第22講-沉淀溶解平衡的應(yīng)用(學生版)

第22講第22講沉淀溶解平衡的應(yīng)用知識導航知識導航知識精講知識精講一、沉淀的生成1．應(yīng)用在無機物的制備和提純、廢水處理等領(lǐng)域，常利用生成沉淀來達到分離或除去某些離子的目的。2．方法方法實例操作及原理調(diào)節(jié)pH法除去NH4Cl中的FeCl3溶于水，加氨水調(diào)節(jié)pH：Fe3＋＋3NH3·H2OFe(OH)3↓＋3NH除去CuCl2中的FeCl3加入Cu(OH)2或CuO，①Fe3++3H2O?Fe(OH)3+3H+②Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2OCuO+2H+=Cu2++2H2O沉淀劑法除去廢水中的Hg2+加入Na2S：S2-+Hg2+=HgS↓除去廢水中的Cu2＋通入H2S：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+二、沉淀的溶解1．原理根據(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。2．Mg(OH)2沉淀溶解實驗實驗操作實驗現(xiàn)象①Mg(OH)2沉淀幾乎不溶解，溶液渾濁；②Mg(OH)2沉淀溶解，溶液澄清。原理分析H+與OH-反應(yīng)，使OH-濃度減小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡不斷右移，最終完全溶解。3.方法①酸溶法：如CaCO3溶于鹽酸，Al(OH)3、Cu(OH)2溶于強酸等。②鹽溶法：如Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液中：Mg(OH)2+2NH4+=Mg2++2NH3·H③氧化還原法：如CuS、HgS等可溶于HNO3中：3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO↑+4H2O④配合物法：如AgCl可溶于NH3·H2O，AgCl+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O三、沉淀的轉(zhuǎn)化1.AgCl、AgI、Ag2S的轉(zhuǎn)化實驗操作實驗現(xiàn)象有白色沉淀析出白色沉淀轉(zhuǎn)化為黃色沉淀黃色沉淀轉(zhuǎn)化為黑色沉淀實驗原理Ag++Cl-AgCl↓AgCl(s)+KI?AgI(s)+KCl2AgI(s)+Na2S?Ag2S(s)+2NaI實驗結(jié)論溶解度：Ag2S<AgI<AgCl2.Mg(OH)2與Fe(OH)3的轉(zhuǎn)化實驗操作實驗現(xiàn)象產(chǎn)生白色沉淀白色沉淀轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀實驗原理Mg2++2OH-Mg(OH)2↓3Mg(OH)2(s)+2FeCl3?2Fe(OH)3(s)+3MgCl2實驗結(jié)論Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，說明溶解度：Fe(OH)3<Mg(OH)2。3.實質(zhì)、條件、規(guī)律①實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動。②條件：兩種沉淀的溶解度不同。②規(guī)律：溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)，溶解度相差越大，轉(zhuǎn)化越容易。4.沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用（1）鍋爐除水垢（含有CaSO4）①操作：先加Na2CO3溶液，再加稀鹽酸②原理：CaSO4(s)+Na2CO3?CaCO3(s)+Na2SO4CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑（2）自然界中礦物的轉(zhuǎn)化原生銅的硫化物氧化、淋濾CuSO4溶液滲透、遇閃鋅礦氧化、淋濾滲透、遇閃鋅礦（ZnS）和方鉛礦（PbS）CuSO4(aq)+ZnS(s)CuS(s)+ZnSO4(aq)；CuSO4(aq)+PbS(s)CuS(s)+PbSO4(s)（3）氟化物預防齲齒①牙齒表面的釉質(zhì)層，只要成分是難溶的羥基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]。②口腔中的有機酸使釉質(zhì)層溶解：Ca5(PO4)3(OH)+4H+5Ca2++3HPO42-③氟離子能與羥基磷灰石反應(yīng)，生成溶解度更小的氟磷灰石，更能抵抗酸的腐蝕：Ca5(PO4)3(OH)(s)+F-(aq)?Ca5(PO4)3F(s)+OH-(aq)對點訓練對點訓練題型一：沉淀的生成與溶解【變1-1】（2020·貴州·高二學業(yè)考試）已知幾種難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)Ksp(25℃)如下：難溶電解質(zhì)ZnSCuSHgSKsp向100mL含、和濃度均為0.01mol/L的溶液中逐滴加入0.001mol/L的溶液，下列說法正確的是A．先沉淀 B．先沉淀 C．先沉淀 D．同時沉淀【變2-2】（2021·全國·高三專題練習）鈷在硬質(zhì)高溫合金、催化劑等高新技術(shù)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。從某煉鋅廠的廢渣(含Zn、Co、Fe、ZnO、SiO2等)中回收鈷的一種工藝流程如圖：相關(guān)金屬離子[Co(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如表：金屬離子Co2+Fe2+Fe3+Zn2+開始沉淀的pH7.156.31.56.2沉淀完全的pH9.158.32.88.2（1）若無氧化步驟，對實驗的影響是_____。試劑X可以為下列物質(zhì)中的_____。A．KOHB．Zn(OH)2C．ZnOD．Na2CO3（2）常溫下，已知Co(OH)3的溶度積常數(shù)為Ksp，則Co3+完全沉淀時[c(Co3+)＜10-5mol·L-1]，溶液的pH至少為_____(用含Ksp的式子表示)。題型二：沉淀的轉(zhuǎn)化【例3】（2021·北京·首都師范大學附屬中學高二期中）實驗：①向盛有1mL0.1mol/LMgCl2溶液試管中加1mL0.3mol/LNaOH溶液，得到濁液a，過濾得到濾液b和白色沉淀c。②向沉淀c中滴加0.1mol/LFeCl3溶液，沉淀變?yōu)榧t褐色，下列分析不正確的是A．濁液a中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)B．濾液b中加入上述FeCl3溶液有紅褐色沉淀生成，證明Fe(OH)3比Mg(OH)2更難溶C．②中顏色變化說明Mg(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3D．實驗②可以證明Fe(OH)3比Mg(OH)2更難溶題型三：沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用【例4】(2021·北京高三二模)某品牌牙膏的成分含水、丙三醇、二氧化硅、苯甲酸鈉、十二烷基硫酸鈉和氟化鈉等。已知：牙釉質(zhì)中含有羥基磷酸鈣[Ca5(PO4)3OH]，是牙齒的保護層。在牙齒表面存在平衡：Ca5(PO4)3OH(s)5Ca2+(aq)+3PO43-(aq)+OH-(aq)；。下列說法不正確的是()A．若使牙膏呈弱酸性，更有利于保護牙釉質(zhì)B．丙三醇的俗稱是甘油C．SiO2是摩擦劑，有助于去除牙齒表面的污垢D．NaF能將Ca5(PO4)3OH轉(zhuǎn)化為更難溶的Ca5(PO4)3F，減少齲齒的發(fā)生【例6】（2021·湖北省仙桃中學高二期中）鋰被譽為“高能金屬”，廢舊鋰離子電池的正極材料主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等，處理該廢料的一種工藝流程如圖所示：已知：①，LiCoO2難溶于水，具有強氧化性(且氧化性強于KMnO4)；②相關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH值如表所示：金屬離子Al3+Fe3+Fe2+Co2+開始沉淀的pH4.02.77.67.0沉淀完全的pH5.23.79.69.0回答下列問題：：（1）寫出“堿溶”時發(fā)生主要反應(yīng)的化學方程式：___________。（2）為提高“酸溶”的浸出速率，可采取的措施有___________(任寫一種)。（3）“酸溶”時，LiCoO2能將H2O2氧化，其離子方程式為___________；若用濃鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，缺點是___________。（4）用氨水調(diào)節(jié)pH的范圍為___________。（5）該流程涉及多次過濾，實驗室中過濾后洗滌沉淀的操作為___________。（6）寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：___________。提分特訓提分特訓【題1】(2021·四川射洪中學高二月考)在1L0.01mol·L-1MgCl2溶液中，加入1mL0.01mol·L-1的Na2CO3溶液，下列說法正確的是(已知MgCO3的Ksp=6.8×10-6mol2·L-2)()A．有MgCO3沉淀析出 B．無MgCO3沉淀析出C．無法確定 D．有沉淀但不是MgCO3【題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，是因為硫酸酸性強于鹽酸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)【題3】（2021·上海市控江中學高二月考）已知，F(xiàn)e2+結(jié)合S2-的能力大于結(jié)合OH-的能力，而Al3+則正好相反。在Fe2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中，先加入過量的KI溶液，再加入足量的Na2S與氨水的混合溶液，所得沉淀是A．Al2S3、FeS和S B．FeS和Al(OH)3 C．Fe2S3和Al(OH)3 D．FeS、Al(OH)3和S【題4】（2021·全國·高二期末）已知表數(shù)據(jù)：物質(zhì)Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp(25℃)8.0×10-162.2×10-204.0×10-38完全沉淀時的pH9.66.43.4對含等物質(zhì)的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的說法，不正確的是A．向該混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到紅褐色沉淀B．該溶液中c(SO)：[c(Cu2+)+c(Fe2+)+c(Fe3+)]>5：4C．向該溶液中加入適量氯水，并調(diào)節(jié)pH到3.4后過濾，可獲得純凈的CuSO4溶液D．在pH=5的溶液中Fe3+不能大量存在【題5】（2021·遼寧錦州·高二期末）向盛有硝酸銀溶液的試管中加入氨水，首先形成難溶物，繼續(xù)滴加氨水，難溶物溶解得到無色透明溶液，下列說法正確的是A．反應(yīng)后溶液中沒有沉淀，所以反應(yīng)前后的濃度不變B．沉淀溶解后，生成的難電離C．在中，給出孤對電子，提供空軌道D．該實驗?zāi)茏C明比穩(wěn)定【題6】(2021·湖北黃岡市黃岡中學高三月考)NiSO4·6H2O易溶于水，其溶解度隨溫度升高明顯增大。以電鍍廢渣(主要成分是NiO，還有CuO、FeO等少量雜質(zhì))為原料制備該晶體的流程如圖：已知：25℃時，Ksp(CuS)=8.9×10-35、Ksp(FeS)=4.9×10-18。下列敘述錯誤的是()A．溶解廢渣時不能用稀鹽酸代替稀H2SO4 B．除去Cu2+可采用FeSC．流程中a~b的目的是富集NiSO4 D．“操作I”為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶【題8】（2021·全國·高二期中）Ⅰ.常溫下，幾種物質(zhì)的溶度積常數(shù)見表：物質(zhì)Cu(OH)2Fe(OH)3CuClCuIKsp2.2×10-202.6×10-391.7×10-71.3×10-12（1）某酸性CuCl2溶液中含少量的FeCl3，為制得純凈的CuCl2溶液，宜加入___(填一種)調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。（2）過濾后，將所得濾液經(jīng)過___操作，可得到CuCl2·2H2O晶體。（3）由CuCl2·2H2O晶體得到純的無水CuCl2，需要進行的操作是___。（4）某學習小組用“間接碘量法”測定含有CuCl2·2H2O晶體的試樣(不含能與I-發(fā)生反應(yīng)的氧化性雜質(zhì))的純度，過程如下：取8.0g試樣溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液，加入過量KI固體，充分反應(yīng)，生成白色沉淀。用0.1000mol·L-1Na2S2O3標準溶液滴定，到達滴定終點時，消耗Na2S2O3標準溶液40.00mL。(已知：I2+2S2O=S4O+2I-)。①CuCl2溶液與KI反應(yīng)的離子方程式為___。②該試樣中CuCl2·2H2O的質(zhì)量百分數(shù)為___。(保留一位小數(shù))Ⅱ.某實驗小組采用沉淀滴定法測定碳酸氫鈉樣品中雜質(zhì)Cl-的含量，實驗步驟如下：①用天平稱取ag碳酸氫鈉樣品，用蒸餾水溶解，再用足量稀硝酸酸化，配成100mL待測液；②用移液管移取20.00mL待測液于錐形瓶中，并滴加1～2滴指示劑；③用cmol·L-1AgNO3標準溶液滴定Cl-，三次滴定結(jié)果如下：V(待測液)/mL20.0020.0020.00V(AgNO3)/mL19.9820.0020.02已知：銀鹽性質(zhì)AgClAgIAgCNAg2CrO4AgSCN顏色白黃白磚紅白Ksp2.0×10-108.3×10-171.2×10-161.0×10-121.0×10-12（5）滴定時可選為滴定指示劑的是___(填編號)。A．NaCl B．K2CrO4 C．KI D．NaCN（6）到達滴定終點的標志是___。（7）當Cl-恰好完全沉淀，則此時溶液中的c(CrO)為__mol·L-1。（8）根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算碳酸氫鈉樣品中雜質(zhì)Cl-的質(zhì)量分數(shù)為___。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】(2021·湖北高二月考)工業(yè)上向鍋爐里注入Na2CO3溶液浸泡，將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，而后用鹽酸去除。下列敘述不正確的是()A．溫度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(OH-)均會增大B．沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式為CO32-(aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+SO42-(aq)C．鹽酸溶液中，CaCO3的溶解性大于CaSO4D．Na2CO3溶液遇CO2后，陰離子濃度均減小【練2】（2021·四川省大竹中學高二期中）下列應(yīng)用或現(xiàn)象主要體現(xiàn)的是沉淀溶解平衡原理的是①可用FeS除去廢水中的Cu2+②溶洞的形成③誤將鋇鹽[BaCl2、Ba(NO3)2]當作食鹽食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒④碳酸鋇不能作“鋇餐”而硫酸鋇能⑤泡沫滅火器滅火A．①③④ B．②③⑤ C．③④⑤ D．①②③④【練3】（2021·全國·高二期中）某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物，工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl2?2H2O晶體的工藝流程如圖，下列說法錯誤的是A．焙燒后的廢氣能使酸性高錳酸鉀溶液褪色B．氧化步驟中，用雙氧水代替氯氣會更好C．調(diào)節(jié)pH選用的試劑可以是CuO固體D．CuCl2?2H2O晶體直接加熱可制得CuCl2固體【練4】（2021·全國·高二期中）已知常溫下，，下列有關(guān)說法正確的是A．常溫下，在純水中的比在溶液中的大B．向與的懸濁液中加入幾滴濃溶液，不變C．在的飽和溶液中通入，有析出，且溶液中D．向、的混合溶液中滴入幾滴溶液，出現(xiàn)黃色沉淀，此現(xiàn)象可驗證【練5】（2021·河北·石家莊二中高二期中）已知：工業(yè)生產(chǎn)中可用ZnS作為沉淀劑除去工業(yè)廢水中的Cu2+，可表示為Cu2+(aq)+ZnS(s)Zn2+(aq)+CuS(s)。下列說法不正確的是A．反應(yīng)達平衡時，c(Cu2+)=c(Zn2+)B．過量的ZnS可通過過濾除去C．該反應(yīng)平衡常數(shù)K=D．相同溫度時，溶解度：S(ZnS)>S(CuS)【練6】(2021·河南高二期末)孔雀石主要含堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]，還含少量Fe、Si的化合物。實驗室以孔雀石為原料制備CuSO4及CaCO3，首先將其溶于稀硫酸中，得到的溶液中含有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋。從下列所給試劑中選擇：A．KMnO4B．(NH4)2SC．H2O2D．KSCN(1)檢驗溶液中Fe