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课时2　沉淀溶解平衡原理的应用
1. 了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律的研究、物质转化中的应用。
2. 了解溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的应用。
3. 能够结合溶度积常数、运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成与转化进行分析，并能解释一些生活问题。
1. 完成下列实验，并记录、分析实验现象。
已知：在20 ℃时，AgCl、AgI、Ag2S在水中的溶解度分别为1.5×10-4 g、2.1×10-7 g、6.3×10-16 g。
实验 步骤 A中加入足量氯化钠溶液，再逐滴加入少量硝酸银溶液，B中滴加KI溶液，C中滴加硫化钠溶液
实验 现象 A
B
C
离子方 程式 A
B
C
实验结论
2. 取一支试管，向其中加入2 mL 0.01 mol/L氯化钠溶液，再逐滴加入少量硝酸银溶液，静置。再向试管中滴加少量0.01 mol/L碘化钾溶液，静置。取上层清液并滴加硝酸银溶液，请预测观察到的现象，分析原因。
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般说来，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。在某些特殊情况下，控制反应的条件，也能使溶解能力相对较弱的物质转化为溶解能力相对较强的物质。
1. 锅炉水垢中含有CaSO4，如何除去CaSO4？写出化学方程式。
2. 能否由重晶石(BaSO4)制备含钡化合物？硫酸钡的溶度积小于碳酸钡，为什么能实现硫酸钡向碳酸钡的转化？写出相关反应的离子方程式。
1. 沉淀的生成。
(1) 调节pH法：除去CuSO4溶液中少量Fe3+，可向溶液中加入CuO或____________，调节pH至3～4，使Fe3+转化为________沉淀除去。
加入氨水调节pH至7～8，可除去氯化铵中的杂质氯化铁，离子方程式为______________________________。
(2) 加沉淀剂法。
误食可溶性钡盐，可用_______溶液解毒，离子方程式为___________________；除去食盐溶液中的MgCl2，可加入少量NaOH，其离子方程式为________________；以Na2S、H2S等作沉淀剂，使Cu2+、Hg2+等生成极难溶的CuS、HgS等硫化物沉淀。
(3) 利用平衡原理法。
向饱和Na2CO3溶液中加入BaSO4，可将BaSO4转化为BaCO3，反应的离子方程式为______________________________。
2. 沉淀的溶解。
酸溶解法：难溶电解质CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2可溶于强酸。
盐溶液溶解法：Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液，写出该反应的离子方程式。
3. 自然界中矿物的转化。
原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS)
CuSO4＋ZnS===CuS＋ZnSO4，CuSO4＋PbS===CuS＋PbSO4。
1. 25 ℃时，三种难溶银盐的Ksp与颜色如下表所示，下列判断正确的是(　　)
银盐 AgCl Ag2CrO4 AgI
颜色 白 砖红 黄
Ksp 1.8×10-10 2.0×10-12 8.5×10-17
A. AgCl、Ag2CrO4、AgI饱和溶液中c(Ag＋)依次减小
B. Ag2CrO4饱和溶液中c(Ag＋)约为1.0×10-6 mol/L
C. 向AgCl悬浊液中加入足量KI溶液，沉淀将由白色转化为黄色
D. 向等浓度的KCl与K2CrO4的混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，将先生成砖红色沉淀
2. 已知常温下，几种难溶电解质的溶度积(Ksp)：
化学式 Mg(OH)2 MgF2 Fe(OH)3 AgCl Cu(OH)2 Ag2CrO4
溶度积 5.6×10-12 7.4×10-11 4.0×10-38 1.8×10-10 2.2×10-20 2.0×10-12
下列叙述不正确的是(　　)
A. 在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2+)增大
B. 在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2
C. CuCl2溶液中混入了一定量的FeCl3溶液，可以通过向溶液中加入CuO的方法，调节溶液的pH，除去Fe3+杂质
D. 向浓度均为1×10-3 mol/L 的KCl和K2CrO4混合液中滴加1×10-3 mol/L AgNO3溶液，Cl－先形成沉淀
1. 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溶液得到两种沉淀
2. [人教版教材习题]为了除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入一种试剂，过滤后，再向滤液中加入适量盐酸，这种试剂是(　　)
A. NH3·H2O B. NaOH C. Na2CO3 D. MgCO3
3. [人教版教材习题]现进行下列实验。
(1) 将0.1 mol/L AgNO3溶液和0.1 mol/L NaCl溶液等体积混合，得到悬浊液a；将悬浊液a过滤，得到滤液b和白色沉淀c。
(2) 向滤液b中滴加0.1 mol/L KI溶液，滤液出现浑浊。
(3) 向沉淀c中滴加0.1 mol/L KI溶液，沉淀变为黄色。
下列关于上述实验的分析错误的是(　　)
A. 悬浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
B. 滤液b中不含Ag＋
C. 实验(3)表示AgCl转化为AgI
D. 实验可以证明AgI的Ksp比AgCl小
4. 工业上向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，而后用盐酸除去。下列说法错误的是(　　)
A. 温度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大
B. 沉淀转化的离子方程式为CO＋CaSO4 CaCO3＋SO
C. 在盐酸中，CaCO3的溶解性大于CaSO4
D. Na2CO3溶液遇CO2后，阴离子浓度均减小
5. 已知：Ksp(AgCl)＝1.56×10-10，Ksp(AgBr)＝7.7×10-13，Ksp(Ag2CrO4)＝9×10-11。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO，浓度均为0.010 mol/L，向该溶液中逐滴加入0.010 mol/L的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为(　　)
A. Cl－、Br－、CrO B. CrO、Br－、Cl－
C. Br－、Cl－、CrO D. Br－、CrO、Cl－
6. 25 ℃时，已知：Ksp(FeS)＝6.3×10-18、Ksp(CuS)＝6.3×10-36、Ksp(ZnS)＝1.6×10-24。常温时，下列有关叙述正确的是(　　)
A. 硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大
B. 将足量的ZnSO4晶体加入0.1 mol/L Na2S溶液中，Zn2+的浓度最大只能达到 1.6×10-23 mol/L
C. 除去工业废水中含有的Cu2+，可采用FeS固体作为沉淀剂
D. 向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2+)变大、c(S2-)变小，Ksp(FeS)变大
7. 某温度下，向10 mL 0.1 mol/L NaCl溶液和10 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中分别滴加 0.1 mol/L AgNO3溶液。滴加过程中pM[－lgc(Cl－)或－lgc(CrO)]与所加AgNO3溶液体积之间的关系如图所示。已知：Ag2CrO4为红棕色沉淀。下列说法错误的是(　　)
A. 该温度下，Ksp(Ag2CrO4)＝4×10-12
B. a1、b、c三点所示溶液中c(Ag＋)：a1＞b＞c
C. 若将上述NaCl溶液浓度改为0.2 mol/L，则a1点会平移至a2点
D. 用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时，可用K2CrO4溶液作指示剂
8. 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]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
9. (1) 沉淀溶解平衡对于定量分离沉淀时如何选择洗涤剂具有指导作用。例如，现制得0.1 g BaSO4沉淀，常温下如果用100 mL蒸馏水洗涤该沉淀以除掉杂质，将损失2.4×10-4 g BaSO4；如果改用100 mL 0.01 mol/L硫酸洗涤该沉淀，仅损失 2.6×10-7 g BaSO4，与用等体积的蒸馏水洗涤相比，BaSO4损失少得多。请解释原因。
(2) 医疗上常用BaSO4作X射线透视肠胃的内服药剂，俗称“钡餐”。BaCO3和BaSO4都是难溶电解质，二者的溶度积相差不大。那么，能否用 BaCO3代替 BaSO4作“钡餐”？请说明原因。
(3) 工业上处理废水时，Na2S和FeS均可用于除去废水中的Hg2+，试解释原因(用离子方程式表示)。
(4) 盐碱地(含较多的NaCl、Na2CO3)不利于农作物生长，通过施加适量石膏可以降低土壤的碱性。试用离子方程式表示盐碱地呈碱性的原因，以及用石膏降低其碱性的反应原理。
(5) 在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+。在提纯时，为了除去Fe2+，常加入少量H2O2溶液，使Fe2+氧化为Fe3+，然后调节溶液pH＝4，可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的。通过计算解释原因。已知：25 ℃时，CuSO4饱和溶液中Cu2+的物质的量浓度为1.41 mol/L，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10-20、Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10-39。
10. 钡(Ba)和锶(Sr)及其化合物在工业上有着广泛的应用，它们在地壳中常以硫酸盐的形式存在，BaSO4和SrSO4都是难溶性盐。工业上提取钡和锶时首先将BaSO4和SrSO4转化成难溶弱酸盐。
已知：SrSO4(s) Sr2+(aq)＋SO(aq)　Ksp＝2.5×10-7；
SrCO3(s) Sr2+(aq)＋CO(aq)　Ksp＝2.5×10-9。
(1) 将SrSO4转化成SrCO3的离子方程式为_____________________________
_________________________，该反应的平衡常数表达式为K＝________；该反应能发生的原因是________________________________________________________
_______________________________________(用沉淀溶解平衡的有关理论解释)。
(2) 对于上述反应，实验证明增大CO的浓度或降低温度都有利于提高SrSO4的转化率。判断在下列两种情况下，平衡常数K的变化情况 (填“增大”“减小”或“不变”)。
①升高温度，平衡常数K将____________。
②增大CO的浓度，平衡常数K将________。
(3) 已知：SrSO4和SrCO3在酸中的溶解性与BaSO4和BaCO3类似，设计实验证明上述过程中SrSO4是否完全转化成SrCO3。实验所用的试剂为____________；实验现象及其相应结论为_______________________________________________。
课时2　沉淀溶解平衡原理的应用
【活动方案】
活动一：
1. 产生白色沉淀　变为黄色沉淀　变为黑色沉淀
Ag＋＋Cl－===AgCl↓　AgCl＋I－===AgI＋Cl－
2AgI＋S2-===Ag2S＋2I－
溶解能力相对较强的物质容易转化为溶解能力相对较弱的物质
2. 在生成碘化银沉淀的体系中存在下列平衡：
向上层清液中滴加硝酸银溶液，即增加银离子浓度，根据平衡移动原理，理论上会生成碘化银和氯化银两种沉淀。
活动二：
1. 一般先用饱和的碳酸钠溶液处理，变成疏松的碳酸钙，再用酸处理：水垢[CaSO4(s)]CaCO3(s)Ca2+(aq)，化学方程式为CaSO4＋Na2CO3===Na2SO4＋CaCO3；CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。
2. 能。用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀，一段时间后移走上层溶液；再加入饱和Na2CO3溶液，重复处理多次，可使大部分BaSO4转化为BaCO3，最后加入盐酸，Ba2+便转入溶液中。
总反应的离子方程式：
BaSO4(s)＋CO BaCO3(s)＋SO，
但碳酸钡的溶度积大于硫酸钡，所以实现这种转化只能增加碳酸根离子的浓度，使溶液中钡离子与碳酸根离子的离子积大于溶度积，则可生成碳酸钡沉淀。
活动三：
1. (1) Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3　Fe(OH)3
Fe3+＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH
(2) Na2SO4　Ba2+＋SO===BaSO4↓
Mg2+＋2OH－===Mg(OH)2↓
(3) BaSO4＋CO BaCO3＋SO
2. Mg(OH)2＋2NH===Mg2+＋2NH3·H2O
活动四：
1. C　AgCl饱和溶液中，c(Ag＋)＝＝×10-5(mol/L)，Ag2CrO4饱和溶液中，c(Ag＋)＝＝×10-4(mol/L)，AgI饱和溶液中，c(Ag＋)＝＝×10-9(mol/L)，可见三种物质的溶液中c(Ag＋)大小顺序是Ag2CrO4>AgCl>AgI，A错误；Ag2CrO4饱和溶液中，c(Ag＋)＝ ×10-4 mol/L，B错误；AgI的溶度积小于AgCl，溶度积小的沉淀转化为溶度积更小的沉淀容易实现，所以向AgCl悬浊液加入足量KI溶液，可能有黄色沉淀产生，C正确；饱和溶液中 c(Ag＋)：AgCl＜Ag2CrO4，向等浓度的KCl与K2CrO4混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，首先生成白色沉淀AgCl，D错误。
2. B　Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)＋2OH－(aq)，NH结合OH－使氢氧化镁溶解平衡正向移动，c(Mg2+)增大，A正确；不管氢氧化镁的Ksp有多小，只要加入的氟化钠溶液满足：c(Mg2+)·c2(F－)＞7.4×10-11，就可以使氢氧化镁沉淀转化为氟化镁沉淀，最终Mg(OH)2和MgF2两种沉淀都会有，B错误；根据氢氧化铁和氢氧化铜的溶度积，溶液中的铁离子完全沉淀时铜离子不会沉淀，FeCl3溶液水解，溶液显酸性，向溶液中加入CuO，CuO能够与H＋反应，促进铁离子水解生成氢氧化铁沉淀，而且不会引入杂质，C正确；混合溶液中生成氯化银需要的c(Ag＋)＝＝＝1.8×10-7(mol/L)，生成Ag2CrO4需要的c(Ag＋)＝＝ ＝4.47×10-5(mol/L)，故氯化银先沉淀，D正确。
【课堂反馈】
1. B　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，B错误。
2. D　加入氨水会引入NH4Cl杂质，且生成 Mg(OH)2沉淀，A错误；加入NaOH易生成 Mg(OH)2沉淀，且引入NaCl杂质，B 错误；加入Na2CO3，会引入 NaCl 杂质，C错误；加入MgCO3，与H＋反应，可起到调节溶液pH的作用，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀而除去，且不引入新杂质，D正确。
3. B　滤液b为AgCl饱和溶液，存在Ag＋，B错误。
4. D　温度升高，Kw增大，且温度升高促进CO水解，c(OH－)增大，A正确；加入Na2CO3溶液，把CaSO4转化为CaCO3：CO＋CaSO4 CaCO3＋SO，B正确；因为CaCO3与盐酸反应，而CaSO4不与盐酸反应，故在盐酸中CaCO3的溶解性大于CaSO4，C正确；根据CO＋CO2＋H2O===2HCO知，CO、OH－浓度减小，HCO浓度增大，D错误。
5. C　据题意溶液中含Cl－、Br－和CrO浓度均为0.010 mol/L，向该溶液中逐滴加入0.010 mol/L AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀所需要的 c(Ag＋)分别为1.56×10-8 mol/L、7.7×10-11 mol/L 和3×10-4.5 mol/L，由小到大顺序为Br－、Cl－、CrO，C符合题意。
6. C　化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由Ksp可知，常温下，CuS的溶解度最小，A错误；将足量的ZnSO4晶体加入0.1 mol/L Na2S溶液中，ZnSO4与Na2S反应后 c(S2-)将减至非常小，而Zn2+的浓度远远大于1.6×10-23 mol/L，B错误；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀，C正确；温度不变，Ksp(FeS)不变，D错误。
7. B　根据Ag＋＋Cl－===AgCl↓，2Ag＋＋CrO===Ag2CrO4↓，可推出Cl－与CrO完全反应时所需的n(Ag＋)之比为1∶2，可知有a1点的线表示AgCl的沉淀溶解平衡曲线，有b点的线是Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线。由b点可知，此时AgNO3与K2CrO4恰好完全反应，此时 c(CrO)＝10-4.0 mol/L，c(Ag＋)＝2×10-4.0 mol/L，Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrO)＝4×10-12，A正确；al点c(Ag＋)＝c(Cl－)＝10-4.9 mol/L，b点 c(Ag＋)＝2×10-4.0 mol/L，al＜b，B错误；若将上述NaCl溶液浓度改为0.2 mol/L，完全反应所需AgNO3溶液应变为20 mL，则a1点会平移至a2点，C正确；用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时，因K2CrO4与AgNO3反应生成的Ag2CrO4为红棕色沉淀，可明显区别于AgCl白色沉淀，且由题分析可知AgCl沉淀基本完全时Ag2CrO4才开始沉淀，故可用K2CrO4溶液作指示剂，D正确。
8. B　根据图示，Fe(OH)3沉淀时溶液酸性更强、c(OH－)更小，Ksp[Fe(OH)3]9. (1) BaSO4(s)在水中存在沉淀溶解平衡：BaSO4(s) Ba2+(aq)＋SO(aq)，用H2SO4洗涤增大了c(SO)，抑制了BaSO4(s)溶解，使BaSO4(s)损失减少。
(2) 不能；BaCO3(s)可与胃液中的HCl作用产生可溶性的Ba2+而使人中毒。
(3) S2-(aq)＋Hg2+(aq)===HgS(s)、FeS(s)＋Hg2+(aq) HgS(s)＋Fe2+(aq)。
(4) CO＋H2O HCO＋OH－、CaSO4(s)＋CO(aq) CaCO3(s)＋SO(aq)，使CO水解平衡逆向移动，c(OH－)减小，碱性减弱。
(5) Cu2+开始沉淀时，c(OH－)＝≈1.25×10-10，c(H＋)＝8×10-5，pH≈4.1。Fe3+恰好完全沉淀时，可认为c(Fe3+)＝1×10-5，此时c(OH－) ≈6.5×10-12，pH≈2.8。
10. (1) SrSO4(s)＋CO(aq) SrCO3(s)＋SO(aq)　　Ksp(SrCO3)

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