資源簡介

考點4 沉淀溶解平衡的應用
一、沉淀的生成和溶解
1．沉淀的生成
(1)沉淀生成的應用
在無機物的制備和提純、廢水處理等領域，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。
(2)沉淀的方法
①調節pH法：如工業原料氯化銨中含雜質氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調節pH至7～8，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3＋轉變為Fe(OH)3沉淀而除去。反應如下：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。
②加沉淀劑法：如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子，如Cu2＋、Hg2＋等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，即離子積Q＞Ksp時，生成沉淀，也是分離、除去雜質常用的方法。
a．通入H2S除去Cu2＋的離子方程式：H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。
b．加入Na2S除去Hg2＋的離子方程式：Hg2＋＋S2－===HgS↓。
特別提醒　①一般來說，當溶液中有多種可以沉淀的離子且生成相同類型的沉淀時，越難溶(Ksp越小)的越先沉淀。
②當離子濃度小于1×10－5 mol·L－1時，認為已完全沉淀。
2．沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的原理
根據平衡移動原理，對于在水中難溶的電解質，如果能設法不斷地移去平衡體系中的相應離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。
(2)實驗探究：Mg(OH)2沉淀溶解
(3)沉淀溶解的方法
①酸溶解法：用強酸溶解的難溶電解質有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。
如CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸，原因是：CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡為CaCO3(s) Ca2＋(aq)＋CO(aq)，當加入鹽酸后發生反應：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑，c(CO)降低，溶液中CO與Ca2＋的離子積Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，沉淀溶解平衡向溶解方向移動。
②鹽溶液溶解法：Mg(OH)2難溶于水，能溶于鹽酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反應的離子方程式為Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O。
二、沉淀的轉化
1．沉淀轉化的過程探究
(1)實驗探究AgCl、AgI、Ag2S的轉化
實驗操作
實驗現象 有白色沉淀析出 白色沉淀轉化為黃色沉淀 黃色沉淀轉化為黑色沉淀
化學方程式 NaCl＋AgNO3=== AgCl↓＋NaNO3 AgCl＋KI=== AgI＋KCl 2AgI＋Na2S=== Ag2S＋2NaI
實驗結論：AgCl沉淀轉化為AgI沉淀，AgI沉淀又轉化為Ag2S沉淀，說明溶解度由小到大的順序為Ag2S理論分析：
AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　Ksp＝1.8×10－10
AgI(s) Ag＋(aq)＋I－(aq)　Ksp＝8.5×10－17
由Ksp值可看出AgI的溶解度遠比AgCl小得多。
當向AgCl沉淀中滴加KI溶液時，Q(AgI)＞Ksp(AgI)導致AgCl溶解，AgI生成，離子方程式可表示為：I－(aq)＋AgCl(s) AgI(s)＋Cl－(aq)，
K＝＝＝≈2.1×106＞1×105。
反應向正方向進行完全，即AgCl可轉化為AgI沉淀。
(2)實驗探究Mg(OH)2與Fe(OH)3的轉化
實驗操作
實驗現象 產生白色沉淀 白色沉淀轉化為紅褐色沉淀
化學方程式 MgCl2＋2NaOH=== Mg(OH)2↓＋2NaCl 3Mg(OH)2＋2FeCl3=== 2Fe(OH)3＋3MgCl2
實驗結論：Mg(OH)2沉淀轉化為Fe(OH)3沉淀，說明溶解度：Fe(OH)32．沉淀轉化的實質與條件
(1)實質：沉淀的轉化是指由一種難溶物轉化為另一種難溶物的過程，其實質是沉淀溶解平衡的移動。
(2)條件：兩種沉淀的溶解度不同，溶解度小的沉淀可以轉化為溶解度更小的沉淀，兩者溶解度相差越大轉化越容易。
3．沉淀轉化的應用
(1)鍋爐除水垢(含有CaSO4)：CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2＋(aq)，反應為CaSO4＋Na2CO3===CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
(2)自然界中礦物的轉化：原生銅的硫化物CuSO4溶液銅藍(CuS)，反應為CuSO4＋ZnS===CuS＋ZnSO4，CuSO4＋PbS===CuS＋PbSO4。
(3)工業廢水處理
工業廢水處理過程中，重金屬離子可利用沉淀轉化原理用FeS等難溶物轉化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
用FeS除去Hg2＋的離子方程式：FeS(s)＋Hg2＋(aq) HgS(s)＋Fe2＋(aq)。
溶度積使用時的注意事項
（1）Ksp只與難溶電解質的性質和溫度有關，與沉淀的量無關。
（2）溶液中離子濃度的變化只能使平衡移動，并不能改變溶度積。
（3）沉淀的生成和溶解這兩個相反過程相互轉化的條件是離子濃度的大小，改變反應所需的離子濃度，可使反應向著所需的方向轉化。
（4）只有組成相似的物質（如AgCl與AgI、CaCO3與BaCO3），才能用Ksp的相對大小來判斷物質溶解度的相對大小。
（5）Ksp小的難溶電解質也能向Ksp大的難溶電解質轉化，需看溶液中生成沉淀的離子濃度的大小。
1．(2022 山東卷)工業上以SrSO4(s)為原料生產SrCO3(s)，對其工藝條件進行研究。現有含SrCO3(s)的0.1mol·L-1、1.0mol·L-1 Na2CO3溶液，含SrSO4(s)的0.1mol·L-1、1.0mol·L-1 Na2SO4溶液。在一定pH范圍內，四種溶液中lg[c(Sr2+)/mol·L-1]隨pH的變化關系如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A．反應SrSO4(s)+CO32-SrCO3(s)+SO42-的平衡常數
B．a= -6.5
C．曲線④代表含SrCO3(s)的1.0mol·L-1溶液的變化曲線
D．對含SrCO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始濃度均為1.0mol·L-1的混合溶液，時才發生沉淀轉化
【答案】D
【解析】分析題給圖象，硫酸是強酸，溶液pH變化，溶液中硫酸根離子濃度幾乎不變，則含硫酸鍶固體的硫酸鈉溶液中鍶離子的濃度幾乎不變，pH相同時，溶液中硫酸根離子越大，鍶離子濃度越小，所以曲線①代表含硫酸鍶固體的0.1 mol·L-1硫酸鈉溶液的變化曲線，曲線②代表含硫酸鍶固體的1 mol·L-1硫酸鈉溶液的變化曲線；碳酸是弱酸，溶液pH減小，溶液中碳酸根離子離子濃度越小，鍶離子濃度越大，pH相同時，1 mol·L-1碳酸鈉溶液中碳酸根離子濃度大于0.1 mol·L-1碳酸鈉溶液，則曲線③表示含碳酸鍶固體的0.1 mol·L-1碳酸鈉溶液的變化曲線，曲線④表示含碳酸鍶固體的1 mol·L-1碳酸鈉溶液的變化曲線。A項，反應SrSO4(s)+CO32-SrCO3(s)+SO42-的平衡常數K===，故A正確； B項，曲線①代表含硫酸鍶固體的0.1mol/L硫酸鈉溶液的變化曲線，則硫酸鍶的溶度積Ksp(SrSO4)=10—5.5×0.1=10—6.5，溫度不變，溶度積不變，則溶液pH為7.7時，鍶離子的濃度為=10—6.5，則a為-6.5；C項，曲線④表示含碳酸鍶固體的1 mol·L-1碳酸鈉溶液的變化曲線，故C正確；D項，硫酸是強酸，溶液pH變化，溶液中硫酸根離子濃度幾乎不變，則含硫酸鍶固體的硫酸鈉溶液中鍶離子的濃度幾乎不變，所以硫酸鍶的生成與溶液pH無關，故D錯誤；故選D。
2．(2022 海南省選擇性考試)某元素M的氫氧化物M(OH)2(s)在水中的溶解反應為：M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq)，M(OH)2(s)+2OH-(aq)M(OH)42-(aq)，25℃，-lgc與pH的關系如圖所示，c為M2+或M(OH)42-濃度的值。下列說法錯誤的是( )
A．曲線①代表-lg c(M2+)與pH的關系
B．M(OH)2的Ksp約為1×10-10
C．向c(M2+)=0.1mol/L的溶液中加入NaOH溶液至pH=9.0，體系中元素M主要以M(OH)2(s)存在
D．向c[M(OH) 42-]=0.1mol/L的溶液中加入等體積0.4mol/L的HCl后，體系中元素M主要以存在
【答案】BD
【解析】由題干信息，M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq)，M(OH)2(s)+2OH-(aq)M(OH)42-(aq)，隨著pH增大，c(OH-)增大，則c(M2+)減小，c[M(OH) 42-]增大，即-lg c(M2+)增大，-lg c[M(OH) 42-]減小，因此曲線①代表-lg c(M2+)與pH的關系，曲線②代表-lg c[M(OH) 42-]與pH的關系。A項，曲線①代表-lg c(M2+)與pH的關系，A正確；B項，由圖象，pH=7.0時，-lg c(M2+)=3.0，則M(OH)2的Ksp=c(M2+)·c2(OH-)=1×10-17，B錯誤；C項，向c(M2+)=0.1mol/L的溶液中加入NaOH溶液至pH=9.0，根據圖像，pH=9.0時，c(M2+)、c[M(OH) 42-]均極小，則體系中元素M主要以M(OH)2(s)存在，C正確；D項，c[M(OH) 42-]=0.1mol/L的溶液中，由于溶解平衡是少量的，因此加入等體積的0.4mol/L的HCl后，體系中元素M仍主要以M(OH)42-存在，D錯誤；故選BD。
3．已知：25℃時，Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。將含Fe2O3、Ag、Ni的某型廢催化劑溶于鹽酸，過濾，濾渣為Ag，所得溶液中c(Ni2+)=c(Fe3+)=0.4mol/L。向該溶液中滴加一定濃度的NaOH溶液(假設溶液體積不變)下列說法中正確的是( )
A．金屬活動性：Ag＞Ni
B．加入NaOH溶液時，先產生Ni(OH)2沉淀
C．當滴定到溶液pH=5時，溶液中lg約為10
D．當滴定到溶液呈中性時，Ni2+已沉淀完全
【答案】C
【解析】A項，Ag不能與鹽酸反應，而Ni能與鹽酸反應，因此金屬活動性：Ni＞Ag，故A錯誤；B項，c(Ni2+)=0.4mol/L時，Ni2+剛好開始沉淀時溶液中，c(Fe3+)=0.4mol/L時，Fe3+剛好開始沉淀時溶液中，故先產生Fe(OH)3沉淀，故B錯誤；C項，溶液pH=5時c(H+)=10-5mol/L，溶液中，，，則Ni2+未沉淀，c(Ni2+)=0.4mol/L，則，故C正確；D項，當溶液呈中性時，c(OH-)=1×10-7mol/L，此時溶液中，故Ni2+未沉淀完全，故D錯誤；故選C。
4．(2021 全國乙卷真題)HA是一元弱酸，難溶鹽MA的飽和溶液中c(M+)隨c(H+)而變化，M+不發生水解。實驗發現，298K時c2(M+)-c(H+)為線性關系，如下圖中實線所示。
下列敘述錯誤的是( )
A．溶液pH＝4時，c(M+)＜3.0×10-4 mol·L－1
B．MA的溶度積度積Ksp(MA)=5.0×10-8
C．溶液pH＝7時，c(M＋)+c(H＋) =c(A－)+c(OH―)
D．HA的電離常數Ka1(HA)≈2.0×10-4
【答案】C
【解析】A項，由圖可知pH=4，即c(H+)=10×10-5mol/L時，c2(M+)=7.5×10-8mol2/L2，c(M+)=mol/L<3.0×10-4mol/L，A正確；B項，由圖可知，c(H+)=0時，可看作溶液中有較大濃度的OH-，此時A-的水解極大地被抑制，溶液中c(M+)=c(A-)，則Ksp(MA)= c(M＋)×c(A－)= c2(M＋)=5.0×10-8，B正確；C．設調pH所用的酸為HnX，則結合電荷守恒可知c(M＋)+c(H＋) =c(A－)+c(OH―)+ nc(Xn-)，題給等式右邊缺陰離子部分nc(Xn-)，C錯誤；D項，當c(HA)= c(A－)時，由物料守恒知c(A－)+ c(HA)=c(M＋)，則，，則c2(M＋)=5.0×10-8，對應圖得此時溶液中c(H＋) =2.0×10-4mol/L，，D正確；故選C。
5．利用X射線對BaSO4穿透能力較差的特性，醫學上在進行消化系統的X射線透視時，常用BaSO4作內服造影劑，這種檢查手段稱為鋇餐透視。
(1)醫學上進行鋇餐透視時不用BaCO3的原因是　　　　　　　　　　　(用離子方程式表示)
(2)某課外活動小組為了探究BaSO4的溶解度，分別將足量BaSO4放入：A．5 mL 水；B．40 mL 0.2 mol·L-1 Ba(OH)2溶液；C．20 mL 0.5 mol·L-1Na2SO4 溶液；D．40 mL 0.1 mol·L-1H2SO4 溶液中，溶解至飽和。
①以上各溶液中，Ba2+的濃度由大到小的順序為　　　　　　　　。
A．b>a>c>d　　　　B．b>a>d>c C．a>d>c>b D．a>b>d>c
②已知298 K時，Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，上述條件下，溶液b中的SO42-濃度為　　　　mol·L-1，溶液c中Ba2+的濃度為　　　　mol·L-1。
③某同學取等體積的溶液b和溶液d直接混合，則混合液的pH為　　　　(設混合溶液的體積為混合前兩溶液的體積之和)
【答案】(1)BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O　 (2)①B　②5.5×10-10　 2.2×10-10　 ③13
【解析】(1)BaSO4不溶于水也不溶于酸，人體不能吸收，因此服用BaSO4不會中毒，而BaCO3進入人體后，會和胃酸中的鹽酸發生反應BaCO3+2H+=Ba2++CO2↑+H2O，Ba是重金屬，Ba2+會被人體吸收而導致中毒(2)①SO42-會抑制BaSO4的溶解，所以c(SO42-)越大，c(Ba2+)越小。②由于c(Ba2+)·c(SO42-)=1.1×10-10，所以溶液b中c(SO42-)= mol·L-1=5.5×10-10 mol·L-1，溶液c中c(Ba2+)= mol·L-1=2.2×10-10 mol·L-1。③溶液b、d混合后發生反應Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O，由題意知Ba(OH)2過量，溶液中OH-的濃度為×2=0.1 mol·L-1，c(H+)==1×10-13 mol·L-1，pH=13。
6．工業碳酸鈉(純度約為98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等雜質，提純工藝如圖所示：
Ⅰ.碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質如圖所示：
Ⅱ.有關物質的溶度積如下：
物質 CaCO3 MgCO3 Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3
Ksp 4.96×10-9 6.82×10-6 4.68×10-6 5.61×10-12 2.64×10-39
回答下列問題：
(1)加入NaOH溶液時，反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液，當兩種沉淀共存且溶液的pH=8時，c(Mg2+)∶c(Fe3+)=　　　　。
(2)“母液”中除了含有Na+、C外，還含有　　　　等離子。
(3)有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿流程中虛線進行循環使用。試分析在實際工業生產中是否可行：　　　　(填“可行”或“不可行”)，說明理由：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】(1)MgCO3+2OH-=Mg(OH)2+ CO32-　2.125×1021 (2)Cl-、SO42-
(3)不可行　若“母液”循環使用，則溶液中c(Cl-)和c(SO42-)增大，最后所得產物Na2CO3混有雜質
【解析】由溶度積數據知，MgCO3的Ksp最大，在溶液中溶解得最多，CaCO3與MgCO3相差的數量級較大，在溶液中可以忽略。(1)主要是MgCO3與NaOH反應生成Ksp更小的沉淀Mg(OH)2。pH=8，c(OH-)=10-6 mol·L-1，Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=c(Mg2+)×10-12=5.61×10-12，c(Mg2+)=5.61 mol·L-1。Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=c(Fe3+)×10-18=2.64×10-39，c(Fe3+)=2.64×10-21 mol·L-1。c(Mg2+)∶c(Fe3+)=5.61∶2.64×10-21=2.125×1021。
7．痛風是以關節炎反復發作及產生腎結石為特征的一類疾病，關節炎的原因歸結于在關節滑液中形成了尿酸鈉(NaUr)晶體，有關平衡如下：
①HUr(尿酸，aq) Ur-(尿酸根，aq)+H+(aq)(37 ℃時，Ka=4.0×10-6)
②NaUr(s) Ur-(aq)+Na+(aq)
(1)37 ℃時，1.0 L水中最多可溶解8．0×10-3 mol尿酸鈉，此溫度下尿酸鈉的Ksp=　。
(2)關節炎發作多在腳趾和手指的關節處，當天氣變冷時，關節炎變得嚴重。這說明溫度降低時，尿酸鈉的Ksp　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)，生成尿酸鈉晶體的反應是　　　　(填“放熱”或“吸熱”)反應。
(3)37 ℃時，某尿酸結石病人尿液中尿酸分子和尿酸根離子的總濃度為2.0×10-3 mol·L-1，其中尿酸分子的濃度為5.0×10-4 mol·L-1，該病人尿液中的c(H+)為　　　　，pH　　　　(填“>”“=”或“<”)7。
【答案】(1)6.4×10-5 (2)減小　放熱 (3)1.33×10-6 mol·L-1　<
【解析】(1)尿酸鈉的Ksp=c(Na+)·c(Ur-)=8．0×10-3×8．0×10-3=6.4×10-5。(2)根據題給信息，關節炎是因為形成了尿酸鈉晶體，說明反應②的平衡向逆反應方向移動，Ksp減小。溫度降低，平衡逆向移動，說明生成尿酸鈉晶體的反應是放熱反應。(3)c(HUr)=5.0×10-4 mol·L-1，c(Ur-)=2.0×10-3 mol·L-1-5.0×10-4 mol·L-1=1.5×10-3 mol·L-1，Ka=，c(H+)= mol·L-1=1.33×10-6 mol·L-1。
8．沉淀溶解平衡在生活、生產和化學學習中有著重要應用。請回答下列問題：
(1)工業上濕法煉鋅過程中，以ZnSO4為主要成分的浸出液中，含有Fe3+、Fe2+、Cu2+、Cl-等雜質，這些雜質對鋅的電解工序有妨礙，必須提早除去.現有下列試劑可供選擇：酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、ZnO、H2O2溶液、Fe、AgNO3溶液、Ag2SO4。
①為了除去Fe2+，應加入合適的氧化劑，將其氧化為Fe3+，則應選擇的氧化劑是___；利用沉淀轉化原理，可加入___，除去Cl-。
②為使某些金屬離子轉化為沉淀而除去，需加入適當的物質調節溶液的pH。則加入的物質是___。
(2)工業生產中常用MnS作為沉淀劑除去工業廢水中的Cu2+：Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq)，該反應達到平衡時，c(Mn2+)___(填“＞”“＜”或“=”)c(Cu2+)
(3)在化學分析中采用K2CrO4為指示劑，以AgNO3標準溶液滴定溶液中的Cl-，利用Ag+與CrO42-生成磚紅色沉淀，指示到達滴定終點。25℃時，當溶液中Cl-恰好完全沉淀(濃度等于1.0×10-5mol L-1)時，溶液中c(Ag+)為___mol L-1，此時溶液中c(CrO42-)等于___mol L-1(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別為2.0×10-12和2.0×10-10)
【答案】(1)H2O2溶液 Ag2SO4 ZnO (2)> (3)2.0×10-5 5.0×10-3
【解析】(1)①根據除雜的“兩不”“兩易”原則可知，除去Fe2+又不引入新的雜質，所以應選擇H2O2溶液，將其氧化為Fe3+，除去溶液中的Cl-，為了不引入新的雜質，應選擇Ag2SO4；②為使某些金屬離子轉化為沉淀而Zn不被沉淀，則應選擇ZnO或者Zn(OH)2，由題意有應選ZnO；(2)由反應Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)可知，Ksp(MnS) ＞Ksp(CuS)，銅離子比錳離子更容易與硫離子結合生成硫化銅，所以該反應達到平衡后溶液中的c(Mn2+)＞c(Cu2+)；(3) 由Ksp(AgCl)= c(Ag+) × c(Cl-) 有 ，因為25℃時AgCl的Ksp= 2.0×10-10，所以25℃時，當溶液中Cl-恰好完全沉淀(濃度等于1.0×10-5mol L-1)時，溶液中c(Ag+) =2.0×10-5mol L-1；由Ksp(Ag2CrO4)= c(Ag+) ×c(CrO42-)有，因為25℃時Ag2CrO4的Ksp為2.0×10-12，所以c(CrO42-)=5.0×10-3mol L-1。
9．按要求回答下列問題
(1)我國規定生活用水中鎘排放的最大允許濃度為0.005 mg/L。處理含鎘廢水可采用化學沉淀法。試回答下列問題：
①磷酸鎘(Cd3(PO4)2)沉淀溶解平衡常數的表達式Ksp＝_____________________。
②在某含鎘廢水中加人Na2S，當S2-濃度達到7.9 × 10-8mol/L時，水體中Cd2+濃度為_____mol/L(已知：Ksp(CdS)=7.9 × 10-27，Cd的相對原子質量：112)；此時是否符合水源標準？______(填“是”或“否”)
(2)煉鋅煙塵(主要成份為ZnO，含少量CuO和FeO)為原料，可以制取氯化鋅和金屬鋅。制取氯化鋅主要工藝如下：
下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH (開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L－1計算)
金屬離子 Fe3+ Zn2+ Fe2+
開始沉淀的pH 1. 1 5. 2 5. 8
沉淀完全的pH 3. 2 6. 4 8. 8
①加入H2O2溶液的作用是________________。
②流程圖中，調節pH時，加入的試劑X可以是________(填序號)；
a、ZnO b、NaOH c、Zn2(OH)2CO3 d、ZnSO4
pH應調整到______________________。
【答案】(1) ①c3(Cd2+)·c2 (PO43-) ②1.0×10-19 是
(2)①)使Fe2+被氧化為Fe3+ ② ac 3.2≤pH<5.2
【解析】(1)①磷酸鎘沉淀的溶解平衡體系為Cd3(PO4)2(s)=3Cd2＋(aq)＋2PO43－(aq)，則平衡常數的表達式為Ksp=c3(Cd2＋)·c2(PO43－)；②當S2－濃度達到7.9×10－8mol·L－1時，c(Cd2＋)==1.0×10－19mol·L－1，1L溶液中含有n(Cd2＋)=1.0×10－19mol，其質量為1.0×10－19mol×112g·mol－1=1.12×10－17g，其濃度為=1.12×10－14mg·L－1<0.005mg·L－1，是符合水源標準；(2)①根據流程、表格中的數據以及制取的物質，沉淀B為Fe(OH)3，即加入H2O2的目的是將Fe2＋氧化成Fe3＋；②試劑X的目的是調節pH，使Fe3＋以Fe(OH)3形式沉淀出來，所加物質不能產生新的雜質，過量的能除去，因此所加物質應是ZnO或Zn(OH)2或Zn2(OH)2CO3，故a、c正確；調節pH，使Fe3＋全部沉淀，Zn2＋不能產生沉淀，根據表格中的數據，pH的范圍是3.2≤pH<5.8。考點4 沉淀溶解平衡的應用
一、沉淀的生成和溶解
1．沉淀的生成
(1)沉淀生成的應用
在無機物的制備和提純、廢水處理等領域，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。
(2)沉淀的方法
①調節pH法：如工業原料氯化銨中含雜質氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調節pH至7～8，使Q[Fe(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]可使Fe3＋轉變為Fe(OH)3沉淀而除去。反應如下：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。
②加沉淀劑法：如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子，如Cu2＋、Hg2＋等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，即離子積Q＞Ksp時，生成沉淀，也是分離、除去雜質常用的方法。
a．通入H2S除去Cu2＋的離子方程式：H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。
b．加入Na2S除去Hg2＋的離子方程式：Hg2＋＋S2－===HgS↓。
特別提醒　①一般來說，當溶液中有多種可以沉淀的離子且生成相同類型的沉淀時，越難溶(Ksp越小)的越先沉淀。
②當離子濃度小于1×10－5 mol·L－1時，認為已完全沉淀。
2．沉淀的溶解
(1)沉淀溶解的原理
根據平衡移動原理，對于在水中難溶的電解質，如果能設法不斷地移去平衡體系中的相應離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。
(2)實驗探究：Mg(OH)2沉淀溶解
(3)沉淀溶解的方法
①酸溶解法：用強酸溶解的難溶電解質有CaCO3、FeS、Al(OH)3、Ca(OH)2等。
如CaCO3難溶于水，卻易溶于鹽酸，原因是：CaCO3在水中存在沉淀溶解平衡為 CaCO3(s) Ca2＋(aq)＋CO(aq)，當加入鹽酸后發生反應：CO＋2H＋===H2O＋CO2↑，c(CO)降低，溶液中CO與Ca2＋的離子積Q(CaCO3)＜Ksp(CaCO3)，沉淀溶解平衡向溶解方向移動。
②鹽溶液溶解法：Mg(OH)2難溶于水，能溶于鹽酸、NH4Cl溶液中。溶于NH4Cl溶液反應的離子方程式為Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O。
二、沉淀的轉化
1．沉淀轉化的過程探究
(1)實驗探究AgCl、AgI、Ag2S的轉化
實驗操作
實驗現象 有白色沉淀析出 白色沉淀轉化為黃色沉淀 黃色沉淀轉化為黑色沉淀
化學方程式 NaCl＋AgNO3=== AgCl↓＋NaNO3 AgCl＋KI=== AgI＋KCl 2AgI＋Na2S=== Ag2S＋2NaI
實驗結論：AgCl沉淀轉化為AgI沉淀，AgI沉淀又轉化為Ag2S沉淀，說明溶解度由小到大的順序為Ag2S理論分析：
AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)　Ksp＝1.8×10－10
AgI(s) Ag＋(aq)＋I－(aq)　Ksp＝8.5×10－17
由Ksp值可看出AgI的溶解度遠比AgCl小得多。
當向AgCl沉淀中滴加KI溶液時，Q(AgI)＞Ksp(AgI)導致AgCl溶解，AgI生成，離子方程式可表示為：I－(aq)＋AgCl(s) AgI(s)＋Cl－(aq)，
K＝＝＝≈2.1×106＞1×105。
反應向正方向進行完全，即AgCl可轉化為AgI沉淀。
(2)實驗探究Mg(OH)2與Fe(OH)3的轉化
實驗操作
實驗現象 產生白色沉淀 白色沉淀轉化為紅褐色沉淀
化學方程式 MgCl2＋2NaOH=== Mg(OH)2↓＋2NaCl 3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2
實驗結論：Mg(OH)2沉淀轉化為Fe(OH)3沉淀，說明溶解度：Fe(OH)32．沉淀轉化的實質與條件
(1)實質：沉淀的轉化是指由一種難溶物轉化為另一種難溶物的過程，其實質是沉淀溶解平衡的移動。
(2)條件：兩種沉淀的溶解度不同，溶解度小的沉淀可以轉化為溶解度更小的沉淀，兩者溶解度相差越大轉化越容易。
3．沉淀轉化的應用
(1)鍋爐除水垢(含有CaSO4)：CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2＋(aq)，反應為CaSO4＋Na2CO3===CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
(2)自然界中礦物的轉化：原生銅的硫化物CuSO4溶液銅藍(CuS)，反應為CuSO4＋ZnS===CuS＋ZnSO4，CuSO4＋PbS===CuS＋PbSO4。
(3)工業廢水處理
工業廢水處理過程中，重金屬離子可利用沉淀轉化原理用FeS等難溶物轉化為HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
用FeS除去Hg2＋的離子方程式：FeS(s)＋Hg2＋(aq) HgS(s)＋Fe2＋(aq)。
溶度積使用時的注意事項
（1）Ksp只與難溶電解質的性質和溫度有關，與沉淀的量無關。
（2）溶液中離子濃度的變化只能使平衡移動，并不能改變溶度積。
（3）沉淀的生成和溶解這兩個相反過程相互轉化的條件是離子濃度的大小，改變反應所需的離子濃度，可使反應向著所需的方向轉化。
（4）只有組成相似的物質（如AgCl與AgI、CaCO3與BaCO3），才能用Ksp的相對大小來判斷物質溶解度的相對大小。
（5）Ksp小的難溶電解質也能向Ksp大的難溶電解質轉化，需看溶液中生成沉淀的離子濃度的大小。
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1．(2022 山東卷)工業上以SrSO4(s)為原料生產SrCO3(s)，對其工藝條件進行研究。現有含SrCO3(s)的0.1mol·L-1、1.0mol·L-1 Na2CO3溶液，含SrSO4(s)的0.1mol·L-1、1.0mol·L-1 Na2SO4溶液。在一定pH范圍內，四種溶液中lg[c(Sr2+)/mol·L-1]隨pH的變化關系如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A．反應SrSO4(s)+CO32-SrCO3(s)+SO42-的平衡常數
B．a= -6.5
C．曲線④代表含SrCO3(s)的1.0mol·L-1溶液的變化曲線
D．對含SrCO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始濃度均為1.0mol·L-1的混合溶液，時才發生沉淀轉化
2．(2022 海南省選擇性考試)某元素M的氫氧化物M(OH)2(s)在水中的溶解反應為：M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq)，M(OH)2(s)+2OH-(aq)M(OH)42-(aq)，25℃，-lgc與pH的關系如圖所示，c為M2+或M(OH)42-濃度的值。下列說法錯誤的是( )
A．曲線①代表-lg c(M2+)與pH的關系
B．M(OH)2的Ksp約為1×10-10
C．向c(M2+)=0.1mol/L的溶液中加入NaOH溶液至pH=9.0，體系中元素M主要以M(OH)2(s)存在
D．向c[M(OH) 42-]=0.1mol/L的溶液中加入等體積0.4mol/L的HCl后，體系中元素M主要以存在
3．已知：25℃時，Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。將含Fe2O3、Ag、Ni的某型廢催化劑溶于鹽酸，過濾，濾渣為Ag，所得溶液中c(Ni2+)=c(Fe3+)=0.4mol/L。向該溶液中滴加一定濃度的NaOH溶液(假設溶液體積不變)下列說法中正確的是( )
A．金屬活動性：Ag＞Ni
B．加入NaOH溶液時，先產生Ni(OH)2沉淀
C．當滴定到溶液pH=5時，溶液中lg約為10
D．當滴定到溶液呈中性時，Ni2+已沉淀完全
4．(2021 全國乙卷真題)HA是一元弱酸，難溶鹽MA的飽和溶液中c(M+)隨c(H+)而變化，M+不發生水解。實驗發現，298K時c2(M+)-c(H+)為線性關系，如下圖中實線所示。
下列敘述錯誤的是( )
A．溶液pH＝4時，c(M+)＜3.0×10-4 mol·L－1
B．MA的溶度積度積Ksp(MA)=5.0×10-8
C．溶液pH＝7時，c(M＋)+c(H＋) =c(A－)+c(OH―)
D．HA的電離常數Ka1(HA)≈2.0×10-4
5．利用X射線對BaSO4穿透能力較差的特性，醫學上在進行消化系統的X射線透視時，常用BaSO4作內服造影劑，這種檢查手段稱為鋇餐透視。
(1)醫學上進行鋇餐透視時不用BaCO3的原因是　　　　　　　　　　　(用離子方程式表示)
(2)某課外活動小組為了探究BaSO4的溶解度，分別將足量BaSO4放入：A．5 mL 水；B．40 mL 0.2 mol·L-1 Ba(OH)2溶液；C．20 mL 0.5 mol·L-1Na2SO4 溶液；D．40 mL 0.1 mol·L-1H2SO4 溶液中，溶解至飽和。
①以上各溶液中，Ba2+的濃度由大到小的順序為　　　　　　　　。
A．b>a>c>d　　　　B．b>a>d>c C．a>d>c>b D．a>b>d>c
②已知298 K時，Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，上述條件下，溶液b中的SO42-濃度為　　　　mol·L-1，溶液c中Ba2+的濃度為　　　　mol·L-1。
③某同學取等體積的溶液b和溶液d直接混合，則混合液的pH為　　　　(設混合溶液的體積為混合前兩溶液的體積之和)
6．工業碳酸鈉(純度約為98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO42-等雜質，提純工藝如圖所示：
Ⅰ.碳酸鈉的飽和溶液在不同溫度下析出的溶質如圖所示：
Ⅱ.有關物質的溶度積如下：
物質 CaCO3 MgCO3 Ca(OH)2 Mg(OH)2 Fe(OH)3
Ksp 4.96×10-9 6.82×10-6 4.68×10-6 5.61×10-12 2.64×10-39
回答下列問題：
(1)加入NaOH溶液時，反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液，當兩種沉淀共存且溶液的pH=8時，c(Mg2+)∶c(Fe3+)=　　　　。
(2)“母液”中除了含有Na+、C外，還含有　　　　等離子。
(3)有人從“綠色化學”角度設想將“母液”沿流程中虛線進行循環使用。試分析在實際工業生產中是否可行：　　　　(填“可行”或“不可行”)，說明理由：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
7．痛風是以關節炎反復發作及產生腎結石為特征的一類疾病，關節炎的原因歸結于在關節滑液中形成了尿酸鈉(NaUr)晶體，有關平衡如下：
①HUr(尿酸，aq) Ur-(尿酸根，aq)+H+(aq)(37 ℃時，Ka=4.0×10-6)
②NaUr(s) Ur-(aq)+Na+(aq)
(1)37 ℃時，1.0 L水中最多可溶解8．0×10-3 mol尿酸鈉，此溫度下尿酸鈉的Ksp=　。
(2)關節炎發作多在腳趾和手指的關節處，當天氣變冷時，關節炎變得嚴重。這說明溫度降低時，尿酸鈉的Ksp　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)，生成尿酸鈉晶體的反應是　　　　(填“放熱”或“吸熱”)反應。
(3)37 ℃時，某尿酸結石病人尿液中尿酸分子和尿酸根離子的總濃度為2.0×10-3 mol·L-1，其中尿酸分子的濃度為5.0×10-4 mol·L-1，該病人尿液中的c(H+)為　　　　，pH　　　　(填“>”“=”或“<”)7。
8．沉淀溶解平衡在生活、生產和化學學習中有著重要應用。請回答下列問題：
(1)工業上濕法煉鋅過程中，以ZnSO4為主要成分的浸出液中，含有Fe3+、Fe2+、Cu2+、Cl-等雜質，這些雜質對鋅的電解工序有妨礙，必須提早除去.現有下列試劑可供選擇：酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、ZnO、H2O2溶液、Fe、AgNO3溶液、Ag2SO4。
①為了除去Fe2+，應加入合適的氧化劑，將其氧化為Fe3+，則應選擇的氧化劑是___；利用沉淀轉化原理，可加入___，除去Cl-。
②為使某些金屬離子轉化為沉淀而除去，需加入適當的物質調節溶液的pH。則加入的物質是_ __。
(2)工業生產中常用MnS作為沉淀劑除去工業廢水中的Cu2+：Cu2+(aq)+MnS(s) CuS(s)+Mn2+(aq)，該反應達到平衡時，c(Mn2+)___(填“＞”“＜”或“=”)c(Cu2+)
(3)在化學分析中采用K2CrO4為指示劑，以AgNO3標準溶液滴定溶液中的Cl-，利用Ag+與CrO42-生成磚紅色沉淀，指示到達滴定終點。25℃時，當溶液中Cl-恰好完全沉淀(濃度等于1.0×10-5mol L-1)時，溶液中c(Ag+)為___mol L-1，此時溶液中c(CrO42-)等于___mol L-1(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別為2.0×10-12和2.0×10-10)
9．按要求回答下列問題
(1)我國規定生活用水中鎘排放的最大允許濃度為0.005 mg/L。處理含鎘廢水可采用化學沉淀法。試回答下列問題：
①磷酸鎘(Cd3(PO4)2)沉淀溶解平衡常數的表達式Ksp＝_____________________。
②在某含鎘廢水中加人Na2S，當S2-濃度達到7.9 × 10-8mol/L時，水體中Cd2+濃度為_____mol/L(已知：Ksp(CdS)=7.9 × 10-27，Cd的相對原子質量：112)；此時是否符合水源標準？______(填“是”或“否”)
(2)煉鋅煙塵(主要成份為ZnO，含少量CuO和FeO)為原料，可以制取氯化鋅和金屬鋅。制取氯化鋅主要工藝如下：
下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH (開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 mol·L－1計算)
金屬離子 Fe3+ Zn2+ Fe2+
開始沉淀的pH 1. 1 5. 2 5. 8
沉淀完全的pH 3. 2 6. 4 8. 8
①加入H2O2溶液的作用是________________。
②流程圖中，調節pH時，加入的試劑X可以是________(填序號)；
a、ZnO b、NaOH c、Zn2(OH)2CO3 d、ZnSO4
pH應調整到______________________。

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