第十一单元 水溶液中的离子平衡（5）
2015-11-25 10:01:16 来源： 撰稿：董啸 摄影摄像： ; 评论：0 点击：
第十一单元 水溶液中的离子平衡（5）
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授课人：董 啸 |
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①掌握原电离平衡原理、盐类水解的原理； |
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教学目标： |
②掌握溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算； |
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③利用平衡移动原理解释某些问题。
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教学重点： |
液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算 |
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教学难点： |
利用平衡移动原理解释某些问题 |
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教学方法： |
精讲精炼，分析比较，发现规律 |
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教学过程： |
第五课时 |
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基础知识精析
五、沉淀溶解平衡
1、概念：
在一定条件下，难溶电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率时，溶液中各离子的浓度保持不变的状态，叫做难溶电解质的溶解平衡（或沉淀的溶解平衡）。
2、表达式： 利用可逆反应的形式表示，沉淀的溶解平衡。
练习：书写碘化银、氢氧化镁溶解平衡的表达式。
3、特征：逆、等、动、定、变
4、电解质在水中的溶解度:
20 ℃时，电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系：
5、影响溶解平衡的因素：
（1）内因：电解质本身的性质
（2）外因：
①浓度：加水，平衡向溶解方向移动。
②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。
总结：越稀越有利于溶解；越热越有利于溶解。
以AgCl(s)≒Ag＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH>0为例
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外界条件 |
移动方向 |
平衡后c(Ag＋) |
平衡后c(Cl－) |
Ksp |
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升高温度 |
正向 |
增大 |
增大 |
增大 |
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加水稀释 |
正向 |
减小 |
减小 |
不变 |
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加入少量AgNO3 |
逆向 |
增大 |
减小 |
不变 |
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通入HCl |
逆向 |
减小 |
增大 |
不变 |
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通入H2S |
正向 |
减小 |
增大 |
不变 |
6、沉淀溶解平衡的应用
（1）沉淀的生成
①沉淀方法：
在不影响主体物质的情况下，加入某种化学试剂，使杂质离子生成沉淀，从而过滤除去。
具体方法：调节PH法；加沉淀剂法；同离子效应法；氧化还原法。
实例：
ⅰ、除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至7～8，离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。
ⅱ、用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。
②实际应用：
物质的检验、提纯及工厂废水的处理等，生成难溶电解质的沉淀，是工业生产、环保工程和科学研究中除杂质或提纯物质的重要方法之一。
（2）沉淀的溶解
①溶解方法：
根据平衡移动原理分析，要使沉淀溶解，加入某些试剂，生成难电离电解质或气体，使溶解平衡向溶解的方向移动，使难溶电解质溶解的离子浓度减少。
具体做法：
ⅰ、酸溶解法：加入强酸，沉淀转化为气体，使沉淀溶解。例如，CaCO3溶于盐酸，离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。
ⅱ、盐溶液溶解法：加入弱酸盐或弱碱盐，使沉淀转化为弱电解质或其它难溶电解质，使沉淀溶解。例如，Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，离子方程式为Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O。
ⅲ、氧化还原溶解法：加入氧化剂或还原剂，利用氧化还原反应，使某些离子浓度减小。适用于具有明显氧化性或还原性的难溶物，例如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3。（
）。
ⅳ、配位溶解法：加入某些特殊试剂，使沉淀转化为溶液。例如AgCl溶于氨水，例如，AgCl加氨水生成银氨离子可溶解，离子方程式为AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O；硫酸铅加入醋酸，可以使沉淀溶解。
②应用：常用于除去残留物或分离固体物质。
（3）沉淀的转化
①沉淀转化方法：
沉淀转化的方法是加入可与体系中某些离子反应的物质，生成更难溶电解质。
依据：利用溶解度或溶度积常数比较，选择溶解度更小的沉淀的离子，作为沉淀转化试剂。
【思考】当向AgNO3和NaCl恰好完全反应的平衡体系中加入I－，会看到什么现象？若再加入S2－，会看到什么现象？
②沉淀转化特点：
a.沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。
b.溶解度小的沉淀，转化为溶解度更小的沉淀。
c.溶解度差异越大，转化越容易。
③应用：
在工业生产实际中，对于有些沉淀用酸或其他方法也不能溶解沉淀。可以先将其转化为另一种可以用酸或其他方法能溶解的沉淀。
【归纳】沉淀的生成、溶解、转化本质上都是沉淀溶解平衡的移动问题，其基本依据主要有：
①加入可与体系中某些离子反应生成更难溶或更难电离或气体的离子，使平衡向溶解的方向移动。
②温度：升温，多数平衡向溶解方向移动。
③加入相同离子，平衡向沉淀方向移动。
深度思考
1．沉淀的溶解平衡是怎样建立的？勒夏特列原理是否适用于该平衡？
答案：难溶电解质的溶解度虽然很小，但不可能为零(完全不溶解)，溶液中的离子结合成难溶电解质时，也不可能完全进行到底。故难溶电解质在水中会建立如下平衡：MmAn(s)溶解沉淀mMn＋(aq)＋nAm－(aq)。勒夏特列原理同样适用于沉淀溶解平衡。
2．难溶的氯化银在水中也存在着溶解平衡AgCl(s)=Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，怎样用实验证明溶液中可以同时存在着少量的Ag＋和Cl－？
答案 取适量的AgCl溶解于试管中，滴加酸化的AgNO3溶液，生成白色沉淀，证明溶液中含Cl－，另取适量AgCl溶解于试管中，滴加Na2S溶液，生成黑色沉淀，证明溶液中含Ag＋。
3．(1)0.1 mol·L－1的盐酸与0.1 mol·L－1的AgNO3溶液等体积混合完全反应后溶液中含有的微粒有____________。
(2)下列方程式①AgCl(s)=Ag＋(aq)＋Cl－(aq)、
②AgCl===Ag＋＋Cl－、 ③CH3COOH=CH3COO－＋H＋各表示什么意义？
答案 (1)H2O、H＋、OH－、Ag＋、Cl－、NO、AgCl
(2)①AgCl的溶解平衡；②AgCl是强电解质，溶于水的AgCl完全电离；③CH3COOH的电离平衡。
4．(1)在实验室中怎样除去NaCl溶液中的BaCl2?
(2)怎样除去AgI中的AgCl?
答案 (1)向溶液中加入过量的Na2CO3溶液充分反应过滤，向滤液中加适量盐酸。
(2)把混合物与饱和KI溶液混合，振荡静置，溶度积大的AgCl就慢慢转化为溶度积小的AgI。
5．试用平衡移动原理解释下列事实：
(1)BaCO3不溶于水，为什么不能作钡餐？
(2)CaCO3难溶于稀H2SO4，却能溶于醋酸中；
(3)分别用等体积的蒸馏水和0.01 mol·L－1的盐酸洗涤AgCl沉淀，用水洗涤造成的AgCl的损失大于用稀盐酸洗涤的损失量。
答案 (1)BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO(aq)，HCl===H＋＋Cl－，2H＋＋CO===H2O＋CO2↑，盐酸电离的H＋与BaCO3产生的CO结合生成CO2和H2O，破坏了BaCO3的溶解平衡，c(Ba2＋)增大，引起人体中毒。
(2)CaCO3(s)=Ca2＋(aq)＋CO(aq)，H2SO4===SO＋2H＋，因为生成的CaSO4溶解度较小，会附在CaCO3的表面，阻止平衡的右移。而CH3COOH=CH3COO－＋H＋生成的醋酸钙易溶于水；当H＋与CO结合生成CO2和H2O时，CaCO3的溶解平衡右移。
(3)用水洗涤AgCl，AgCl(s)=Ag＋(aq)＋Cl－(aq)平衡右移，AgCl的质量减少，用HCl洗涤AgCl，稀释的同时HCl电离产生的Cl－会使平衡左移，AgCl减少的质量要小些。
6、溶度积（平衡常数）——Ksp
对于沉淀MmAn存在溶解平衡： MmAn (s)
mMn+（aq）＋ nAm-（aq）沉淀溶解平衡的平衡常数：Ksp＝[c(Mn+) ]m·[c(Am— )]n
说明：固体物质浓度可以看做不变，不列入平衡常数。
（1）定义：在一定温度下，沉淀达到溶解平衡时，溶液中的离子浓度幂的乘积是一个常数，叫做沉淀的溶解平衡常数，也称为溶度积常数，简称溶度积。符号为：Ksp
说明：①Ksp只与温度有关，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，但Ca(OH)2相反。
②对于溶解平衡：AmBn(s)=mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)，对于相同类型的物质，Ksp的大小，反映了难溶电解质在溶液中溶解能力的大小，也反映了该物质在溶液中沉淀的难易。
（2）意义：
溶度积的大小反映了难溶电解质在水中的溶解能力。溶度积越大，越易溶解，溶度积越小，越难溶解。
（3）应用：判断难溶电解质的溶解情况。
判断方法：对于任意一种难溶电解质，通过对比溶度积和离子积（有关离子浓度幂的乘积称为离子积，符号为Qc）的相对大小，可以判断难溶电解质的溶解情况。
若任意时刻有：Qc ＝ [ c (Mn＋) ]m·[c(Am— )]n 则有：
Qc>Ksp：溶液过饱和，继续析出沉淀，直至溶液饱和（Qc＝Ksp），达到新的溶解平衡。
Qc＝Ksp：溶液饱和，溶解平衡状态，沉淀量不变。
Qc<Ksp：溶液未饱和，无沉淀析出，若加入电解质，则可以继续溶解，直至达到新的溶解平衡。
说明：以上规则称为溶度积规则。根据溶度积规则，要使沉淀溶解，可以加入某种试剂，使其与难溶电解质电离出来的离子作用，控制离子浓度的大小，从而降低该离子的浓度，使Qc＜Ksp，平衡向沉淀溶解的方向移动。
（4）溶解平衡曲线：
若将达到溶解平衡时，溶液中各种离子浓度的浓度绘制成曲线，就是溶解平衡曲线。
例如：氯化银的溶解平衡曲线为：
含义：在曲线上的每个点达到溶解平衡；在曲线左侧和下侧的点，Qc﹤Ksp，未达到溶解平衡，可以继续溶解；在曲线左侧和下侧的点，Qc﹤Ksp，未达到溶解平衡，可以继续溶解；在曲线右侧和上侧的点，Qc﹥Ksp，达到溶解平衡，将继续沉淀。
经验规律：对于同类型的难溶电解质来说，Ksp越大，溶解度越大，Ksp越小，溶解度越小。
（5）计算：
例1:25℃时， Ksp(AgBr)= 5.0×10-10，求AgBr的饱和溶液中的[Ag+]和[Br-]。
练习:25℃时，Ksp(Mg(OH)2)= 5.6×10-12，求Mg(OH)2 的饱和溶液中的[Mg2+]和[OH-]。
例2:在室温下，BaSO4的溶度积为1.07×10-10，计算每升饱和溶液中所溶解BaSO4为多少克？
解：设浓度为xmol/L.
BaSO4 Ba2+ + SO42- x=
=1.03×10-5 (mol·L-1)
MBaSO4=233g/mol，每L饱和溶液中所溶解BaSO4的质量为：
1.03×10-5×233=2.40×10-3（g）
练习:25℃时Ksp (AgIO3)= 3.1×10-8 、 Ksp (Ag2CrO3)= 1.1×10-12 ,比较AgIO3、 Ag2CrO3的饱和溶液中溶解度的大小。
深度思考
1．AgCl的Ksp＝1.80×10－10，将0.002 mol·L－1的NaCl和0.002 mol·L－1的AgNO3溶液等体积混合，是否有AgCl沉淀生成？
答案 c(Cl－)·c(Ag＋)＝0.001×0.001＝10－6>Ksp，有沉淀生成。
2．利用生成沉淀的方法能否全部除去要沉淀的离子？
答案 不可能将要除去的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。
3．下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是 ( )
A．常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的Ksp减小
B．溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp减小
C．溶度积常数Ksp只受温度影响，温度升高Ksp增大
D．常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的Ksp不变
答案 D
解析 温度不变，溶度积常数不变，故A项不正确；大多数的难溶物温度升高，Ksp增大，但也有少数物质相反，故B、C均不正确。
【探究高考】
1．(2009·广东，18改编)硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下。下列说法正确的是 ( )
A．温度一定时，Ksp(SrSO4)随c(SO)的增大而减小
B．三个不同温度中，313 K时Ksp(SrSO4)最大
C．283 K时，图中a点对应的溶液是饱和溶液
D．283 K下的SrSO4饱和溶液升温到363 K后变为不饱和溶液
答案 B
解析 温度一定，Ksp(SrSO4)不变，A错误；由题中沉淀溶解平衡曲线可看出，313 K时，c(Sr2＋)、c(SO)最大，Ksp最大，B正确；a点c(Sr2＋)小于平衡时c(Sr2＋)，故未达到饱和，沉淀继续溶解，C不正确；从283 K升温到363 K要析出固体，依然为饱和溶液。
2．(2011·浙江理综，13)海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：
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模拟海水中的离子浓度/mol·L－1 |
Na＋ |
Mg2＋ |
Ca2＋ |
Cl－ |
HCO |
|
0.439 |
0.050 |
0.011 |
0.560 |
0.001 |
注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5 mol·L－1，可认为该离子不存在；
实验过程中，假设溶液体积不变。
Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9 Ksp(MgCO3)＝6.82×10－6
Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6 Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12
下列说法正确的是 ( )
A．沉淀物X为CaCO3
B．滤液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋
C．滤液N中存在Mg2＋、Ca2＋
D．步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
答案 A
解析 由于HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O反应存在，且Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9，又可求得c(CO)·c(Ca2＋)＝1.0×10－3 mol·L－1×1.1×10－2
mol·L－1>Ksp(CaCO3)，因此X为CaCO3，A正确；Ca2＋反应完后剩余浓度大于1.0×
10－5 mol·L－1，则滤液M中存在Mg2＋、Ca2＋，B不正确；pH＝11.0时可求得c(OH－)＝10－3 mol·L－1，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，c(Mg2＋)＝<1.0×10－5，因此N中只存在Ca2＋不存在Mg2＋，C不正确；加入4.2 g NaOH固体时沉淀物应是Mg(OH)2，D错误。
3．(2010·山东理综，15)某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，改变溶液pH，金属阳离
子浓度的变化如图所示。据图分析，下列判断错误的是 ( )
A．Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(OH)2]
B．加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C．c、d两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等
D．Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
答案 B
解析 根据题意，图中曲线为沉淀溶解平衡曲线，曲线上的所有点对应的溶液都是达到沉淀溶解平衡的溶液，D正确；选取曲线上的b、c两点，当溶液中两种阳离子浓度相同时，Fe(OH)3饱和溶液中的OH－浓度小于Cu(OH)2饱和溶液中的OH－浓度，所以Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Cu(OH)2]，A正确；向Fe(OH)3饱和溶液中加入NH4Cl固体，促进了氢氧化铁的溶解，溶液中铁离子浓度增大，B错误；由于一定温度下的水溶液中，水的离子积是一个常数，所以c、d两点代表的溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积相等，C正确。
4．[2009·山东理综，28(3)]在25 ℃下，向浓度均为0.1 mol·L－1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成______沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式为________。
已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。
答案 Cu(OH)2 Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2 ↓＋2NH
解析 因为Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2]，所以先生成Cu(OH)2沉淀。
5．(1)(2012·浙江理综，12D改编)相同温度下，将足量氯化银固体分别放入相同体积的①蒸馏水、②0.1 mol·L－1盐酸、③0.1 mol·L－1氯化镁溶液、④0.1 mol·L－1硝酸银溶液中，Ag＋浓度：________。答案 ④>①>②>③
(2)[2012·浙江理综，26(1)]已知：I2＋2S2O===S4O＋2I－
相关物质的溶度积常数见下表：
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物质 |
Cu(OH)2 |
Fe(OH)3 |
CuCl |
CuI |
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Ksp |
2.2×10－20 |
2.6×10－39 |
1.7×10－7 |
1.3×10－12 |
某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，为得到纯净的CuCl2·2H2O晶体，加入_____，调至pH＝4，使溶液中的Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，此时溶液中的c(Fe3＋)＝_______。过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl2·2H2O晶体。
答案 Cu(OH)2[或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO3]
2．6×10－9 mol·L－1
解析 Fe(OH)3、Cu(OH)2的Ksp分别为2.6×10－39、2.2×10－20，则Fe3＋、Cu2＋开始产生沉淀时c(OH－)分别为2.97×10－10 mol·L－1、3.53×10－7 mol·L－1。除去酸性CuCl2溶液中的少量FeCl3，可加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO3调节溶液的pH，使Fe3＋先转化为沉淀析出。pH＝4时，c(H＋)＝10－4 mol·L－1，则c(OH－)＝ mol·L－1＝1×10－10 mol·L－1，此时c(Fe3＋)＝＝ mol·L－1＝2.6×10－9 mol·L－1。
6．[2011·福建理综，24(3)]已知25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝________。
答案 2.79×103
解析 根据氢氧化铁的平衡常数表达式：Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，而该反应的平衡常数K的表达式为K＝c(Fe3＋)/c3(H＋)，又由于25 ℃时水的离子积为Kw＝1×10－14，从而推得K＝Ksp[Fe(OH)3]/(Kw)3，即K＝2.79×10－39/(1×10－14)3＝2.79×103。
高考考点透析
一、考纲要求
（1）理解电解质的电离平衡概念。
（2）了解水的电离、溶液pH等概念。
（3）了解强酸强碱中和滴定的原理。
（4）理解盐类水解的原理。了解盐溶液的酸碱性。
二、考点透析
考试热点
1．判断强弱电解质，比较其导电性的强弱；比较溶液中离子浓度大小；
2．外界条件对电离平衡的影响，依据平衡移动原理解释某些问题；
3．水的电离平衡和离子积的应用；酸、碱溶液及其混合液涉及pH的分析判断、比较及计算。
〖教后记〗
题组一 沉淀溶解平衡及其影响因素
1．有关AgCl的沉淀溶解平衡的说法正确的是 ( )
A．AgCl沉淀生成和溶解同时在不断进行，且速率相等
B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag＋和Cl－
C．只要向含有AgCl的饱和溶液中加入盐酸，一定会有沉淀生成
D．向含有AgCl的悬浊液中加入NaBr固体，AgCl沉淀不变化
答案 A
解析 A项，沉淀溶解平衡是一个动态平衡，正确；B项，沉淀溶解平衡存在，则肯定存在Ag＋和Cl－，故不正确；C项，如果加入盐酸后溶液中Cl－的浓度小于原饱和溶液中的Cl－浓度，则不产生沉淀；D项，向含有AgCl的悬浊液中加入NaBr固体，AgCl沉淀会转变为AgBr沉淀。
2．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钙离子浓度
③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，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．①⑥⑦
C．②③④⑥ D．①②⑥⑦
答案 A
解析 ②会生成CaCO3，使Ca2＋浓度减小，错误；加入氢氧化钠溶液会使平衡左移，有Ca(OH)2沉淀生成，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；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH降低，⑤错；加入Na2CO3溶液，沉淀溶解平衡向右移动，Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体，固体质量增加，⑥正确；加入NaOH固体平衡向左移动，Ca(OH)2固体质量增加，⑦错。
3．下列叙述不正确的是 ( )
A．CaCO3能够溶解在CO2的水溶液中
B．Mg(OH)2可溶于盐酸，不溶于NH4Cl溶液
C．AgCl可溶于氨水
D．MgSO4溶液中滴加Ba(OH)2得到两种沉淀
答案 B
解析 沉淀溶解平衡体系中的离子被消耗可促进沉淀的溶解，增大某种离子浓度可以促进沉淀生成。A项中CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，H2CO3H＋＋HCO，CO和H＋结合生成HCO，促使两个平衡都向右移动，CaCO3逐渐溶解转化为Ca(HCO3)2；B项中Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入盐酸或NH4Cl溶液，均消耗OH－，促使Mg(OH)2溶解；C项中AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，加入氨水后Ag＋＋2NH3·H2O[Ag(NH3)2]＋＋2H2O，所以AgCl逐渐溶解；D项中反应的离子方程式为Mg2＋＋SO＋Ba2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓＋BaSO4↓，得到两种沉淀。
题组二 沉淀溶解平衡在工农业生产中的应用
(一)废水处理
4．水是人类生存和发展的宝贵资源，而水质的污染问题却越来越严重。目前，世界各国已高度重视这个问题，并采取积极措施进行治理。
(1)工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法都正确的是__________(填字母编号，可多选)。
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选项 |
污染物 |
处理措施 |
方法类别 |
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A |
废酸 |
加生石灰中和 |
物理法 |
|
B |
Cu2＋等重金属离子 |
加硫化物沉降 |
化学法 |
|
C |
含纯碱的废水 |
加石灰水反应 |
化学法 |
(2)下图是某市污水处理的工艺流程示意图：
①下列物质中不可以作为混凝剂(沉降剂)使用的是______(填字母编号，可多选)。
A．偏铝酸钠 B．氧化铝
C．碱式氯化铝 D．氯化铁
②混凝剂除去悬浮物质的过程是________(填字母编号)。
A．物理变化 B．化学变化
C既有物理变化又有化学变化
(3)在氯氧化法处理含CN－的废水过程中，液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一)，氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
某厂废水中含KCN，其浓度为650 mg·L－1。现用氯氧化法处理，发生如下反应：KCN＋2KOH＋Cl2===KOCN＋2KCl＋H2O再投入过量液氯，可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请配平下列化学方程式：
KOCN＋KOH＋Cl2―→CO2＋N2＋KCl＋H2O。若处理上述废水20 L，使KCN完全转化为无毒物质，至少需液氯__________g。
答案 (1)BC (2)①B ②C
(3)2 4 3 2 1 6 2 35.5
解析 (1)工业废水中的废酸可加生石灰中和，属于化学变化。CuS、HgS、Ag2S均难溶，所以加硫化物如Na2S可沉淀Cu2＋等重金属离子，消除污染；纯碱可加入石灰水生成CaCO3沉淀而除去。
(2)偏铝酸钠、碱式氯化铝、氯化铁水解生成胶体，除去悬浮物，而Al2O3难溶于水，不能产生胶体，不能作混凝剂。在除去悬浮物的过程中既有物理变化又有化学变化。
(3)根据KCN＋2KOH＋Cl2===KOCN＋2KCl＋H2O、2KOCN＋4KOH＋3Cl2===2CO2＋N2＋6KCl＋2H2O，n(KCN)＝＝0.2 mol，
n(Cl2)＝0.2 mol＋×3＝0.5 mol，
所以m(Cl2)＝0.5 mol×71 g·mol－1＝35.5 g。
(二)废物利用
5．硫酸工业中废渣称为硫酸渣，其成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验。
已知溶液pH＝3.7时，Fe3＋已经沉淀完全；一水合氨电离常数Kb＝1.8×10－5，其饱和溶液中c(OH－)约为1×10－3 mol·L－1。请回答：
(1)写出A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：____________________________。
(2)上述流程中两次使用试剂①，推测试剂①应该是________(填以下字母编号)。
A．氢氧化钠 B．氧化铝
C．氨水 D．水
(3)溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH＝13，如果pH过小，可能导致的后果是________________(任写一点)。
(4)H中溶质的化学式：______________。
(5)计算溶液F中c(Mg2＋)＝________(25 ℃时，氢氧化镁的Ksp＝5.6×10－12)。
答案 (1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O
(2)A
(3)镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等
(4)NaHCO3
(5)5.6×10－10 mol·L－1
解析 固体A为SiO2，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，一水合氨饱和溶液中
c(OH－)＝1×10－3 mol·L－1，达不到0.1 mol·L－1，所以应加NaOH溶液调节pH值。
在溶液中含有Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Cl－，通过加入NaOH，调节pH值，分别使
Fe3＋、Mg2＋沉淀，使Al(OH)3溶解。根据信息，调节pH＝3.7时，使Fe3＋完全沉淀，调节pH＝13时，使Mg2＋沉淀，使Al(OH)3溶解。若pH过小，会造成镁离子沉淀不完全或Al(OH)3溶解不彻底。溶液F为NaAlO2溶液，通入足量CO2后，生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3溶液。(5)c(Mg2＋)＝＝＝5.6×10－10 mol·L－1。
题组一 溶度积的有关计算及应用
1．在25 ℃时，FeS的Ksp＝6.3×10－18，CuS的Ksp＝1.3×10－36，ZnS的Ksp＝1.3×
10－24。下列有关说法中正确的是 ( )
A．25 ℃时，CuS的溶解度大于ZnS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．向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S，只有FeS沉淀
生成
D．除去某溶液中的Cu2＋，可以选用FeS作沉淀剂
答案 D
解析 1 L溶液中溶解的CuS的质量为×10－18×96 g，同理1 L溶液中溶解的ZnS的质量为×10－12×97 g，所以CuS的溶解度小于ZnS的溶解度，A、B错误；FeS的Ksp大于ZnS，所以C选项应只有ZnS生成；D选项依据沉淀的转化，溶度积大的FeS可以转化为溶度积小的CuS。
2．(1)已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，则将AgCl放在蒸馏水中形成饱和溶液，溶液中的c(Ag＋)是多少？
(2)已知Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，则将Mg(OH)2放入蒸馏水中形成饱和溶液，溶液的pH为多少？
(3)在0.01 mol·L－1的MgCl2溶液中，逐滴加入NaOH溶液，刚好出现沉淀时，溶液的pH是多少？当Mg2＋完全沉淀时，溶液的pH为多少？
答案 (1)由AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
知c(Ag＋)＝c(Cl－)
所以Ksp(AgCl)＝1.8×10－10＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝c2(Ag＋)
解得c(Ag＋)＝1.3×10－5mol·L－1
(2)由Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)
知Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝·c2(OH－)
解得c(OH－)＝3.3×10－4mol·L－1
所以c(H＋)＝＝3.0×10－11mol·L－1
所以pH＝10.5
(3)由Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.01·c2(OH－)
c(OH－)＝4.2×10－5mol·L－1
c(H＋)＝＝2.4×10－10mol·L－1
所以pH＝9.6，即当pH＝9.6时，开始出现Mg(OH)2沉淀。
由于一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，沉淀已经完全。故Mg2＋完全沉淀时有：
1×10－5·c2(OH－)＝1.8×10－11
所以c(OH－)＝1.34×10－3mol·L－1
c(H＋)＝＝7.46×10－12 mol·L－1
所以pH＝11.1
3．已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10－12，现在向0.001 mol·L－1 K2CrO4和0.01 mol·L－1 KCl混合液中滴加0.01 mol·L－1 AgNO3溶液，通过计算回答：
(1)Cl－、CrO谁先沉淀？
(2)刚出现Ag2CrO4沉淀时，溶液中Cl－浓度是多少？(设混合溶液在反应中体积不变)
答案 (1)Cl－先沉淀 (2)4.13×10－6 mol·L－1
解析 由Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)得c(Ag＋)＝＝ mol·L－1＝1.8×10－8 mol·L－1。
由Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrO)，得c(Ag＋)＝＝mol·L－1＝4.36×10－5mol·L－1，生成AgCl沉淀需c(Ag＋)小于生成Ag2CrO4沉淀时所需c(Ag＋)，故Cl－先沉淀。刚开始生成Ag2CrO4沉淀时，c(Cl－)＝＝mol·L－1＝4.13×10－6 mol·L－1。
题组二 溶度积与溶解平衡曲线
4．在t ℃时，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图
所示。又知t ℃时AgCl的Ksp＝4×10－10，下列说
法不正确的是 ( )
A．在t ℃时，AgBr的Ksp为4.9×10－13
B．在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体，可使溶液由c点变到b点
C．图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液
D．在t ℃时，AgCl(s)＋Br－(aq)AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常数K≈816
答案 B
解析 根据图中c点的c(Ag＋)和c(Br－)可得该温度下AgBr的Ksp为4.9×10－13，A正确。在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体后，c(Br－)增大，溶解平衡逆向移动，
c(Ag＋)减小，故B错。在a点时Qc＜Ksp，故为AgBr的不饱和溶液，C正确。选项D中K＝c(Cl－)/c(Br－)＝Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)，代入数据得K≈816，D正确。
5.
已知25 ℃时，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图
所示，向100 mL该条件下的CaSO4饱和溶液中加
入400 mL 0.01 mol·L－1 Na2SO4溶液，下列叙述正确
的是 ( )
A．溶液中析出CaSO4固体沉淀，最终溶液中c(SO)比原来的大
B．溶液中无沉淀析出，溶液中c(Ca2＋)、c(SO)都变小
C．溶液中析出CaSO4固体沉淀，溶液中c(Ca2＋)、c(SO)都变小
D．溶液中无沉淀析出，但最终溶液中c(SO)比原来的大
答案 D
解析 本题是一道考查沉淀溶解平衡的图像题。由题意知，Ksp(CaSO4)＝
c(Ca2＋)·c(SO)＝3.0×10－3×3.0×10－3＝9×10－6，CaSO4饱和溶液中c(Ca2＋)＝c(SO)＝3.0×10－3 mol·L－1。加入400 mL 0.01 mol·L－1 Na2SO4溶液后，c(Ca2＋)＝＝6×10－4 (mol·L－1)，c(SO)＝＝8.6×
10－3(mol·L－1)，Qc＝c(Ca2＋)·c(SO)＝6×10－4×8.6×10－3＝5.16×10－6<Ksp，所以没有沉淀(CaSO4固体)析出，但溶液中c(SO)变大了，c(Ca2＋)变小了，故只有D项正确。
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