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专题3 水溶液中的离子反应
第四单元 沉淀溶解平衡
第2课时 沉淀溶解平衡原理的应用
一、沉淀的溶解和生成
1．沉淀的溶解
(1)根据溶度积规则，当Qc根据沉淀溶解平衡原理，如果加入与溶液中的离子反应的物质，使平衡向溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。如常用强酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。
(2)实例：BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？
原因是BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸)，反应原理为BaCO3(s)Ba2＋(aq)＋CO(aq)，CO＋2H＋===CO2↑＋H2O，胃酸消耗CO，使溶液中c(CO)降低，从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，c(Ba2＋)增大引起人体重金属中毒。
【名师点拨】沉淀溶解的应用
(1)酸碱溶解法
对于可溶于酸的沉淀，加入酸将沉淀溶解。
例如：难溶于水的CaCO3沉淀可溶于盐酸中：
CaCO3Ca2++CO32-，加入盐酸，H+与CO32-反应，CO32-+2H+=CO2↑+H2O，使沉淀溶解平衡正向移动。
类似可以用强酸溶解的难溶电解质还有BaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。
(2)盐溶解法
弱碱盐的溶液水解呈酸性，可以将一些难溶物用弱碱盐溶解：
例如：Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液：
Mg(OH)2Mg2++2OH-，当加入NH4Cl溶液时，NH4++OH-NH3·H2O，使c(OH-)减小，使沉淀溶解平衡正向移动，直至沉淀完全溶解。
总反应式为：Mg(OH)2+2NH4Cl===MgCl2+2NH3·H2O。
2．沉淀的生成
(1)根据溶度积规则，当Qc>Ksp时，沉淀溶解平衡就向生成沉淀的方向进行。因此，使沉淀生成的总原则就是增大离子浓度，使之满足Qc>Ksp。
根据沉淀溶解平衡原理，如果加入与溶液中相同的离子，使平衡向生成沉淀的方向移动，就可以生成沉淀。
(2) 实例：可溶性钡盐(如BaCl2等)当作食盐食用，会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？
中毒后服用Na2SO4溶液(5.0%)洗胃，此时SO与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，可缓解Ba2＋对人体的毒害。
【名师点拨】沉淀生成应用
(1)调节pH法：
如除去氯化铵溶液中的氯化铁杂质的方法。
加入氨水，调节pH至3~4，Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2O = Fe(OH)3↓＋3NH。
(2)加沉淀剂法：
如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。
①用H2S除去Cu2＋：H2S＋Cu2＋= CuS↓＋2H＋。
②用Na2S除去Hg2＋：Hg2＋＋S2－= HgS↓。
二、沉淀的转化
1．沉淀转化的过程探究
(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化
实验操作
实验现象 有白色沉淀析出 白色沉淀转化为黄色沉淀 黄色沉淀转化为黑色沉淀
实验结论 (1)AgCl沉淀可转化为AgI沉淀 (2)AgI沉淀又可转化为Ag2S沉淀
(2)理论分析
①根据溶解度数据可知三种沉淀溶解能力从大到小的顺序是AgCl＞AgI＞Ag2S。
②向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中的Ag＋和I－结合生成了更难溶解的AgI，溶液中Ag＋浓度减小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移动，最终AgCl完全转化为AgI。
AgI转化为Ag2S的原理相同。
③沉淀的转化示意图
④沉淀转化的离子方程式：
AgCl(s)＋I－??AgI(s)＋Cl－；2AgI(s)＋S2－??Ag2S(s)＋2I－。
2．沉淀的转化
(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。
(2)沉淀转化的条件：溶液中的离子浓度幂之积大于Ksp。
①一般来说，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。
②控制反应条件，也可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。
三、沉淀转化的应用
1．锅炉除垢
CaCO3(s)Ca2＋(aq)
(1)沉淀转化
由于CaCO3的溶解能力小于CaSO4，用碳酸钠溶液很容易将水垢中的CaSO4转化为疏松、易溶于酸的CaCO3沉淀，离子方程式为CaSO4(s)＋CO??CaCO3(s)＋SO。
(2)沉淀溶解
H＋与碳酸钙电离的CO结合生成CO2脱离固体，使碳酸钙溶解，离子方程式为CaCO3(s)＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。
2．重晶石转化为可溶性钡盐
BaCO3(s)Ba2＋(aq)
(1)沉淀转化
虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水，由于饱和Na2CO3溶液中的CO浓度较大，BaSO4电离出的Ba2＋仍有部分能与CO结合形成BaCO3沉淀。
用饱和Na2CO3溶液多次重复处理，可使大部分BaSO4转化为BaCO3，离子方程式为BaSO4(s)＋CO??BaCO3(s)＋SO。
(2)沉淀溶解
用盐酸溶解碳酸钡，可使Ba2＋转入溶液中，离子方程式为BaCO3(s)＋2H＋===Ba2＋＋H2O＋CO2↑。
3．物质的提纯——除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋
由于Fe(OH)3的溶解度比Cu(OH)2小得多，调节溶液的pH至3～4时，Cu2＋留在溶液中， Fe3＋水解生成Fe(OH)3而析出，达到除去Fe3＋的目的。
4．铜蓝矿的形成过程
原生铜的硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝)
生成铜蓝的有关化学方程式：
ZnS(s)＋CuSO4??CuS(s)＋ZnSO4，PbS(s)＋CuSO4??CuS(s)＋PbSO4。
【名师点拨】沉淀转化在生产和科研中的实际应用
从一种沉淀可以转化为另一种沉淀，沉淀转化的条件是新生成的沉淀的溶解度越小，转化就越容易；沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的定向移动。
(1)工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
FeS除去Hg2＋的离子方程式为：FeS(s)＋Hg2＋(aq)HgS(s)＋Fe2＋(aq)
(2)在分析化学中常用饱和Na2CO3溶液，将难溶强酸盐BaSO4转化为难溶弱酸盐BaCO3，然后用强酸溶解，使阳离子进入溶液。
BaSO4转化为BaCO3反应的离子方程式为：BaSO4(s)＋CO(aq)BaCO3(s)＋SO(aq)
(3)硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，水垢的形成过程涉及到沉淀转化。
加热硬水时，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2分别分解生成CaCO3、MgCO3。但MgCO3又水解生成更难溶的Mg(OH)2，MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。故水垢的主要成分不是CaCO3、MgCO3，而是CaCO3、Mg(OH)2。
(4)锅炉形成的水垢中常含有CaSO4，除去方法是CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2＋(aq)：
CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)，CaCO3＋2HCl ===CaCl2＋H2O＋CO2↑
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)向AgCl沉淀中加入KI溶液，沉淀颜色转变成黄色沉淀，是由于Ksp(AgI)(2)所谓沉淀完全就是用沉淀剂将溶液中的某一离子除尽(×)
(3)沉淀转化可用勒夏特列原理解释(√)
(4)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的(×)
2．(1)如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0%的硫酸钠溶液给患者洗胃。离子反应为Ba2＋＋SO===BaSO4↓。
(2)以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。
a．通入H2S除去Cu2＋的离子方程式：H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。
b．加入Na2S除去Hg2＋的离子方程式：Hg2＋＋S2－===HgS↓。
(3)除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋，可向溶液中加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，调节pH到3～4，Fe3＋就会全部转化为Fe(OH)3沉淀除去。
3．试利用平衡移动原理解释下列事实：
(1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中。
FeS(s)Fe2＋(aq)＋S2－(aq)，加入稀盐酸后，S2－＋2H＋===H2S↑，破坏了FeS的溶解平衡，使上述平衡向正反应方向移动，故FeS溶解
(2)分别用等体积的蒸馏水和0.010 mol·L－1硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤造成的损失量。
BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)，用水洗涤使BaSO4的溶解平衡向正反应方向移动，造成BaSO4的损失；而用H2SO4洗涤，H2SO4===2H＋＋SO，SO的存在抑制了BaSO4的溶解，故BaSO4的损失量少
解析　根据勒夏特列原理，如使平衡向溶解的方向移动，则促进溶解，反之固体量增加。
4．牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的作用，其主要成分为Ca5(PO4)3(OH)(羟基磷灰石), 它是一种难溶电解质，Ksp＝2.5×10－59；氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]是一种更难溶的电解质。
(1)解释吃糖后不刷牙容易形成蛀牙的原因。
存在沉淀溶解平衡：Ca5(PO4)3(OH)(s)??5Ca2＋＋3PO＋OH－，糖分解产生的有机酸能中和OH－，使平衡向溶解方向移动，加速牙齿腐蚀。
(2)请解释含氟牙膏使牙齿变坚固的原因并写出此反应的离子方程式。
F－与难溶于水的羟基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]反应生成更难溶且耐酸的氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]，覆盖在牙齿表面，抵抗H＋的侵袭；Ca5(PO4)3(OH)(s)＋F－??Ca5(PO4)3F(s)＋OH－。
5．BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？
因为BaCO3能溶于胃酸(主要成分为盐酸)，反应原理为BaCO3(s)??Ba2＋＋CO、CO＋2H＋===CO2↑＋H2O。可见，胃酸消耗CO，使溶液中c(CO)降低，从而使BaCO3的沉淀溶解平衡向右移动，c(Ba2＋)增大引起人体重金属中毒。
6．已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。如果某溶液中分别含有0.1mol·L-1的Fe3+和Cu2+。分别计算Fe3+和Cu2+开始沉淀和完全沉淀时的pH。（当离子浓度为1×10-5mol·L-1时，认为该离子完全沉淀）
答案 Fe3+开始沉淀，必须满足c(Fe3+)·c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3]，将c(Fe3+)= 0.1mol·L-1代入，计算可得c(OH-)=7.4×10-13 mol·L-1，计算pH=1.9，即pH=1.9时，Fe3+开始沉淀；Fe3+完全沉淀，必须满足c(Fe3+)·c3(OH-)=Ksp[Fe(OH)3]，将c(Fe3+)= 1.0×10-5mol·L-1代入，计算可得c(OH-)=1.6×10-11 mol·L-1，计算pH=3.2，即pH=3.2时，Fe3+完全沉淀。
用同样的方法，计算可得Cu2+开始沉淀的pH为4.7，完全沉淀的pH为6.7。
问题一 沉淀的溶解和生成
【典例1】某pH＝1的ZnCl2和HCl的混合溶液中含有FeCl3杂质，为了除去FeCl3杂质，需将溶液调至pH＝4。在调节溶液pH时，应选用的试剂是(　　)
A．NaOH B．ZnO C．ZnSO4 D．Fe2O3
答案 B
解析 溶液中含有FeCl3杂质，将溶液调至pH＝4，可使Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀而除去，注意不能引入新的杂质，可加入ZnO和酸反应调节溶液pH，使铁离子全部沉淀。
【解题必备】
1．沉淀的生成
(1)沉淀生成时沉淀剂的选择原则
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉
淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小，即沉淀溶
解度越小越好)。
如除去废水中的Cu2＋，可以使Cu2＋转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依据三者溶解度的大小可知，选择沉淀剂(FeS)可以使废水中的Cu2＋转化成溶解度更小的CuS。
②不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
(2)常用的沉淀方法
①调节pH法：通过调节溶液的pH，使溶液中的杂质离子转化成沉淀而除去。
②直接沉淀法：通过沉淀剂除去溶液中的某种指定离子或获取该难溶电解质。
2．沉淀的溶解
沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应，生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水)，使平衡向沉淀溶解的方向移动，使沉淀溶解的常用方法主要有：
方法 实例 原理(反应方程式)
酸溶解 CaCO3可溶于盐酸 CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
盐溶解 Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液 Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O
配位溶解 AgCl溶于氨水 AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O
氧化还原溶解 不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸 3Ag2S＋8HNO36AgNO3＋3S＋2NO↑＋4H2O
【变式1-1】在含有浓度均为0.01mol·L－1的Cl－、Br－、I－的溶液中，缓慢且少量地加入AgNO3稀溶液，结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是(　　)
A．AgCl、AgBr、AgI　　　　 B．AgI、AgBr、AgCl
C．AgBr、AgCl、AgI D．三种沉淀同时析出
答案 B
解析 AgI比AgBr、AgCl更难溶于水，故Ag＋不足时先生成AgI，析出沉淀的先后顺序是AgI、AgBr、AgCl。
【变式1-2】除去NaCl中的FeCl3需加入的试剂是(　　)
A．NaOH B．石灰水 C．铜片 D．氨水
答案 A
解析 在除去FeCl3时，不能引入新的杂质离子。
问题二 沉淀的转化
【典例2】已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。向BaSO4中加入Na2CO3溶液，一段时间后达到平衡状态。
(1)写出有关的离子方程式：_____________________________。
(2)计算该反应的平衡常数K=_________。
(3)讨论BaSO4能转化为BaCO3的条件是什么？
答案 (1)BaSO4+CO32-BaCO3+SO42- (2)K= ==0.042
(3)要使BaSO4转化为BaCO3，则必须满足c(CO32-)>24c(SO42-)，在BaSO4饱和溶液中，c(SO42-)≈1.0×10-5mol·L-1，故当c(CO32-)>2.4×10-4 mol·L-1时，BaSO4转化为BaCO3。
【解题必备】
(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。
(2)当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。
(3)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀，如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液，也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
【变式2-1】已知：Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，在有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液，产生的实验现象是(　　)
A．固体逐渐溶解，最后消失
B．固体由白色变为黑色
C．固体颜色变化但质量不变
D．固体逐渐增多，但颜色不变
答案 B
解析 ZnS和CuS的阴、阳离子个数比为1∶1，且Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，可得ZnS溶解度大于CuS，因此在ZnS饱和溶液中加CuSO4会使ZnS沉淀转化生成黑色CuS。
【变式2-2】工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9，Ksp(CaSO4)＝7.1×10－5]，下列说法错误的是(　　)
A．升高温度，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(aq)＋CaSO4(s)===CaCO3(s)＋SO(aq)
C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3 g
D．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝1.43×104
答案 C
解析 升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw增大，Na2CO3水解平衡正向移动，c(OH－)增大，故A项正确；沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质，故B项正确；由c(CO)＝c(Ca2＋)＝＝7.0×10－5 mol·L－1，设溶液为1 L，则＝，解得S＝7.0×10－4 g，该条件下CaCO3的溶解度约为7.0×10－4 g，故C错误；CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝＝1.43×104，故D项正确。
1．下列化学原理的应用，主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是(　　)
①Al(OH)3具有两性
②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒
③蛋壳能溶于食醋
④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡能
A．②③④　　 B．①②③ C．①③④ D．①②③④
答案 D
解析 ①H＋＋AlO＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－，加强酸或强碱分别使上述平衡向碱式电离或酸式电离方向移动；②因能形成更难溶解的BaSO4而解毒；③CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，加入CH3COOH，与CO反应，使平衡正向移动；④BaCO3能溶于胃酸，而BaSO4不能。
2．已知：Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，在有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液，产生的实验现象是(　　)
A．固体逐渐溶解，最后消失
B．固体由白色变为黑色
C．固体颜色变化但质量不变
D．固体逐渐增多，但颜色不变
答案　B
解析　ZnS和CuS的阴、阳离子个数比均为1∶1，且Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，可得ZnS的溶解度大于CuS的溶解度，因此在ZnS饱和溶液中加CuSO4，会使ZnS沉淀转化生成黑色的CuS沉淀。
3．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(　　)
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，向Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的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不可能转化为MgF2
答案　B
解析　A项，Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀，Ksp[Mg(OH)2]4．探究Mg(OH)2的沉淀溶解平衡时，利用下表三种试剂进行试验，下列说法不正确的是(　　)
编号 ① ② ③
分散质 Mg(OH)2 HCl NH4Cl
备注 悬浊液 1 mol·L－1 1 mol·L－1
A．向①中滴入几滴酚酞试液后，溶液显红色说明Mg(OH)2是一种弱电解质
B．为使Mg(OH)2悬浊液溶解得更快，加入过量的NH4Cl浓溶液并充分振荡，效果更好
C．①③混合后发生反应：Mg(OH)2(s)＋2NH??Mg2＋＋2NH3·H2O
D．向①中加入②，H＋与OH－反应生成H2O，使c(OH－)减小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡向溶解的方向移动
答案　A
解析　向Mg(OH)2悬浊液中滴入几滴酚酞试液后，溶液显红色，只能说明Mg(OH)2能电离，但不能判断是部分电离还是完全电离，A项不正确；Mg(OH)2电离出来的OH－与NH4Cl电离出来的NH结合生成一水合氨，所以加入过量的NH4Cl浓溶液，可使Mg(OH)2悬浊液溶解得更快，B、C项正确；在Mg(OH)2悬浊液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)??Mg2＋＋2OH－，所以向①中加入②，c(OH－)减小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡正向移动，D项正确。
5．Cu(OH)2在水中存在着如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s)??Cu2＋＋2OH－，在常温下，Ksp＝2×10－20。某CuSO4溶液中，c(Cu2＋)＝0.02 mol·L－1，在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向CuSO4溶液加入碱溶液来调整pH，使溶液的pH大于(　　)
A．2 B．3 C．4 D．5
答案　D
解析　Cu(OH)2(s)??Cu2＋＋2OH－，其中Ksp＝c(Cu2＋)·c2(OH－)，如果要生成Cu(OH)2沉淀，故c(OH－)>＝ mol·L－1＝1×10－9 mol·L－1，则c(H＋)<1×10－5 mol·L－1，因此溶液的pH应大于5。
6．要使工业废水中的重金属Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
化合物 PbSO4 PbCO3 PbS
溶解度/g 1.03×10－4 1.81×10－7 1.84×10－14
由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为(　　)
A．硫化物 B．硫酸盐
C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
答案　A
解析　要将Pb2＋沉淀，就要形成溶解度最小的物质，由表中数据可知，PbS的溶解度最小，故选用的沉淀剂最好为硫化物。
7．已知在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到80 ℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法可行的是(　　)
A．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4～5
B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀
C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为4～5
D．加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe
答案　A
解析　根据题干信息，通入Cl2可将Fe2＋先转化为Fe3＋，再转化为Fe(OH)3而除去，A项正确；在酸性溶液中H2S与Fe2＋不反应，而H2S与Cu2＋反应生成CuS沉淀，B项错误；通入NH3会引入新的杂质离子NH，C项错误；由金属的活动性Fe＞Cu知，D项错误。
8．工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，Ksp(CaSO4)＝9×10－6]，下列说法错误的是(　　)
A．升高温度，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(s)??CaCO3(s)＋SO
C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3 g
D．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝9×104
答案　C
解析　升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw增大，Na2CO3的水解平衡正向移动，c(OH－)增大，故A项正确；沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质，故B项正确；由Ksp(CaCO3)可知饱和CaCO3溶液的浓度为1×10－5 mol·L－1,100 mL饱和CaCO3溶液中含有CaCO3的质量为1×10－4 g，溶解度约为1×10－4 g，故C项错误；CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝＝9×104，故D项正确。
9．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；
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(　　)
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
答案 B
解析 A.向二者恰好反应后的滤液b中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液出现碘化银沉淀，则说明浊液a中存在沉淀溶解平衡，A正确。B.向滤液b中加入0.1 mol·L－1 KI 溶液，出现浑浊，则说明b中含有Ag＋，B错误。C.③中颜色变化是沉淀进行了转化，即AgCl转化为AgI，C正确。D.因AgCl沉淀能转化为AgI沉淀，所以Ksp(AgI)10．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L－1)如图所示。
(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是__________________。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH________。
A．＜1　　　B．＝4左右　　　C．＞6
(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是___________________________________________________________。
(4)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：
物质 FeS MnS CuS
Ksp 1.59×10－19 4.65×10－14 1.3×10－35
物质 PbS HgS ZnS
Ksp 3.4×10－28 6.4×10－33 1.6×10－24
为除去某工业废水中含有的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的________。
A．NaOH　　　　B．FeS　　　C．Na2S
答案 (1)Cu2＋　(2)B　(3)不能　Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小　(4)B
解析 (1)由图可知，在pH＝3时溶液中不会出现Cu(OH)2沉淀，铜元素以Cu2＋形式存在。
(2)要除去Fe3＋的同时必须保证Cu2＋不能沉淀，因此pH应保持在4左右。
(3)从图示关系可看出，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，不能通过调节溶液pH而除去Ni(NO3)2溶液中的Co2＋。
(4)要使三种离子生成沉淀，最好选择难溶于水的FeS，使三种杂质离子转化为更难溶解的金属硫化物沉淀，同时又不会引入其他离子。
1．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)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Q2．不同温度(T1和T2)时，硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是(　　)
A．T1>T2
B．加入BaCl2固体，可使溶液由a点变到c点
C．c点时，在T1、T2两个温度下均有固体析出
D．a点和b点的Ksp相等
答案　D
解析　因为硫酸钡在水中溶解时吸收热量，则温度升高硫酸钡的Ksp增大，T2时硫酸钡的Ksp大于T1时硫酸钡的Ksp，故T2＞T1，A错误；硫酸钡溶液中存在着沉淀溶解平衡，a点在平衡曲线上，加入BaCl2固体，c(Ba2＋)增大，平衡左移，c(SO)应降低，所以不能使溶液由a点变到c点，B错误；在T1时c点溶液的c(Ba2＋)·c(SO)＞Ksp，有沉淀析出，在T2时c点溶液的c(Ba2＋)·c(SO)＜Ksp，没有沉淀析出，C错误；温度不变，Ksp不变，同一温度下，在曲线上的任意一点Ksp都相等，D正确。
3．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是(　　)
A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性
C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓
D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应
答案 D
解析 沉淀转化的实质是溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀，PbS转变为铜蓝(CuS)，说明CuS的溶解度小于PbS的溶解度；原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝也应该具有还原性，因为硫元素处于最低价态－2价；CuSO4与ZnS反应的离子方程式应该是Cu2＋＋ZnS===CuS＋Zn2＋，这是一个复分解反应；自然界地表层原生铜的硫化物被氧化的过程是氧化还原反应，故只有D正确。
4．T ℃下，三种硫酸盐MSO4(M：Pb2＋、Ba2＋、Sr2＋)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知p(M)＝－lgc(M)，p(SO)＝－lgc(SO)。下列说法正确的是(　　)
A．溶度积：BaSO4＞PbSO4＞SrSO4
B．Y点对应的SrSO4是不饱和溶液，能继续溶解SrSO4
C．Z点对应的溶液中c(Ba2＋)＞c(SO)，c(Ba2＋)·c(SO)等于1×10－25
D．BaSO4不可能转化成PbSO4
答案：B
解析：A.p(M)＝－lgc(M)，pM越大，Pb2＋、Ba2＋、Sr2＋的浓度越小；p(SO)＝－lgc(SO)，p(SO)越大，c(SO)越小；所以溶度积Ksp＝c(M)×c(SO)，所以溶度积BaSO4＜PbSO4＜SrSO4，故A错误；B.由图可知Y点对应的SrSO4溶液，c(Sr2＋)×c(SO)＜Ksp(SrSO4)，所以为不饱和溶液，能继续溶解SrSO4，故B正确；C.由图可知Z点对应溶液中c(Ba2＋)＞c(SO)，温度不变，Ksp不变，Z点和C点的溶度积相等，c(Ba2＋)×c(SO)＝10－5.0×10－5.0＝10－10.0，故C错误；D.由图可知，Ksp(BaSO4)＜Ksp(PbSO4)，但增大Pb2＋的浓度，即c(Pb2＋)×c(SO)＞Ksp(PbSO4)，可使BaSO4转化为PbSO4，故D错误。
5．以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如表。
表1　几种砷酸盐的Ksp
难溶物 Ksp
Ca3(AsO4)2 6.8×10－19
AlAsO4 1.6×10－16
FeAsO4 5.7×10－21
表2　工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物 H2SO4 As
浓度 28.42 g·L－1 1.6 g·L－1
排放标准 pH 6～9 0.5 mg·L－1
回答以下问题：
(1)若混合溶液中Al3＋、Fe3＋的浓度均为1.0× 10－4 mol·L－1，c(AsO)最大是________mol·L－1。
(2)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降，可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸)，写出该反应的离子方程式__________________________________。
(3)在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入适量生石灰调节pH到2，再投入适量生石灰将pH调节到8左右，使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为______________________；
②在pH调节到8左右才开始出现大量Ca3(AsO4)2沉淀的原因为_______________________________
_________________________________________________________________。
答案 (1)5.7×10－17
(2)2H＋＋MnO2＋H3AsO3===H3AsO4＋Mn2＋＋H2O
(3)①CaSO4　②H3AsO4是弱酸，当溶液中pH调节到8左右时AsO浓度增大，Ca3(AsO4)2开始沉淀
解析 (1)若混合溶液中Al3＋、Fe3＋的浓度均为1.0×10－4 mol·L－1，依据Ksp大小分析，Ksp(FeAsO4)较小，反应过程中Fe3＋先析出沉淀；依据Ksp(FeAsO4)＝c(Fe3＋)·c(AsO)＝5.7×10－21；Fe3＋的浓度为1.0×10－4 mol·L－1，计算得到c(AsO)＝5.7×10－17 mol·L－1。
(2)MnO2将三价砷(H3AsO3弱酸)氧化成五价砷(H3AsO4弱酸)，同时生成Mn2＋和H2O，由此可写出该反应的离子方程式。
(3)①硫酸钙难溶于酸，所以酸性条件下能析出，因此pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分为CaSO4。
②H3AsO4是弱酸，电离出来的AsO较少，所以酸性条件下不易形成Ca3(AsO4)2沉淀，当溶液中pH调节到8左右时AsO浓度增大，Ca3(AsO4)2开始沉淀。专题3 水溶液中的离子反应
第四单元 沉淀溶解平衡
第2课时 沉淀溶解平衡原理的应用
一、沉淀的溶解和生成
1．沉淀的溶解
(1)根据溶度积规则，当Qc______Ksp时，沉淀溶解平衡就向溶解的方向进行。因此，使沉淀溶解的总原则就是设法使离子浓度减小，使之满足Qc______Ksp。
根据沉淀溶解平衡原理，如果加入与溶液中的离子反应的物质，使平衡向________的方向移动，就可以使沉淀溶解。如常用强酸溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。
(2)实例：BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？
【名师点拨】沉淀溶解的应用
(1)酸碱溶解法
对于可溶于酸的沉淀，加入酸将沉淀溶解。
例如：难溶于水的CaCO3沉淀可溶于盐酸中：
CaCO3Ca2++CO32-，加入盐酸，H+与CO32-反应，CO32-+2H+=CO2↑+H2O，使沉淀溶解平衡正向移动。
类似可以用强酸溶解的难溶电解质还有BaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。
(2)盐溶解法
弱碱盐的溶液水解呈酸性，可以将一些难溶物用弱碱盐溶解：
例如：Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液：
Mg(OH)2Mg2++2OH-，当加入NH4Cl溶液时，NH4++OH-NH3·H2O，使c(OH-)减小，使沉淀溶解平衡正向移动，直至沉淀完全溶解。
总反应式为：Mg(OH)2+2NH4Cl===MgCl2+2NH3·H2O。
2．沉淀的生成
(1)根据溶度积规则，当Qc______Ksp时，沉淀溶解平衡就向生成沉淀的方向进行。因此，使沉淀生成的总原则就是增大离子浓度，使之满足Qc______Ksp。
根据沉淀溶解平衡原理，如果加入与溶液中相同的离子，使平衡向________的方向移动，就可以生成沉淀。
(2) 实例：可溶性钡盐(如BaCl2等)当作食盐食用，会造成钡中毒。中毒患者常用5.0%的Na2SO4溶液洗胃的原因是什么？
【名师点拨】沉淀生成应用
(1)调节pH法：
如除去氯化铵溶液中的氯化铁杂质的方法。
加入氨水，调节pH至3~4，Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2O = Fe(OH)3↓＋3NH。
(2)加沉淀剂法：
如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。
①用H2S除去Cu2＋：H2S＋Cu2＋= CuS↓＋2H＋。
②用Na2S除去Hg2＋：Hg2＋＋S2－= HgS↓。
二、沉淀的转化
1．沉淀转化的过程探究
(1)实验探究AgCl、AgI、Ag2S的转化
实验操作
实验现象 有______沉淀析出 ______沉淀转化为______沉淀 ______沉淀转化为______沉淀
实验结论 (1) ________________________________________ (2) ________________________________________
(2)理论分析
①根据溶解度数据可知三种沉淀溶解能力从大到小的顺序是________________________________。
②向AgCl沉淀中滴加KI溶液时，溶液中的Ag＋和I－结合生成了更难溶解的AgI，溶液中Ag＋浓度减小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移动，最终AgCl完全转化为AgI。
AgI转化为Ag2S的原理相同。
③沉淀的转化示意图
④沉淀转化的离子方程式：
________________________________；________________________________。
2．沉淀的转化
(1)沉淀转化的实质是________________________。
(2)沉淀转化的条件：溶液中的离子浓度幂之积________Ksp。
①一般来说，__________的沉淀转化成___________的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越________。
②控制反应条件，也可使溶解能力相对较弱的物质转化为溶解能力相对________的物质。
三、沉淀转化的应用
1．锅炉除垢
CaCO3(s)Ca2＋(aq)
(1)沉淀转化
由于CaCO3的溶解能力________CaSO4，用碳酸钠溶液很容易将水垢中的CaSO4转化为疏松、易溶于酸的CaCO3沉淀，离子方程式为________________________________________。
(2)沉淀溶解
H＋与碳酸钙电离的CO结合生成________脱离固体，使碳酸钙溶解，离子方程式为______________ __________________________________。
2．重晶石转化为可溶性钡盐
BaCO3(s)Ba2＋(aq)
(1)沉淀转化
虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水，由于饱和Na2CO3溶液中的CO浓度较大，BaSO4电离出的Ba2＋仍有部分能与CO结合形成BaCO3沉淀。
用饱和Na2CO3溶液多次重复处理，可使大部分BaSO4转化为BaCO3，离子方程式为________________ ________________________。
(2)沉淀溶解
用盐酸溶解碳酸钡，可使Ba2＋转入溶液中，离子方程式为________________________________________。
3．物质的提纯——除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋
由于Fe(OH)3的溶解度比Cu(OH)2_____________，调节溶液的pH至3～4时，Cu2＋留在溶液中， Fe3＋________________________________，达到除去Fe3＋的目的。
4．铜蓝矿的形成过程
原生铜的硫化物CuSO4(溶液)CuS(铜蓝)
生成铜蓝的有关化学方程式：
________________________________________，________________________________________。
【名师点拨】沉淀转化在生产和科研中的实际应用
从一种沉淀可以转化为另一种沉淀，沉淀转化的条件是新生成的沉淀的溶解度越小，转化就越容易；沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的定向移动。
(1)工业废水处理过程中，重金属离子可利用沉淀转化原理用FeS等难溶物转化为HgS、Ag2S、PbS等沉淀。
FeS除去Hg2＋的离子方程式为：FeS(s)＋Hg2＋(aq)HgS(s)＋Fe2＋(aq)
(2)在分析化学中常用饱和Na2CO3溶液，将难溶强酸盐BaSO4转化为难溶弱酸盐BaCO3，然后用强酸溶解，使阳离子进入溶液。
BaSO4转化为BaCO3反应的离子方程式为：BaSO4(s)＋CO(aq)BaCO3(s)＋SO(aq)
(3)硬水煮沸形成的水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2，水垢的形成过程涉及到沉淀转化。
加热硬水时，Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2分别分解生成CaCO3、MgCO3。但MgCO3又水解生成更难溶的Mg(OH)2，MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。故水垢的主要成分不是CaCO3、MgCO3，而是CaCO3、Mg(OH)2。
(4)锅炉形成的水垢中常含有CaSO4，除去方法是CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2＋(aq)：
CaSO4(s)＋Na2CO3(aq)CaCO3(s)＋Na2SO4(aq)，CaCO3＋2HCl ===CaCl2＋H2O＋CO2↑
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)向AgCl沉淀中加入KI溶液，沉淀颜色转变成黄色沉淀，是由于Ksp(AgI)(2)所谓沉淀完全就是用沉淀剂将溶液中的某一离子除尽( )
(3)沉淀转化可用勒夏特列原理解释( )
(4)沉淀的转化只能由难溶的转化为更难溶的( )
2．(1)如果误食可溶性钡盐，造成钡中毒，应尽快用5.0%的硫酸钠溶液给患者洗胃。离子反应为________________________。
(2)以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子，如Cu2＋、Hg2＋等生成极难溶的硫化物____________等沉淀。
a．通入H2S除去Cu2＋的离子方程式：________________________________。
b．加入Na2S除去Hg2＋的离子方程式：________________________________。
(3)除去CuSO4溶液中混有的少量Fe3＋，可向溶液中加入________________或________________，调节pH到________，Fe3＋就会全部转化为Fe(OH)3沉淀除去。
3．试利用平衡移动原理解释下列事实：
(1)FeS不溶于水，但能溶于稀盐酸中。
(2)分别用等体积的蒸馏水和0.010 mol·L－1硫酸洗涤BaSO4沉淀，用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤造成的损失量。
4．牙齿表面的牙釉质起着保护牙齿的作用，其主要成分为Ca5(PO4)3(OH)(羟基磷灰石), 它是一种难溶电解质，Ksp＝2.5×10－59；氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]是一种更难溶的电解质。
(1)解释吃糖后不刷牙容易形成蛀牙的原因。
(2)请解释含氟牙膏使牙齿变坚固的原因并写出此反应的离子方程式。
5．BaCO3和BaSO4都难溶于水，在医学上常用BaSO4作钡餐透视，而不能用BaCO3的原因是什么？
6．已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。如果某溶液中分别含有0.1mol·L-1的Fe3+和Cu2+。分别计算Fe3+和Cu2+开始沉淀和完全沉淀时的pH。（当离子浓度为1×10-5mol·L-1时，认为该离子完全沉淀）
问题一 沉淀的溶解和生成
【典例1】某pH＝1的ZnCl2和HCl的混合溶液中含有FeCl3杂质，为了除去FeCl3杂质，需将溶液调至pH＝4。在调节溶液pH时，应选用的试剂是(　　)
A．NaOH B．ZnO C．ZnSO4 D．Fe2O3
【解题必备】
1．沉淀的生成
(1)沉淀生成时沉淀剂的选择原则
①使生成沉淀的反应进行得越完全越好(被沉
淀离子形成沉淀的Ksp尽可能地小，即沉淀溶
解度越小越好)。
如除去废水中的Cu2＋，可以使Cu2＋转化成CuCO3、Cu(OH)2或CuS，依据三者溶解度的大小可知，选择沉淀剂(FeS)可以使废水中的Cu2＋转化成溶解度更小的CuS。
②不能影响其他离子的存在，由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质离子。
(2)常用的沉淀方法
①调节pH法：通过调节溶液的pH，使溶液中的杂质离子转化成沉淀而除去。
②直接沉淀法：通过沉淀剂除去溶液中的某种指定离子或获取该难溶电解质。
2．沉淀的溶解
沉淀溶解时的关键步骤是加入的试剂能与产生沉淀的离子发生反应，生成挥发性物质(气体)或弱电解质(弱酸、弱碱或水)，使平衡向沉淀溶解的方向移动，使沉淀溶解的常用方法主要有：
方法 实例 原理(反应方程式)
酸溶解 CaCO3可溶于盐酸 CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
盐溶解 Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液 Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O
配位溶解 AgCl溶于氨水 AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O
氧化还原溶解 不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸 3Ag2S＋8HNO36AgNO3＋3S＋2NO↑＋4H2O
【变式1-1】在含有浓度均为0.01mol·L－1的Cl－、Br－、I－的溶液中，缓慢且少量地加入AgNO3稀溶液，结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是(　　)
A．AgCl、AgBr、AgI　　　　 B．AgI、AgBr、AgCl
C．AgBr、AgCl、AgI D．三种沉淀同时析出
【变式1-2】除去NaCl中的FeCl3需加入的试剂是(　　)
A．NaOH B．石灰水 C．铜片 D．氨水
问题二 沉淀的转化
【典例2】已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。向BaSO4中加入Na2CO3溶液，一段时间后达到平衡状态。
(1)写出有关的离子方程式：_____________________________。
(2)计算该反应的平衡常数K=_________。
(3)讨论BaSO4能转化为BaCO3的条件是什么？
【解题必备】
(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。
(2)当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀；如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。
(3)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀，如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液，也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
【变式2-1】已知：Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，在有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液，产生的实验现象是(　　)
A．固体逐渐溶解，最后消失
B．固体由白色变为黑色
C．固体颜色变化但质量不变
D．固体逐渐增多，但颜色不变
【变式2-2】工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9，Ksp(CaSO4)＝7.1×10－5]，下列说法错误的是(　　)
A．升高温度，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(aq)＋CaSO4(s)===CaCO3(s)＋SO(aq)
C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3 g
D．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝1.43×104
1．下列化学原理的应用，主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是(　　)
①Al(OH)3具有两性
②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐食用后，常用0.5%的Na2SO4溶液解毒
③蛋壳能溶于食醋
④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡能
A．②③④　　 B．①②③ C．①③④ D．①②③④
2．已知：Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，在有白色固体ZnS存在的饱和溶液中滴加适量CuSO4溶液，产生的实验现象是(　　)
A．固体逐渐溶解，最后消失
B．固体由白色变为黑色
C．固体颜色变化但质量不变
D．固体逐渐增多，但颜色不变
3．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(　　)
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，向Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的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不可能转化为MgF2
4．探究Mg(OH)2的沉淀溶解平衡时，利用下表三种试剂进行试验，下列说法不正确的是(　　)
编号 ① ② ③
分散质 Mg(OH)2 HCl NH4Cl
备注 悬浊液 1 mol·L－1 1 mol·L－1
A．向①中滴入几滴酚酞试液后，溶液显红色说明Mg(OH)2是一种弱电解质
B．为使Mg(OH)2悬浊液溶解得更快，加入过量的NH4Cl浓溶液并充分振荡，效果更好
C．①③混合后发生反应：Mg(OH)2(s)＋2NH??Mg2＋＋2NH3·H2O
D．向①中加入②，H＋与OH－反应生成H2O，使c(OH－)减小，Mg(OH)2沉淀溶解平衡向溶解的方向移动
5．Cu(OH)2在水中存在着如下沉淀溶解平衡：Cu(OH)2(s)??Cu2＋＋2OH－，在常温下，Ksp＝2×10－20。某CuSO4溶液中，c(Cu2＋)＝0.02 mol·L－1，在常温下如果要生成Cu(OH)2沉淀，需要向CuSO4溶液加入碱溶液来调整pH，使溶液的pH大于(　　)
A．2 B．3 C．4 D．5
6．要使工业废水中的重金属Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
化合物 PbSO4 PbCO3 PbS
溶解度/g 1.03×10－4 1.81×10－7 1.84×10－14
由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为(　　)
A．硫化物 B．硫酸盐
C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
7．已知在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到80 ℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法可行的是(　　)
A．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4～5
B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀
C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为4～5
D．加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe
8．工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，Ksp(CaSO4)＝9×10－6]，下列说法错误的是(　　)
A．升高温度，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(s)??CaCO3(s)＋SO
C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3 g
D．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝9×104
9．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；
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(　　)
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
10．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/mol·L－1)如图所示。
(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是__________________。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH________。
A．＜1　　　B．＝4左右　　　C．＞6
(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，______(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是___________________________________________________________。
(4)已知一些难溶物的溶度积常数如下表：
物质 FeS MnS CuS
Ksp 1.59×10－19 4.65×10－14 1.3×10－35
物质 PbS HgS ZnS
Ksp 3.4×10－28 6.4×10－33 1.6×10－24
为除去某工业废水中含有的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的________。
A．NaOH　　　　B．FeS　　　C．Na2S
1．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)平衡常数K≈816
2．不同温度(T1和T2)时，硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是(　　)
A．T1>T2
B．加入BaCl2固体，可使溶液由a点变到c点
C．c点时，在T1、T2两个温度下均有固体析出
D．a点和b点的Ksp相等
3．自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是(　　)
A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性
C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓
D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应
4．T ℃下，三种硫酸盐MSO4(M：Pb2＋、Ba2＋、Sr2＋)的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知p(M)＝－lgc(M)，p(SO)＝－lgc(SO)。下列说法正确的是(　　)
A．溶度积：BaSO4＞PbSO4＞SrSO4
B．Y点对应的SrSO4是不饱和溶液，能继续溶解SrSO4
C．Z点对应的溶液中c(Ba2＋)＞c(SO)，c(Ba2＋)·c(SO)等于1×10－25
D．BaSO4不可能转化成PbSO4
5．以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如表。
表1　几种砷酸盐的Ksp
难溶物 Ksp
Ca3(AsO4)2 6.8×10－19
AlAsO4 1.6×10－16
FeAsO4 5.7×10－21
表2　工厂污染物排放浓度及允许排放标准
污染物 H2SO4 As
浓度 28.42 g·L－1 1.6 g·L－1
排放标准 pH 6～9 0.5 mg·L－1
回答以下问题：
(1)若混合溶液中Al3＋、Fe3＋的浓度均为1.0× 10－4 mol·L－1，c(AsO)最大是________mol·L－1。
(2)工厂排放出的酸性废水中的三价砷(H3AsO3弱酸)不易沉降，可投入MnO2先将其氧化成五价砷(H3AsO4弱酸)，写出该反应的离子方程式__________________________________。
(3)在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入适量生石灰调节pH到2，再投入适量生石灰将pH调节到8左右，使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。
①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为______________________；
②在pH调节到8左右才开始出现大量Ca3(AsO4)2沉淀的原因为_______________________________
_________________________________________________________________。

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