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专题3
第四单元　沉淀溶解平衡
课时2　沉淀溶解平衡原理的应用
水溶液中的离子反应
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。
活动一：沉淀的转化实验探究
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
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．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。
【答案】 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，即增大银离子浓度，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：了解沉淀转化的实质与应用
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。
【答案】 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。
但碳酸钡的溶度积大于硫酸钡，所以实现这种转化只能增大碳酸根离子的浓度，使溶液中钡离子与碳酸根离子的离子积大于碳酸钡的溶度积，则可生成碳酸钡沉淀。
活动三：沉淀溶解平衡的应用
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________________________________________________。
Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3
Fe(OH)3
(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____________________________________。
Na2SO4
Mg2+＋2OH－═══Mg(OH)2↓
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。
CuSO4＋ZnS═══CuS＋ZnSO4，CuSO4＋PbS═══CuS＋PbSO4。
活动四：学习溶度积的相关计算
1．求pH或pH范围
(1)当一个反应的K大于105时，可以认为该反应进行完全。用NaOH溶液调节pH，实验过程中若要使0.000 3 mol MgHPO4沉淀完全转化为Mg3(PO4)2沉淀。求：所需调节溶液的最小pH(设溶液的体积为1 L)。
(2)室温下，Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33、Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39、Ksp[Mn(OH)2]＝2×10－13。向混合溶液中滴加氨水，调节pH进行除杂。若溶液中c(Mn2+)＝0.2 mol/L，欲使溶液中Fe3+、Al3+的浓度均小于1×10－6 mol/L，求：所需控制的pH范围。
6．判断沉淀转化能否发生
(1)提纯ZnSO4。向含有Mg2+的ZnSO4溶液中加入ZnF2可除去Mg2+，再经处理可得到纯度较高的ZnSO4。用数据说明加入ZnF2可除去Mg2+的原因。已知：Ksp(ZnF2)＝3.0×10－2、Ksp(MgF2)＝5.0×10－11。
(2)制备[Cu(NH3)4]2+溶液。用FeCl3溶液浸取铜蓝矿(主要成分为CuS)，除去其中含铁离子后，再通入NH3制取。解释为什么不采用氨水直接浸取铜蓝矿。已知：Cu2+＋4NH3═══[Cu(NH3)4]2+　K＝1.2×109；Ksp(CuS)＝1.2×10－36。
【答案】 反应4NH3＋CuS═══[Cu(NH3)4]2+＋S2－的K1＝K·Ksp(CuS)＝1.44×10－27，正向反应几乎不能发生，故不采用氨水直接浸取CuS。
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
1
B
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
2
【解析】 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。
D
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。
3
下列关于上述实验的分析错误的是 (　　)
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
3
【解析】 滤液b为AgCl饱和溶液，存在Ag＋，B错误。
B
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
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
4
4
【答案】 D
5．[2025宿迁期末]锅炉水垢是一种安全隐患，为除去水垢中的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为易溶于酸的CaCO3，再用酸除去。下列说法正确的是 (　　)
A．Ksp(CaCO3)＞Ksp(CaSO4)　
B．沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动
D．沉淀转化的难易与溶解度大小无关
5
5
【答案】 B
6．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 (　　)
6
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
6
【解析】 根据图示，Fe(OH)3沉淀时溶液酸性更强、c(OH－)更小，Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Cu(OH)2]，A正确；NH4Cl溶于水所得溶液显酸性，往溶液中加NH4Cl能使溶液由b点变到a点，B错误；c、d两点温度相同，溶液中c(H＋)与c(OH－)乘积(即水的离子积)必然相等，C正确；b、c两点分别在 Fe(OH)3、Cu(OH)2的沉淀溶解平衡曲线上，均表示饱和溶液，D正确。
【答案】 B
7．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。
7
(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)。
7
(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___________________________________________________________________。
7
减小
不变
稀盐酸
若沉淀完全溶解，则证明SrSO4完全转化成SrCO3，否则未完全转化
8．[2025盐城五校联考]MgF2是一种重要的无机化工原料，可用于制备多晶材料、光学玻璃。现有如下两种途径可以制得。
途径Ⅰ：以工业级MgSO4溶液(含Fe3+和Mn2+等杂质)为原料制备MgF2，过程如下：
8
(1)除杂
①向MgSO4溶液中加入Na2SO4，加热、保持溶液温度为80～95 ℃，将Fe3+转化为Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀，反应后滤液的pH________(填“增大”“不变”或“减小”)。
减小
②调节滤液的pH，使溶液呈弱碱性，向其中加入H2O2，将Mn2+转化为MnO2沉淀，写出该反应的离子方程式：__________________________________________。
Mn2+＋H2O2＋2OH－═══MnO2↓＋2H2O
8
③Mn＋(Fe3+、Mn2+、Mg2+)转变为氢氧化物沉淀的pH如图。除杂时未采取将Mn2+直接转化为Mn(OH)2的原因是________________________________________________________________________。
若要将Mn2+完全转化为 Mn(OH)2沉淀，就会将一部分Mg2+转化为沉淀
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(2)沉镁
向“除杂”后滤液中加入Na2CO3，同时产生气体，写出生成Mg2(OH)2CO3的化学方程式：_______________________________________________________________________。
(3)酸溶
将所得Mg2(OH)2CO3置于__________(填“玻璃”“聚丙烯”或“石英”)烧杯中，加入适量的HF，搅拌溶解。
2MgSO4＋2Na2CO3＋H2O═══CO2↑＋Mg2(OH)2CO3↓＋2Na2SO4
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【解析】 HF能与SiO2发生反应，故“酸溶”时不能选用玻璃烧杯和石英烧杯。
聚丙烯
途径Ⅱ：以磷肥副产物H2SiF6(144 g/mol)溶解MgO，充分反应后过滤，得MgSiF6(166 g/mol)溶液，浓缩得MgSiF6·6H2O，300 ℃条件下煅烧得MgF2。
(4)溶解时，H2SiF6质量分数控制在18%～20%的原因：________________________________________________________________________________________________________________(20 ℃时，MgSiF6的溶解度为30.8 g)。
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若H2SiF6浓度过低，溶解速率慢，会增加MgSiF6溶液浓缩成本；若H2SiF6浓度过高，会导致MgSiF6溶液浓度过大而析出
8

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