課時(shí)19 沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用（精講）-2022-2023學(xué)年高二化學(xué)精講精練（人教選擇性必修1）

第三章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡第四節(jié)沉淀溶解平衡課時(shí)精講19沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用【目標(biāo)導(dǎo)航】1．運(yùn)用溶度積規(guī)則判斷沉淀的產(chǎn)生和溶解。2．能夠運(yùn)用平衡移動的觀點(diǎn)對沉淀的溶解、生成和轉(zhuǎn)化進(jìn)行分析，并能解釋一些生活問題?！局R導(dǎo)圖】一、沉淀的溶解在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中加入適當(dāng)試劑使之與組成沉淀的一種離子結(jié)合成另一種化合物，從而使之溶解。具體可采用酸堿溶解法、配位溶解法、氧化還原溶解法以及沉淀轉(zhuǎn)化溶解法等。1．酸堿溶解法在實(shí)際工作中，常常會遇到需要使難溶物質(zhì)溶解的問題。根據(jù)平衡移動原理，對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷地移去溶解平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。例如，難溶于水的CaCO3沉淀可以溶于鹽酸中：CaCO3(s)Ca2++CO32-HCO3-H2CO3H2O+CO2在上述反應(yīng)中，氣體CO2的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡體系中的CO32-濃度不斷減小，平衡向沉淀溶解的方向移動，只要鹽酸的量足夠，CaCO3就可溶解完全?？捎脧?qiáng)酸溶解的難溶電解質(zhì)還有FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。2．發(fā)生氧化還原反應(yīng)使沉淀溶解有些金屬硫化物如CuS、HgS等，其溶度積特別小，在飽和溶液中c(S2-)特別小，不能溶于非氧化性強(qiáng)酸，只能溶于氧化性酸，減小c(S2-)，從而達(dá)到沉淀溶解的目的。如：3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO↑+4H2O。而HgS的Ksp更小，僅用HNO3不夠，只能溶于王水，使c(S2-)和c(Hg2+)同時(shí)減?。?HgS+12HCl+2HNO3=3H2(HgCl4)+3S+2NO↑+4H2O。3．生成配合物使沉淀溶解向沉淀體系中加入配合試劑，使溶液中某離子生成穩(wěn)定的配合物，減小其濃度，從而使沉淀溶解。如：AgCl(s)Ag++Cl-+2NH3(加氨水)[Ag(NH3)2]+此法用于溶解酸堿法不能溶解的難溶電解質(zhì)。4．沉淀轉(zhuǎn)化溶解法此法是將難溶物轉(zhuǎn)化為能被前三種方法溶解的沉淀，然后再溶解。典型的例子就是BaSO4的溶解。它不能被酸、堿溶解，又不易形成穩(wěn)定的配離子，也不具有明顯的氧化還原性，唯一的辦法就是把它轉(zhuǎn)化為一種新的難溶鹽——弱酸鋇鹽(常使之轉(zhuǎn)化為BaCO3)二、沉淀的生成1．調(diào)節(jié)pH法。如工業(yè)原料氯化銨中含雜質(zhì)氯化鐵，使其溶于水，再加入氨水調(diào)節(jié)pH至7~8，可使Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀而除去。反應(yīng)如下：Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH42．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CuS、HgS等沉淀。沉淀劑法是分離、除去雜質(zhì)常用的方法。反應(yīng)如下：Cu2++S2-=CuS↓，Cu2++H2S=CuS↓+2H+，Hg2++S2-=HgS↓，Hg2++H2S=HgS↓+2H+。三、沉淀的轉(zhuǎn)化1．沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動。一般來說，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。2．沉淀轉(zhuǎn)化的方法：對于一些用酸或其他方法不能溶解的沉淀，可以先將其轉(zhuǎn)化為另一種用酸或其他方法能溶解的沉淀。3．沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用(1)除去廢水中的Cu2+、Hg2+、Pb2+等，常用FeS、MnS及H2S、Na2S、NaHS、(NH4)2S等。(2)做鋇餐透視時(shí)如果誤服了BaCO3，可用5.0%的Na2SO4溶液洗胃，該轉(zhuǎn)化過程的離子方程式為BaCO3(s)+SO42-(aq)BaSO4(s)+CO32-(aq)。(3)鍋爐除水垢，水垢CaSO4(s)CaCO3(s)CaCl2(aq)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式是CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑?！拘≡嚺５丁颗袛嗾`(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)洗滌沉淀時(shí)，洗滌次數(shù)越多越好()(2)為了減少BaSO4的損失，洗滌BaSO4沉淀時(shí)可用稀硫酸代替水()(3)除去MgCl2溶液中的Fe2＋，先加入雙氧水，再加入MgO即可()(4)沉淀的轉(zhuǎn)化只能由難溶的轉(zhuǎn)化為更難溶的()(5)溶解度小的沉淀不能轉(zhuǎn)化為溶解度比其大的沉淀()(6)可用FeS除去廢水中的Hg2＋、Ag＋等，是因?yàn)镠gS、Ag2S比FeS更難溶()(7)向AgCl沉淀中加入KI溶液，由白色沉淀轉(zhuǎn)變成黃色沉淀，是由于Ksp(AgI)<Ksp(AgCl()(8)驗(yàn)證Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2，可將FeCl3溶液加入Mg(OH)2懸濁液中，振蕩，可觀察到沉淀由白色變?yōu)榧t褐色()(9)常溫下，AgCl在等物質(zhì)的量濃度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同()(10)常溫下，向飽和Na2CO3溶液中加入少量BaSO4粉末，過濾洗滌，向洗凈的沉淀中加入稀鹽酸，有氣泡產(chǎn)生，說明常溫下Ksp(BaCO3)<Ksp(BaSO4)()(11)向AgCl濁液中滴加Na2S溶液，白色沉淀變成黑色，說明AgCl的溶解平衡正向移動()(12)已知Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12，Ksp(AgCl)=1.8×10-10，說明Ag2CrO4的溶解度小于AgCl()【答案】(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√(7)√(8)√(9)×(10)×(11)√(12)×考點(diǎn)一沉淀的溶解和生成【例1】在25℃時(shí)，AgX、AgY、AgZ均難溶于水，且Ksp(AgX)=1.×10-10，Ksp(AgY)=1.0×10-12，Ksp(AgZ)=8.7×10-17。下列說法錯(cuò)誤的是()A．三種飽和溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的大小順序?yàn)閏(AgX)>c(AgY)>c(AgZ)B．若向AgY的飽和溶液中加入少量的AgX固體，則c(Y-)減少C．若取0.188g的AgY(相對分子質(zhì)量為188)固體放入100mL水中(忽略溶液體積的變化)，則溶液中Y-的物質(zhì)的量濃度為1.0×10-2mol·L-1D．往C選項(xiàng)的溶液中加入1mL0.1mol·L-1的NaZ溶液，能生成AgZ沉淀答案C解析對于相同類型的難溶電解質(zhì)，Ksp越大，溶解度越大，A項(xiàng)正確；向AgY飽和溶液中加入溶解度更大的AgX，溶液中Ag+濃度增大，AgY的溶解平衡逆向移動，Y-濃度減小，B項(xiàng)正確；0.188gAgY的物質(zhì)的量為0.001mol，由AgY的Ksp可知，Y-的濃度遠(yuǎn)小于1.0×10-2mol·L-1，C項(xiàng)錯(cuò)誤；AgZ的溶解度小于AgY，故加入NaZ，AgY中溶解的Ag+與Z-結(jié)合生成沉淀，D項(xiàng)正確?！窘忸}技法】(1)酸溶解法。如CaCO3溶于鹽酸，離子方程式為CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑。(2)鹽溶液溶解法。如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，離子方程式為Mg(OH)2+2NH4+Mg2++2NH3·H2(3)氧化還原溶解法。如不溶于鹽酸的硫化物Ag2S可溶于稀HNO3。(4)配位溶解法。如AgCl溶于氨水，離子方程式為AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O?！緦c(diǎn)訓(xùn)練1】25℃時(shí)，向AgCl的白色懸濁液中依次加入等濃度的KI溶液和Na2S溶液，觀察到的現(xiàn)象是先出現(xiàn)黃色沉淀，最終出現(xiàn)黑色沉淀。已知有關(guān)物質(zhì)的溶度積Ksp(25℃)如下：AgClAgIAg2SKsp1.8×10-108.5×10-176.3×10-50下列敘述錯(cuò)誤的是()A．沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動B．溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀C．AgCl固體在等物質(zhì)的量濃度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解度相同D．25℃時(shí)，在飽和AgCl、AgI、Ag2S溶液中，所含Ag+的濃度不同答案C解析由表中數(shù)據(jù)可知，AgCl、AgI、Ag2S的溶解能力依次減弱，則25℃時(shí)，在飽和AgCl、AgI、Ag2S溶液中，所含Ag+的濃度依次減小。向AgCl白色懸濁液中加入KI溶液，出現(xiàn)黃色沉淀，說明AgCl轉(zhuǎn)化成了溶解度更小的AgI；再加入Na2S溶液，又出現(xiàn)黑色沉淀，說明AgI轉(zhuǎn)化成了溶解度更小的Ag2S。綜合分析，沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動。AgCl固體在等物質(zhì)的量濃度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解度不同，前者中Cl-濃度小，AgCl固體的溶解度更大一些。考點(diǎn)二沉淀的轉(zhuǎn)化【例2】下列說法中正確的是()A．鋇中毒患者可盡快使用蘇打溶液洗胃，隨即導(dǎo)瀉使Ba2＋轉(zhuǎn)化為BaCO3而排出B．工業(yè)上可以用NaHS、(NH4)2S等可溶性硫化物作沉淀劑除去廢水中的Hg2＋、Cu2＋等，但不能使用FeS等不溶性硫化物作沉淀劑C．水中的Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2受熱易分解生成難溶性的MgCO3、CaCO3，故水垢的主要成分是MgCO3、CaCO3D．珊瑚蟲從周圍海水中獲取Ca2＋和HCOeq\o\al(－,3)，經(jīng)反應(yīng)形成石灰石(CaCO3)外殼，從而逐漸形成珊瑚【答案】D【解析】胃液的酸性較強(qiáng)，不能形成BaCO3沉淀，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Ksp(FeS)大于Ksp(HgS)或Ksp(CuS)，可以用FeS除去廢水中的Hg2＋、Cu2＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Ksp[Mg(OH)2)]<Ksp(MgCO3)，故水垢的主要成分中不是MgCO3、CaCO3，應(yīng)為Mg(OH)2、CaCO3，C項(xiàng)錯(cuò)誤?！窘忸}技法】(1)沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動。(2)一般而言，Ksp較大的難溶電解質(zhì)能轉(zhuǎn)化為Ksp更小的難溶電解質(zhì)，如AgCleq\o(→,\s\up7(I－))AgIeq\o(→,\s\up7(S2－))Ag2S，CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，ZnS轉(zhuǎn)化為CuS等。(3)兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。【對點(diǎn)訓(xùn)練2】往鍋爐注入Na2CO3溶液浸泡，將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，再用鹽酸去除，下列敘述中正確的是()A．溫度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(H＋)均會增大B．CaSO4能轉(zhuǎn)化為CaCO3，說明Ksp(CaCO3)＞Ksp(CaSO4)C．CaCO3溶解于鹽酸而CaSO4不溶，是因?yàn)榱蛩崴嵝詮?qiáng)于鹽酸D．沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式為COeq\o\al(2－,3)(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)【答案】D【解析】溫度升高，水的電離平衡正向移動，Kw增大；溫度升高，Na2CO3的水解平衡正向移動，c(OH-)增大，c(H+)減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Ksp(CaCO3)＜Ksp(CaSO4)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CaCO3與鹽酸反應(yīng)生成可溶性的氯化鈣、水和二氧化碳，CaSO4與鹽酸不滿足復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，與酸性強(qiáng)、弱無關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；硫酸鈣較為致密，可轉(zhuǎn)化為較為疏松且溶解度更小的碳酸鈣，反應(yīng)的離子方程式為CaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)，D項(xiàng)正確。考點(diǎn)三溶度積圖像【例3】(2022?湖南選擇性考試)室溫時(shí)，用0.100mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)AgNO3溶液滴定濃度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液，通過電位滴定法獲得與的關(guān)系曲線如圖所示(忽略沉淀對離子的吸附作用。若溶液中離子濃度小于1.0mol·L－1時(shí)，認(rèn)為該離子沉淀完全。，，)下列說法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)：有白色沉淀生成B．原溶液中的濃度為C．當(dāng)沉淀完全時(shí)，已經(jīng)有部分沉淀D．b點(diǎn)：c(Cl-)＞c(Br-)＞c(I-)＞c(Ag＋)【答案】C【解析】向含濃度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液中滴加硝酸銀溶液，根據(jù)三種沉淀的溶度積常數(shù)，三種離子沉淀的先后順序?yàn)镮-、Br-、Cl-，根據(jù)滴定圖示，當(dāng)?shù)稳?.50mL硝酸銀溶液時(shí)，Cl-恰好沉淀完全，此時(shí)共消耗硝酸銀的物質(zhì)的量為4.50mL×10-3L/mL×0.1000mol/L=4.5×10-4mol，所以Cl-、Br-和I-均為1.5×10-4mol。A項(xiàng)，I-先沉淀，AgI是黃色的，所以a點(diǎn)有黃色沉淀AgI生成，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，原溶液中I-的物質(zhì)的量為1.5×10-4mol，則I-的濃度為=0.0100mol?L-1，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，當(dāng)Br-沉淀完全時(shí)(Br-濃度為1.0×10-5mol/L)，溶液中的c(Ag+)==5.4×10-8mol/L，若Cl-已經(jīng)開始沉淀，則此時(shí)溶液中的c(Cl-)==3.3×10-3mol/L，原溶液中的c(Cl-)=c(I-)=0.0100mol?L-1，則已經(jīng)有部分Cl-沉淀，故C正確；D項(xiàng)，b點(diǎn)加入了過量的硝酸銀溶液，Ag+濃度最大，則b點(diǎn)各離子濃度為：c(Ag＋)＞c(Cl-)＞c(Br-)＞c(I-)＞，故D錯(cuò)誤；故選C?！窘忸}技法】溶度積圖像突破方法第一步，識圖像。認(rèn)識圖像橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)表示什么，如表示離子濃度、pM等；曲線上的點(diǎn)表示達(dá)到平衡狀態(tài)，曲線上方的點(diǎn)代表“過飽和溶液”，曲線下方的點(diǎn)代表“不飽和溶液”。第二步，想原理。涉及的原理主要有溶度積的表達(dá)式、沉淀溶解平衡的影響因素以及溶度積常數(shù)的影響因素。如濃度不會改變?nèi)芏确e，溶度積只與溫度有關(guān)，大多數(shù)情況下，溫度越高，溶度積越大。第三步，找聯(lián)系。將圖像與溶度積原理聯(lián)系起來，分析題目設(shè)置的問題，如求離子濃度、判斷沉淀溶解平衡狀態(tài)等?！緦c(diǎn)訓(xùn)練3】已知相同溫度下，Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)某溫度下，飽和溶液中－lg[c(SO42-)、－lg[c(CO32-)、與－lg[c(Ba2＋)]的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．曲線①代表BaCO3的沉淀溶解曲線B．該溫度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值為1.0×10－10C．加適量BaCl2固體