀溶解平衡图像中,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解平
衡状态,此时Qc=Ksp。在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子的浓度都只能在
曲线上变化,不会出现在曲线以外。
②曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时Qc>Ksp。
③曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时Qc
(3)抓住Ksp的特点,结合所给信息分析判断
①溶液在蒸发时,溶质离子浓度的变化有两种情况:原溶液不饱和时,溶质离子浓度都增大;原溶液饱和时,溶质离子浓度都不变(恒温)。
②对于同一难溶电解质来说,溶度积常数只与温度有关,与溶液中溶质的离子浓度无关。
(4)比较温度T1和T2大小:由硫酸钡沉淀溶解吸热,可知T1
3.沉淀溶解平衡中离子浓度的对数曲线
(1)正对数曲线
横、纵坐标分别为阴离子或阳离子浓度的正对数。每条曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线
上方的任一点均表示过饱和溶液,曲线下方的任一点均表示不饱和溶液。如ZnS曲线:a点表
示饱和溶液,c点表示不饱和溶液;CuS曲线:b点表示饱和溶液,c点表示过饱和溶液(M2+表示Cu2+
或Zn2+)。
(2)负对数曲线
横、纵坐标分别为阴离子或阳离子浓度的负对数。每条曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线
上方的任一点均表示不饱和溶液,曲线下方的任一点均表示过饱和溶液,此时有沉淀析出。
如Ⅰ曲线:M点表示饱和溶液,P点表示不饱和溶液;Ⅱ曲线:Q点表示饱和溶液,P点表示过饱和
溶液。(R2+表示Cu2+或Zn2+)
典例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.T1温度下,CdS的溶度积常数Ksp(CdS)=a2;T2温度下,CdS的溶度积常数Ksp(CdS)=b2
B.图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)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,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向
移动
B
思路点拨：根据图像,两条线上的点都达到了对应温度下的沉淀溶解平衡状态,T2温度下的
溶度积大,说明T2温度高。
解析：p、q两点都是溶液中阴、阳离子浓度相等的点,且此时溶液处于饱和状态,T1温度下,
Ksp(CdS)=a2,T2温度下,Ksp(CdS)=b2,A正确;图中各点对应的Ksp的关系为Ksp(m)=Ksp(n)=Ksp(p)<
Ksp(q),B错误;Ksp(CdS)=c(Cd2+)·c(S2-),向m点的溶液中加入少量Na2S固体,温度不变Ksp(CdS)不变,硫离子浓度增大,镉离子浓度减小,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动,C正确;CdS(s)
Cd2+(aq)+S2-(aq)是吸热过程,降低温度平衡逆向移动,饱和溶液中离子浓度减小,Ksp减小,温度降低时,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动,D正确。
典例2 已知常温下Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(NiCO3)=1.0×10-7;pNi=-lgc(Ni2+),pB=-lgc(S2-)或
-lgc(C )。在物质的量浓度相同的Na2S和Na2CO3的混合溶液中滴加Ni(NO3)2溶液产生
两种沉淀,溶液中pNi与pB之间的关系如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.曲线Ⅰ代表NiS
B.向d点对应的溶液中加入对应阴离子的钠盐,d点向b点移动
C.对于曲线Ⅰ,对b点溶液进行加热,b点向c点移动
D.m为3.5,且对应的阴离子是C
C
思路点拨： pNi即-lgc(Ni2+),c(Ni2+)=10-pNi mol·L-1,pNi越大,c(Ni2+)越小,可与pH进行类比分析。
解析：Ksp(NiS)正确;在d点溶液中存在沉淀溶解平衡NiS(s) Ni2+(aq)+S2-(aq),加入Na2S,S2-浓度增大,平衡
逆向移动,Ni2+浓度减小,d点向b点移动,B项正确;对于曲线Ⅰ,对b点溶液进行加热,NiS的溶解
度增大,Ni2+、S2-浓度增大,b点向a点方向移动,C项错误;a点c(Ni2+)=c(C ),Ksp(NiCO3)=c(Ni2+)·
c(C )=1.0×10-7,c(Ni2+)=c(C )=1×10-3.5 mol·L-1,pNi=pB=3.5,且对应的阴离子为C ,D项
正确。