2021届高考化学大一轮核心突破：沉淀溶解平衡及应用【核心透析、核心训练】

1 ——沉淀溶解平衡及应用 【核心透析】 1．沉淀溶解平衡 (1)定义：在一定温度下，当沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等 时，形成饱和溶液，达到平衡状态，把这种平衡称之为沉淀溶解平衡。 (2)沉淀溶解平衡的建立： (3)特点：(适用勒夏特列原理) (4)影响因素 ①内因 难溶电解质本身的性质。 溶度积(Ksp)反映难溶电解质在水中的溶解能力。对同类型的电 解质而言，Ksp 数值越大，电解质在水中溶解度越大；Ksp 数值越小，2 难溶电解质的溶解度也越小。 ②外因 a．浓度：加水稀释，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，但 Ksp 不变。 b．温度：多数难溶电解质的溶解过程是吸热的，所以升高温度， 沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，同时 Ksp 变大。 c．同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中，加入相同的离子，使 平衡向沉淀方向移动，但 Ksp 不变。 d．其他：向沉淀溶解平衡体系中，加入可与体系中某些离子反 应生成更难溶或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动，Ksp 不变。 以 BaCO3(s) Ba2＋(aq)＋CO2－3 (aq)　ΔH>0 为例 2.沉淀溶解平衡的应用 (1)沉淀的生成 当溶液中离子积(Qc)大于溶度积(Ksp)时有沉淀生成。 ①调节 pH 法：如除去 NH4Cl 溶液中的 FeCl3 杂质，可加入氨水 调节 pH 至 4 左右，离子方程式为 Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋ 3NH＋4 。3 ②沉淀剂法：如用 H2S 沉淀 Cu2＋，离子方程式为 Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋。 (2)沉淀的溶解 当溶液中离子积(Qc)小于溶度积(Ksp)时，沉淀可以溶解。 ①酸溶解：用离子方程式表示 CaCO3 溶于盐酸： CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O。 ②盐溶解：用离子方程式表示 Mg(OH)2 溶于 NH4Cl 溶液：Mg(OH)2 ＋2NH＋4 ===Mg2＋＋2NH3·H2O。 ③配位溶解：用离子方程式表示 AgCl 溶于氨水： AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O。 ④氧化还原溶解：如不溶于盐酸的硫化物 Ag2S 溶于稀 HNO3。 (3)沉淀的转化 在难溶物质的饱和溶液中，溶解度小的沉淀会转化成溶解度更小 的沉淀。 ①实质：沉淀溶解平衡的移动。 ②实例：AgNO3 溶液 ― ― → NaCl AgCl ― ― → NaBr AgBr，则 Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)。 ③应用： 锅炉除垢：将 CaSO4 转化为 CaCO3，离子方程式为 CaSO4＋CO2－3 ===CaCO3＋SO2－4 。 矿物转化：CuSO4 溶液遇 ZnS 转化为 CuS，离子方程式为 ZnS＋Cu2 ＋===CuS＋Zn2＋。4 1．AgCl===Ag＋＋Cl－表示的是 AgCl 的电离方程式，而 AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)表示的是 AgCl 的沉淀溶解平衡表达式。 2．难溶电解质不一定是弱电解质，如 BaSO4、AgCl 等都是强电 解质。 3．用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去。一般认 为残留在溶液中的离子浓度小于 1×10－5 mol·L－1 时，沉淀已经完 全。 4．沉淀溶解达到平衡时，再加入该难溶物对平衡无影响。 5．AgCl 的澄清饱和溶液，加水稀释沉淀溶解平衡正移，但离子 浓度减小，而 AgCl 悬浊液，加水稀释，平衡正移，但 c(Ag＋)和 c(Cl －)不变。5 【核心训练】 1．在一定温度下，当 Mg(OH)2 固体在水溶液中达到下列平衡时： Mg(OH)2(s) Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，要使 Mg(OH)2 固体减少而 c(Mg2＋)不变，可采取的措施是(　D　) A．加 MgSO4 B．加 HCl 溶液 C．加 NaOH D．加水 解析：加 MgSO4 会使该溶解平衡左移，Mg(OH)2 固体增多，c(Mg2 ＋)变大；加 HCl 溶液使该溶解平衡右移，Mg(OH)2 固体减少，c(Mg2 ＋)变大；加 NaOH 使该溶解平衡左移，Mg(OH)2 固体增多。 2.已知难溶性物质 K2SO4·MgSO4·2CaSO4 在水中存在如下平衡： K2SO4·MgSO4·2CaSO4(s) 2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SO2－4 。不同温 度下，K＋的浸出浓度与溶浸时间的关系如图所示，则下列说法错误 的是(　D　) A．向该体系中加入饱和 NaOH 溶液，溶解平衡向右移动 B．向该体系中加入饱和碳酸钠溶液，溶解平衡向右移动 C．升高温度，化学反应速率增大，溶解平衡向右移动 D．该平衡的 Ksp＝c(Ca2＋)·c(K＋)·c(Mg2＋)·c(SO2－4 ) 解析：根据平衡 K2SO4·MgSO4·2CaSO4(s) 2Ca2＋＋2K＋＋ Mg2＋＋4SO2－4 ，向该体系中加入饱和 NaOH 溶液，OH－与 Mg2＋结合，生6 成难溶的 Mg(OH)2 沉淀使平衡向右移动，A 项正确；向该体系中加入 饱和碳酸钠溶液，CO 2－3 与 Ca2＋结合，生成难溶的 CaCO3，使溶解平衡 向右移动，B 项正确；根据曲线可知，温度越高 K＋的浸出浓度越大， 说明该过程是吸热的，C 项正确；该平衡的 Ksp＝c2(Ca2＋ )·c2(K ＋)·c(Mg2＋)·c4(SO2－4 )，D 项错误。 3．以 MnO2 为原料发生反应制得的 MnCl2 溶液，其中常含有 Cu2 ＋、Pb2＋、Cd2＋等金属离子，通过添加过量难溶电解质 MnS，可使这 些金属离子形成硫化物沉淀，经过滤除去包括 MnS 在内的沉淀，再经 蒸发、结晶，可得纯净的 MnCl2。根据上述实验事实，下列分析正确 的是(　D　) A．MnS 的溶解度小于 CuS、PbS、CdS 等硫化物的溶解度 B．除杂试剂 MnS 也可用 Na2S 替代 C．MnS 与 Cu2＋反应的离子方程式是 Cu2＋＋S2－===CuS↓ D．整个过程中涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应 解析：通过添加过量难溶电解质 MnS，除去 Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋等 离子，属于沉淀的转化，利用的是 CuS、PbS、CdS 比 MnS 更难溶于水 的原理，A 错误；用 Na2S 替代 MnS，会引入 S2－和 Na＋杂质，同时也 能生成 MnS 沉淀，B 错误；沉淀转化的离子方程式为 Cu2＋ (aq)＋ MnS(s)===CuS(s)＋Mn2＋(aq)，C 错误；整个反应过程中 MnO2 和浓盐 酸的反应是氧化还原反应，沉淀转化是复分解反应，D 正确。 4．下列说法中正确的是(　C　) A．饱和石灰水中加入一定量生石灰，温度明显升高，所得溶液 的 pH 增大 B．AgCl 悬浊液中存在平衡：AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl －(aq)， 往其中加入少量 NaCl 粉末，平衡向左移动，溶液中离子的总浓度会7 减小 C．AgCl 悬浊液中加入 KI 溶液，白色沉淀变成黄色，证明此条 件下 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) D．硬水中含有较多的 Ca2＋、Mg2＋、HCO－3 、SO2－4 ，加热煮沸可以 完全除去其中的 Ca2＋、Mg2＋ 解析：A 项中温度升高，Ca(OH)2 溶解度降低，氢氧根离子浓度 减小，碱性减弱，pH 减小，A 项错误；B 项中加入 NaCl，虽然平衡左 移，但加入了 NaCl 粉末会使溶液中离子的总浓度增大，B 项错误； 沉淀易于向溶解度更小的方向转化，C 项中现象说明 AgI 的溶解度小 于 AgCl，对于同类型(阴、阳离子个数分别相等)的难溶物，Ksp 越小， 溶解度越小，C 项正确；D 项加热煮沸，只能降低 Ca2＋、Mg2＋的浓度， 而不可能完全除去，D 项错误。 5．已知：25 ℃时， Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10 －12，Ksp(MgF2)＝ 7.42×10－11。下列说法正确的是(　B　) A．25 ℃时，饱和 Mg(OH)2 溶液与饱和 MgF2 溶液相比，前者的 c(Mg2＋)大 B．25 ℃时，在 Mg(OH)2 的悬浊液加入少量的 NH4Cl 固体，c(Mg2 ＋)增大 C．25 ℃时，Mg(OH)2 固体在 20 mL 0.01 mol·L－1 氨水中的 Ksp 比在 20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl 溶液中的 Ksp 小 D．25℃时，在 Mg(OH)2 的悬浊液中加入 NaF 溶液后，Mg(OH)2 不 可能转化成为 MgF2 解析：从 Ksp[Mg(OH)2]、Ksp(MgF2)看出 Mg(OH)2 的溶解度更小， 故饱和 Mg(OH)2 溶液与饱和 MgF2 溶液相比，前者的 c(Mg2＋)小，A 错； 在 Mg(OH)2 的悬浊液中加入少量的 NH4Cl 固体，会生成 NH3·H2O 弱电8 解质，促进 Mg(OH)2 的溶解，故 c(Mg2＋)增大，B 对；Ksp 只与温度有 关，C 错；在 Mg(OH)2 的悬浊液中加入 NaF 溶液后，如果 F－浓度够大， 使得 c(Mg2＋)×c2(F－)大于 Ksp(MgF2)，Mg(OH)2 可以转化成为 MgF2，D 错。 6．在 25 ℃时，AgCl 的白色悬浊液中，依次加入等浓度的 KI 溶 液和 Na2S 溶液。观察到的现象是先出现黄色沉淀，最终出现黑色沉 淀。已知有关物质的溶度积 Ksp(25 ℃)如下： AgCl AgI Ag2S Ksp(单位省略) 1.8×10－10 1.5×10－16 6.3×10－50 下列叙述错误的是(　C　) A．沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动 B．溶解度小的沉淀一般容易转化为溶解度更小的沉淀 C．AgCl 固体在等物质的量浓度的 NaCl、CaCl2 溶液中的溶解程 度相同 D．25 ℃时，在饱和 AgCl、AgI、Ag2S 溶液中，所含 Ag＋的浓度 不同 解析：沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动，A 项正确；溶 解度较小的沉淀一般更容易生成，B 项正确；等物质的量浓度的 NaCl、CaCl2 溶液中 Cl－浓度不同，对 AgCl 溶解平衡的影响不同， 故 AgCl 在等物质的量浓度的 NaCl、CaCl2 溶液中的溶解程度不同，C 项错误；AgCl、AgI、Ag2S 溶解度不同，溶液中所含 Ag＋的浓度不同， D 项正确。 7．实验： ①0.1 mol·L－1 AgNO3 溶液和 0.1 mol·L－1 NaCl 溶液等体积混 合得到浊液 a，过滤得到滤液 b 和白色沉淀 c；9 ②向滤液 b 中滴加 0.1 mol·L－1 KI 溶液，出现浑浊； ③向沉淀 c 中滴加 0.1 mol·L－1 KI 溶液，沉淀变为黄色。 下列分析不正确的是(　B　) A．浊液 a 中存在沉淀溶解平衡： AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq) B．滤液 b 中不含有 Ag＋ C．③中颜色变化说明 AgCl 转化为 AgI D．实验可以证明 AgI 比 AgCl 更难溶 解析：由题干信息可推知，AgNO3 溶液和 NaCl 溶液恰好反应， AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO 3，沉淀 c 为 AgCl(白色)，滤液 b 为 NaNO3 溶液，AgCl 虽然为难溶性物质，但在水中仍有少量溶解，故滤 液 b 中仍有极少量的 Ag＋，当加入 KI 溶液时，Ag＋＋I－===AgI↓， 生成了溶解度更小的 AgI 沉淀，故可判定 B 项错误，其他选项正确。