第2课时 沉淀溶解平衡的应用(基础课)
素养 目标 1．了解沉淀的生成、溶解与转化。能结合实例说明pH调控的沉淀生成、溶解与转化等在工农业生产和科学研究中的重要作用。 2．能综合运用离子反应和沉淀溶解平衡理论，分析和解决生产、生活中有关沉淀溶解平衡的实际问题。
旧知 回顾 1．对于溶解平衡(aq)，下列措施能使CaCO3沉淀的是__________，能使CaCO3溶解的是__________(填序号)。 (1)加Na2CO3溶液 (2)通入CO2 (3)加CaCl2溶液 (4)加入盐酸 (5)加饱和石灰水 2．向Mg(OH)2的悬浊液中加入FeCl3溶液，沉淀变为红褐色，反应的离子方程式为__________。
知识点一 沉淀的生成和溶解
1．沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用
在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到__________的目的。
(2)沉淀生成的方法
①调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH，使Q[Fe(OH)3]__________(填“>”“<”或“＝”)Ksp[Fe(OH)3]，Fe3+转变为沉淀而除去。反应的离子方程式为。
②加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的__________(填化学式)等沉淀而除去。
a．通入H2S除去Cu2+的离子方程式：__________。
b．加入Na2S除去Hg2+的离子方程式：__________。
(1)除去某溶液中的是加入钙盐还是钡盐？为什么？
(2)如何使沉淀完成后，溶液中剩余的浓度能够尽量小？
2．沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的原理
根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去平衡体系中的__________，使平衡向__________的方向移动，就可以使沉淀溶解。
(2)实例分析
CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，原因是CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡：(aq)，当加入盐酸后发生反应：__________，溶液中与Ca2+的离子积Q(CaCO3)__________(填“>”“<”或“＝”)Ksp(CaCO3)，导致平衡向沉淀__________的方向移动。类似的可用强酸溶解的难溶电解质还有FeS、、等。
(3)实验探究：Mg(OH)2沉淀溶解
操作
现象 ①__________；②__________
理论 分析
(1)沉淀生成时沉淀剂的选择原则
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小，即沉淀溶解度越小越好)。
②不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
(2)常用的沉淀方法
①调节pH法；
②加沉淀剂法；
③氧化还原法。
(3)沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应，生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水)，使平衡向沉淀溶解的方向移动。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)向MgCl2溶液、AlCl3溶液中分别滴加NaOH溶液至过量，前者生成白色沉淀，后者先生成沉淀，后沉淀溶解。 ( )
(2)除去MgCl2溶液中的Fe2+，可直接加入氨水调pH即可。 ( )
(3)硬水含有较多Ca2+、Mg2+、、，加热煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+。 ( )
(4)为了减少BaSO4的损失，洗涤BaSO4沉淀时可用稀硫酸代替水。 ( )
(5)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸，是因为稀硫酸不与CaCO3反应。
( )
(6)除去MgCl2溶液中的Fe2+，先加入适量双氧水，再加入适量MgO即可。 ( )
2．要使工业废水中的重金属Pb2+沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂。已知Pb2+与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
化合物 PbSO4 PbCO3 PbS
溶解度/(100 g H2O) 1.03×10-4 1.81×10-7 1.84×10-14
由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为( )
A．硫化物 B．硫酸盐
C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
3．已知：PbS、CuS、HgS的溶度积分别为8.0×10-28、6.3×10-36、1.6×10-52。下列说法正确的是( )
A．硫化物可作处理废水中含有上述金属离子的沉淀剂
B．在硫化铜悬浊液中滴加几滴Pb(NO3)2溶液，会生成PbS沉淀
C．在含Pb2+、Cu2+、Hg2+的溶液中滴加Na2S溶液，当溶液中c(S2-)＝0.001 mol·L-1时，三种金属离子不能都完全沉淀
D．相同条件下，向含Pb2+、Cu2+、Hg2+的浓度均为0.010 mol·L-1的溶液中通入H2S气体，产生沉淀的顺序依次为CuS、HgS、PbS
4．溶解Mg(OH)2，不可能选用的试剂为( )
A．NaHSO4溶液 B．稀盐酸
C．NaOH溶液 D．NH4Cl溶液
知识点二 沉淀的转化
1．沉淀转化的实验探究
(1)含银元素的沉淀转化探究
实验 操作
各步反应的 离子方程式 Ⅰ．______________________________________________ Ⅱ．______________________________________________ Ⅲ．______________________________________________
实验 结论 Ag2S、AgI、AgCl溶解度逐渐变大
(2)理论解释
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，__________与__________结合生成__________沉淀，导致AgCl的沉淀溶解平衡向__________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。
(3)Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化
实验 操作
实验 现象 产生__________色沉淀 产生的__________色沉淀逐渐变为__________色沉淀
离子 方程 式
实验 结论 Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶
2．沉淀转化的实质
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动，一般来说，溶解度__________的沉淀转化为溶解度__________的沉淀容易实现。两者的溶解度差别__________，转化越容易。
沉淀的转化也可以由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀。
3．沉淀转化的应用
(1)锅炉除水垢
水垢[CaSO4(s)]CaCO3(s)Ca2+(aq)
其反应的化学方程式如下：
__________________________________、__________________________________。
(2)自然界中矿物的转化
原生铜的硫化物__________(填化学式，后同)溶液__________。
其反应的化学方程式如下：
_____________________________________、____________________________。
解答沉淀的转化类问题时需注意的事项
(1)一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。
(2)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀，如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液，也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
(3)当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。 ( )
(2)向盛有1 mol 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液中滴加2滴0.1 mol·L-1的NaCl溶液，生成白色沉淀，然后滴加2滴0.1 mol·L-1 KI溶液，白色沉淀转化为黄色沉淀，说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)。 ( )
(3)可用FeS除去废水中的Hg2+、Ag＋等，是因为HgS、Ag2S比FeS更难溶。 ( )
(4)用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀，可将BaSO4转化为BaCO3。 ( )
2．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的溶解度比CuS的溶解度大
B．该反应达平衡时c(Mn2+)＝c(Cu2+)
C．向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
3．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AgI
D．实验①和③可以证明AgI比AgCl更难溶
4．牙齿表面由一层坚硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在着如下平衡：(aq)＋OH－(aq)。
(1)进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，此时，牙齿就会受到腐蚀，其原因是________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。请用离子方程式表示牙膏配有氟化物添加剂能防止龋齿的原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
1．在温热气候条件下，浅海地区有厚层的石灰石沉积，而深海地区却很少。下列解析不正确的是( )
A．与深海地区相比，浅海地区水温较高、游离的CO2增多，有利于石灰石沉积
B．与浅海地区相比，深海地区压强大，石灰石岩层易被CO2溶解，沉积少
C．深海地区石灰石岩层的溶解反应为CaCO3(s)＋H2O(l)＋CO2(aq)===Ca(HCO3)2(aq)
D．海水呈弱碱性，大气中CO2浓度增加，会导致海水中浓度增大
2．实验：①向盛有1 mL 0.1 mol·L-1 MgCl2溶液的试管中加入1 mL 0.3 mol·L-1 NaOH溶液，得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c。②向沉淀c中滴加 FeCl3溶液，沉淀变为红褐色。下列分析不正确的是( )
A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)＋2OH－(aq)
B．向滤液b中加入上述FeCl3溶液有红褐色沉淀生成，证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶
C．实验②中颜色变化说明Mg(OH)2转化为
D．实验②可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶
3．已知：常温下，Ksp(CuS)＝6.0×10-36，Ksp(ZnS)＝1.6×10-24，Ksp(PbS)＝9.0×10-28。在自然界中，闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)遇硫酸铜溶液均能转化成铜蓝(CuS)。下列说法不正确的是( )
A．饱和PbS溶液中，c(Pb2+)＝
B．相同温度下，在水中的溶解度：ZnS＞PbS＞CuS
C．向PbS固体中滴加一定量CuSO4溶液，反应达到平衡时，溶液中＝
D．向含浓度相同的Cu2+、Zn2+、Pb2+的混合溶液中逐滴加入Na2S稀溶液，Zn2+先沉淀
4．已知25 ℃时，几种难溶电解质的溶度积如下表：
难溶电解质 CaCO3 CaSO4 MgCO3
Ksp 3.4×10-9 4.9×10-5 6.8×10-6
某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性，实验步骤如下：
①向100 mL 0.1 mol·L-1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成。
②向①中加入3 g Na2CO3固体，搅拌，静置后弃去上层清液。
③再加入蒸馏水搅拌，静置后再弃去上层清液。
④___________________________________________________________________。
(1)由题中信息知Ksp越大，表示电解质的溶解度越________(填“大”或“小”)。
(2)写出第②步发生反应的化学方程式：__________________________________
____________________________________________________________________。
(3)设计第③步的目的是________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)请补充第④步操作及发生的现象：___________________________________
____________________________________________________________________。
(5)请写出该原理在实际生活、生产中的一个应用：
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
1/9第2课时 沉淀溶解平衡的应用(基础课)
素养 目标 1．了解沉淀的生成、溶解与转化。能结合实例说明pH调控的沉淀生成、溶解与转化等在工农业生产和科学研究中的重要作用。 2．能综合运用离子反应和沉淀溶解平衡理论，分析和解决生产、生活中有关沉淀溶解平衡的实际问题。
旧知 回顾 1．对于溶解平衡(aq)，下列措施能使CaCO3沉淀的是(1)(3)(5)，能使CaCO3溶解的是(2)(4)(填序号)。 (1)加Na2CO3溶液 (2)通入CO2 (3)加CaCl2溶液 (4)加入盐酸 (5)加饱和石灰水 2．向Mg(OH)2的悬浊液中加入FeCl3溶液，沉淀变为红褐色，反应的离子方程式为3Mg(OH)2(s)＋2Fe3+(aq) 2Fe(OH)3(s)＋3Mg2+(aq)。
知识点一 沉淀的生成和溶解
1．沉淀的生成
(1)沉淀生成的应用
在无机物的制备和提纯、废水处理等领域，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
(2)沉淀生成的方法
①调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH，使Q[Fe(OH)3]＞(填“>”“<”或“＝”)Ksp[Fe(OH)3]，Fe3+转变为沉淀而除去。反应的离子方程式为。
②加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的CuS、HgS(填化学式)等沉淀而除去。
a．通入H2S除去Cu2+的离子方程式：H2S＋Cu2+===CuS↓＋2H＋。
b．加入Na2S除去Hg2+的离子方程式：Hg2+＋S2-===HgS↓。
(1)除去某溶液中的是加入钙盐还是钡盐？为什么？
(2)如何使沉淀完成后，溶液中剩余的浓度能够尽量小？
[答案] (1)加入钡盐；因为相同温度下，BaSO4的Ksp小于CaSO4的Ksp，BaSO4的溶解度更小沉淀更充分。
(2)增大沉淀该离子的离子浓度。
2．沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的原理
根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去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)实例分析
CaCO3难溶于水，却易溶于盐酸，原因是CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡：(aq)，当加入盐酸后发生反应：减小，溶液中与Ca2+的离子积Q(CaCO3)＜(填“>”“<”或“＝”)Ksp(CaCO3)，导致平衡向沉淀溶解的方向移动。类似的可用强酸溶解的难溶电解质还有FeS、、等。
(3)实验探究：Mg(OH)2沉淀溶解
操作
现象 ①固体无明显溶解现象；②固体快速溶解
理论 分析
(1)沉淀生成时沉淀剂的选择原则
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小，即沉淀溶解度越小越好)。
②不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
(2)常用的沉淀方法
①调节pH法；
②加沉淀剂法；
③氧化还原法。
(3)沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应，生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水)，使平衡向沉淀溶解的方向移动。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)向MgCl2溶液、AlCl3溶液中分别滴加NaOH溶液至过量，前者生成白色沉淀，后者先生成沉淀，后沉淀溶解。 (√)
(2)除去MgCl2溶液中的Fe2+，可直接加入氨水调pH即可。 (×)
(3)硬水含有较多Ca2+、Mg2+、、，加热煮沸可以完全除去其中的Ca2+、Mg2+。 (×)
(4)为了减少BaSO4的损失，洗涤BaSO4沉淀时可用稀硫酸代替水。 (√)
(5)CaCO3溶解时常用盐酸而不用稀硫酸，是因为稀硫酸不与CaCO3反应。 (×)
(6)除去MgCl2溶液中的Fe2+，先加入适量双氧水，再加入适量MgO即可。 (√)
2．要使工业废水中的重金属Pb2+沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂。已知Pb2+与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
化合物 PbSO4 PbCO3 PbS
溶解度/(100 g H2O) 1.03×10-4 1.81×10-7 1.84×10-14
由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为( )
A．硫化物 B．硫酸盐
C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
A [要将Pb2+沉淀，就要选择Pb2+形成沉淀的Ksp尽可能地小，由表中数据可知，PbS的溶解度是形成的三种沉淀中最小的，故选用的沉淀剂最好为硫化物。]
3．已知：PbS、CuS、HgS的溶度积分别为8.0×10-28、6.3×10-36、1.6×10-52。下列说法正确的是( )
A．硫化物可作处理废水中含有上述金属离子的沉淀剂
B．在硫化铜悬浊液中滴加几滴Pb(NO3)2溶液，会生成PbS沉淀
C．在含Pb2+、Cu2+、Hg2+的溶液中滴加Na2S溶液，当溶液中c(S2-)＝0.001 mol·L-1时，三种金属离子不能都完全沉淀
D．相同条件下，向含Pb2+、Cu2+、Hg2+的浓度均为0.010 mol·L-1的溶液中通入H2S气体，产生沉淀的顺序依次为CuS、HgS、PbS
A [由PbS、CuS、HgS的溶度积可知，这些物质的溶解度均较小，故可用Na2S等硫化物处理含上述金属离子的废水，A正确；由于Ksp(PbS)>Ksp(CuS)，则PbS的溶解度大于CuS的溶解度，故在CuS悬浊液中滴加Pb(NO3)2溶液，不能生成PbS沉淀，B错误；当金属离子(R2+)完全沉淀时，c(R2+)<1×10-5mol·L-1，此时离子积为Q≈c(R2+)·c(S2-)＝1×10-5×0.001＝1×10-8>Ksp(PbS)，故当溶液中c(S2-)＝0.001 mol·L-1时，三种金属离子都完全沉淀，C错误；由于相同条件下溶度积：Ksp(PbS)>Ksp(CuS)>Ksp(HgS)，则溶解度：PbS>CuS>HgS，故相同条件下，向含等浓度Pb2+、Cu2+、Hg2+的溶液中通入H2S气体，产生沉淀的顺序为HgS、CuS、PbS，D错误。]
4．溶解Mg(OH)2，不可能选用的试剂为( )
A．NaHSO4溶液 B．稀盐酸
C．NaOH溶液 D．NH4Cl溶液
[答案] C
知识点二 沉淀的转化
1．沉淀转化的实验探究
(1)含银元素的沉淀转化探究
实验 操作
各步反应的 离子方程式 Ⅰ．Ag＋(aq)＋Cl－(aq)===AgCl(s) Ⅱ．AgCl(s)＋I－(aq) AgI(s)＋Cl－(aq) Ⅲ．2AgI(s)＋S2-(aq) Ag2S(s)＋2I－(aq)
实验 结论 Ag2S、AgI、AgCl溶解度逐渐变大
(2)理论解释
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。
(3)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 2Fe(OH)3(s)＋3Mg2+(aq)
实验 结论 Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶
2．沉淀转化的实质
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动，一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。两者的溶解度差别越大，转化越容易。
沉淀的转化也可以由溶解度小的沉淀转化为溶解度较大的沉淀。
3．沉淀转化的应用
(1)锅炉除水垢
水垢[CaSO4(s)]CaCO3(s)Ca2+(aq)
其反应的化学方程式如下：
CaSO4(s)＋Na2CO3(aq) Na2SO4(aq)＋CaCO3(s)、CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
(2)自然界中矿物的转化
原生铜的硫化物CuSO4(填化学式，后同)溶液CuS。
其反应的化学方程式如下：
CuSO4(aq)＋ZnS(s) CuS(s)＋ZnSO4(aq)、CuSO4(aq)＋PbS(s) CuS(s)＋PbSO4(s)。
解答沉淀的转化类问题时需注意的事项
(1)一般来说，溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀。
(2)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀，如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液，也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
(3)当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。 (√)
(2)向盛有1 mol 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液中滴加2滴0.1 mol·L-1的NaCl溶液，生成白色沉淀，然后滴加2滴0.1 mol·L-1 KI溶液，白色沉淀转化为黄色沉淀，说明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)。 (×)
(3)可用FeS除去废水中的Hg2+、Ag＋等，是因为HgS、Ag2S比FeS更难溶。 (√)
(4)用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀，可将BaSO4转化为BaCO3。 (√)
2．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的溶解度比CuS的溶解度大
B．该反应达平衡时c(Mn2+)＝c(Cu2+)
C．向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
B [根据沉淀转化的条件可知，Ksp(MnS)＞Ksp(CuS)，A项正确；该反应达平衡时c(Mn2+)、c(Cu2+)保持不变，但不一定相等，B项错误；向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；溶解度比CuS(s)大的FeS(s)、MnS(s)、ZnS(s)等难溶物都可作为沉淀剂，D项正确。]
3．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AgI
D．实验①和③可以证明AgI比AgCl更难溶
B [实验①中AgNO3过量，实验②加入NaCl溶液有白色沉淀产生，与反应限度无关，B错误。]
4．牙齿表面由一层坚硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在着如下平衡：(aq)＋OH－(aq)。
(1)进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，此时，牙齿就会受到腐蚀，其原因是________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)已知Ca5(PO4)3F(s)的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。请用离子方程式表示牙膏配有氟化物添加剂能防止龋齿的原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[答案] (1)有机酸电离出的H＋与OH－发生反应，使Ca5(PO4)3OH的沉淀溶解平衡向右移动 (2)Ca5(PO4)3OH(s)＋F－(aq) Ca5(PO4)3F(s)＋OH－(aq)
1．在温热气候条件下，浅海地区有厚层的石灰石沉积，而深海地区却很少。下列解析不正确的是( )
A．与深海地区相比，浅海地区水温较高、游离的CO2增多，有利于石灰石沉积
B．与浅海地区相比，深海地区压强大，石灰石岩层易被CO2溶解，沉积少
C．深海地区石灰石岩层的溶解反应为CaCO3(s)＋H2O(l)＋CO2(aq)===Ca(HCO3)2(aq)
D．海水呈弱碱性，大气中CO2浓度增加，会导致海水中浓度增大
D [与深海地区相比，浅海地区水温较高，CO2在海水中溶解度小，游离的CO2增多，有利于石灰石沉积，A项正确；与浅海地区相比，深海地区压强大，CO2溶解度大，石灰石岩层易被CO2溶解，沉积少，B项正确；题给反应为石灰石岩层的溶解反应，C项正确；大气中CO2浓度增加，会导致海水中转化为，导致浓度减小，D项错误。]
2．实验：①向盛有1 mL 0.1 mol·L-1 MgCl2溶液的试管中加入1 mL 0.3 mol·L-1 NaOH溶液，得到浊液a，过滤得到滤液b和白色沉淀c。②向沉淀c中滴加 FeCl3溶液，沉淀变为红褐色。下列分析不正确的是( )
A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)＋2OH－(aq)
B．向滤液b中加入上述FeCl3溶液有红褐色沉淀生成，证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶
C．实验②中颜色变化说明Mg(OH)2转化为
D．实验②可以证明Fe(OH)3比Mg(OH)2更难溶
B [浊液a为氢氧化镁悬浊液，存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)＋2OH－(aq)，故A正确；滤液b含有过量的氢氧化钠，向滤液b中加入FeCl3溶液有红褐色沉淀生成，不能证明比Mg(OH)2更难溶，故B错误；实验②是Mg(OH)2和FeCl3反应生成氢氧化铁，说明转化为Fe(OH)3，故C正确；向氢氧化镁沉淀滴加氯化铁溶液生成氢氧化铁沉淀，证明比Mg(OH)2更难溶，故D正确。]
3．已知：常温下，Ksp(CuS)＝6.0×10-36，Ksp(ZnS)＝1.6×10-24，Ksp(PbS)＝9.0×10-28。在自然界中，闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)遇硫酸铜溶液均能转化成铜蓝(CuS)。下列说法不正确的是( )
A．饱和PbS溶液中，c(Pb2+)＝
B．相同温度下，在水中的溶解度：ZnS＞PbS＞CuS
C．向PbS固体中滴加一定量CuSO4溶液，反应达到平衡时，溶液中＝
D．向含浓度相同的Cu2+、Zn2+、Pb2+的混合溶液中逐滴加入Na2S稀溶液，Zn2+先沉淀
D [饱和PbS溶液中存在PbS(s) Pb2+(aq)＋S2-(aq)，Ksp(PbS)＝c(Pb2+)·c(S2-)＝9.0×10-28，又c(Pb2+)＝c(S2-)，故c(Pb2+)＝3.0×10-14 mol·L-1，选项A正确；由于ZnS、CuS、PbS类型相同，通过Ksp的比较可确定溶解度的大小，Ksp越小，溶解度越小，故相同温度下，在水中的溶解度：ZnS> PbS > CuS，选项B正确；＝＝＝1.5×108，选项C正确；向含浓度相同的Cu2+、Zn2+、Pb2+的混合溶液中逐滴加入Na2S稀溶液，Ksp越小需要的S2-越少，故Cu2+先沉淀，选项D错误。]
4．已知25 ℃时，几种难溶电解质的溶度积如下表：
难溶电解质 CaCO3 CaSO4 MgCO3
Ksp 3.4×10-9 4.9×10-5 6.8×10-6
某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性，实验步骤如下：
①向100 mL 0.1 mol·L-1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 mol·L-1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成。
②向①中加入3 g Na2CO3固体，搅拌，静置后弃去上层清液。
③再加入蒸馏水搅拌，静置后再弃去上层清液。
④___________________________________________________________________。
(1)由题中信息知Ksp越大，表示电解质的溶解度越________(填“大”或“小”)。
(2)写出第②步发生反应的化学方程式：__________________________________
____________________________________________________________________。
(3)设计第③步的目的是________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)请补充第④步操作及发生的现象：___________________________________
____________________________________________________________________。
(5)请写出该原理在实际生活、生产中的一个应用：
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] 沉淀类型相同时，Ksp越大，表示电解质的溶解度越大，溶解度小的沉淀会向溶解度更小的沉淀转化，要证明CaSO4完全转化为CaCO3，可以加入足量的盐酸，因为CaSO4不和盐酸反应，而CaCO3可完全溶于盐酸。在实际生活、生产中利用此原理可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去。
[答案] (1)大 (2)Na2CO3(aq)＋CaSO4(s) CaCO3(s)＋Na2SO4(aq) (3)洗去沉淀中附着的 (4)向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解，并放出无色无味的气体 (5)将锅炉水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去(合理即可)
数智分层作业(二十六) 沉淀溶解平衡的应用
(分值：40分)
(选择题只有一个选项符合题目要求，每小题2分)
1．(教材互鉴：改编自鲁科版教材)龋齿是牙釉质溶解后病菌乘虚而入的结果。已知牙釉质的主要成分是羟磷灰石，口腔中存在如下平衡：
①羟磷灰石：(aq)＋OH－(aq)
②氟磷灰石的化学式是(aq)＋F－(aq)，氟磷灰石的溶解度比羟磷灰石小。下列有关说法中不正确的是( )
A．一定条件下，羟磷灰石可以转化为氟磷灰石
B．氟磷灰石可阻止龋齿的发生
C．使用添加NaF等氟化物的牙膏可以防治龋齿
D．当糖附着在牙齿上发酵时，会产生H＋，所以多吃糖可以防治龋齿
D [氟磷灰石的溶解度比羟磷灰石小，添加NaF等氟化物的牙膏可以使羟磷灰石转化为氟磷灰石，A、C正确；氟磷灰石溶解度更小，有利于生成更坚硬的牙齿保护层，可阻止龋齿的发生，B正确；糖附着在牙齿上发酵时，会产生H＋，根据(aq)＋OH－(aq)，氢离子消耗氢氧根离子，使平衡正向移动，导致羟磷灰石溶解，加重龋齿，D错误。]
2．已知25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10-12、Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10-20。在c(Mg2+)＝c(Cu2+)的酸性溶液中，逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大，下列判断正确的是( )
A．Mg2+先沉淀
B．Cu2+先沉淀
C．同时沉淀
D．Mg2+和Cu2+均不可能沉淀
B [Mg(OH)2和Cu(OH)2为同种类型的沉淀，Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2]，当c(Mg2+)＝c(Cu2+)时，Cu2+沉淀时所需c(OH－)更小，故逐滴加入NaOH稀溶液使pH慢慢增大，Cu2+先沉淀。]
3．已知25 ℃，Ksp(FeS)＝6.3×10-18；Ksp(CuS)＝6.3×10-36；Ksp(ZnS)＝1.6×10-24。下列说法错误的是( )
A．相同温度下，CuS的溶解度小于ZnS的溶解度
B．除去工业废水中的Cu2+，可以选用FeS作沉淀剂
C．足量CuSO4溶解在0.1 mol·L-1的H2S溶液中，Cu2+能达到的最小浓度为6.3×10-35 mol·L-1
D．在ZnS的饱和溶液中，加入FeCl2溶液，一定不产生FeS沉淀
D [CuS和ZnS的组成形式相同，Ksp越大，溶解度越大，因CuS的Ksp小于ZnS的Ksp，故ZnS的溶解度更大，A正确；由于Ksp(FeS)>Ksp(CuS)，硫化铜的溶解度小于硫化亚铁的溶解度，可以将硫化亚铁转化为硫化铜，用于沉淀铜离子，B正确；硫化氢是弱酸，H2S溶液中硫离子浓度最大为0.1 mol·L-1，根据CuS的溶度积计算，铜离子浓度最小为6.3×10-35mol·L-1，C正确；ZnS的饱和溶液中存在硫离子，加入氯化亚铁溶液，当离子积Q>Ksp(FeS)时，会生成FeS沉淀，D错误。]
4．依据下表有关铁的难溶化合物的溶度积，有关说法正确的是( )
化合物 溶度积(25 ℃) 化合物 溶度积(25 ℃)
FeCO3 3.2×10-11 Fe(OH)3 2.8×10-39
Fe(OH)2 4.9×10-17 FeS 6.3×10-18
A．在＝0.1 mol·L-1溶液中，c(Fe2+)≥3.2×10-10mol·L-1
B．将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH＝10，则c(Fe2+)C．FeS不能转化为Fe(OH)3
D．将反应液中的Fe2+氧化为Fe3+，有利于将铁元素从溶液中除净
D [FeCO3的Ksp(FeCO3)＝，溶液中＝0.1 mol·L-1，则有c(Fe2+)＝＝mol·L-1＝3.2×10-10mol·L-1，A错误；Ksp[Fe(OH)2]＝4.9×10-17，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10-39，故将FeCl2和FeCl3溶液分别调至pH＝10，c(Fe2+)＝＝4.9×10-9mol·L-1，c(Fe3+)＝＝2.8×10-27mol·L-1，则有c(Fe2+)>c(Fe3+)，B错误；由表中数据可知，Ksp(FeS)>Ksp[Fe(OH)3]，则FeS在一定条件下可转化为Fe(OH)3，C错误；由B项解析知，相同溶液中，形成Fe(OH)3所需的Fe3+比形成Fe(OH)2所需的Fe2+少得多，故将Fe2+氧化为Fe3+，有利于将缺元素从溶液中除去，D正确。]
5．(12分)沉淀转化在工、农业生产中有广泛的应用。
(1)锅炉除水垢(含有CaSO4)，常温下CaCO3、CaSO4的Ksp分别为3.4×10-9、4.9×10-5，处理流程如图所示。
CaSO4(s)Ca2+(aq)
①写出沉淀转化Ⅰ的离子方程式：_______________________________________
____________________________________________________________________，
该温度下转化的平衡常数K≈________(保留两位有效数字)。
②沉淀溶解Ⅱ的主要化学方程式为_______________________________________
____________________________________________________________________。(6分)
(2)自然界中矿物的转化：
各种原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS)。
上述沉淀转化的化学方程式为_________________________________________
____________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。(4分)
(3)难溶性的FeS可用于处理工业废水中的Hg2+等重金属离子，处理Hg2+的离子方程式为____________________________________________________________
____________________________________________________________________。(2分)
[答案] (aq) 1.4×104
②CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
(2)CuSO4＋ZnS CuS＋ZnSO4 CuSO4＋PbS CuS＋PbSO4 (3)FeS(s)＋Hg2+(aq) HgS(s)＋Fe2+(aq)
(选择题有一个或两个选项符合题目要求，每小题4分)
6．对水垢的主要成分是CaCO3和Mg(OH)2而不是CaCO3和MgCO3的原因解释，其中正确的有( )
A．Mg(OH)2的溶度积大于MgCO3的溶度积，且在水中发生了沉淀转化
B．Mg(OH)2的溶度积小于MgCO3的溶度积，且在水中发生了沉淀转化
C．MgCO3电离出的发生水解，使水中OH－浓度减小，对Mg(OH)2的沉淀溶解平衡而言，QD．MgCO3电离出的发生水解，使水中OH－浓度增大，对Mg(OH)2的沉淀溶解平衡而言，Q>Ksp时即生成Mg(OH)2沉淀
BD [由于氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁的溶解度，根据沉淀转化的方向，即向生成更难溶的方向转化可知，B正确；MgCO3电离出的发生水解，使水中OH－浓度增大，有利于生成氢氧化镁，D正确。]
7．为研究沉淀的生成及转化，某小组进行如下实验。关于该实验的分析不正确的是( )
A．①浊液中存在平衡：AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)
B．②中颜色变化说明上层清液中含有SCN－
C．③中颜色变化说明有AgI生成
D．该实验可以证明AgI比AgSCN更难溶
D [向0.01 mol·L-1 AgNO3溶液中加入0.005 mol·L-1 KSCN溶液，产生白色沉淀AgSCN，该沉淀在浊液中存在沉淀溶解平衡：AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，A正确；取①中上层清液加入2 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液，溶液变成红色，说明有生成，从而推知上层清液中含有SCN－，B正确；①中余下浊液中加入2 mol·L-1KI溶液，产生黄色沉淀，该沉淀应为AgI，C正确；①中反应后AgNO3溶液有剩余，则余下浊液中除含有AgSCN外，还有AgNO3，再加入2 mL 2 mol·L-1 KI溶液生成AgI沉淀，不能说明AgSCN转化为AgI，故不能证明AgI比AgSCN更难溶，D错误。]
8．(12分)软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如图所示。
已知部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表：
金属阳离子 Fe3+ Al3+ Mn2+ Mg2+
完全沉淀时的pH 3.2 5.2 10.4 12.4
(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为____________________________________________________________________。(2分)
(2)“第1步除杂”中形成滤渣1的主要成分为________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填字母)。(4分)
a．CaO b．MgO c．Al2O3 d．氨水
(3)“第2步除杂”，主要是将Ca2+、Mg2+转化为相应氟化物沉淀除去，写出用MnF2除去Mg2+的离子方程式：____________________________________，
该反应的平衡常数约为________(结果保留一位小数)。(4分)
(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10-3；CaF2的Ksp＝1.5×10-10；MgF2的Ksp＝7.4×10-11)
(4)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是___________________________________________________________________
___________________________________________(用离子方程式表示)。(2分)
[解析] (1)SO2将MnO2还原为MnSO4，故“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为＋Mn2+。(2)调节pH至5～6，由氢氧化物完全沉淀时的pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣1为Fe(OH)3、Al(OH)3，除杂过程中不能引入新杂质，所以可加氧化钙或氧化镁调节溶液的pH。(3)氟化锰是难溶物，书写离子方程式用化学式形式，反应的离子方程式是MnF2(s)＋Mg2+(aq) Mn2+(aq)＋MgF2(s)；K＝＝＝＝≈7.2×107。(4)MnSO4是强酸弱碱盐，其水解使溶液呈酸性，离子方程式为Mn2+＋2H2O Mn(OH)2＋2H＋。
[答案] ＋Mn2+
(2)Al(OH)3、Fe(OH)3 ab
(3)MnF2(s)＋Mg2+(aq) Mn2+(aq)＋MgF2(s) 7.2×107
(4)Mn2+＋2H2O Mn(OH)2＋2H＋
2/15
