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第51讲　难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.理解溶度积(Ksp)的含义,并能进行相关计算。3.了解沉淀的生成、溶解与转化,并能运用化学平衡原理解释。
考点一　沉淀溶解平衡及其影响因素
1.物质的溶解性与溶解度的关系
20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
2.沉淀溶解平衡
(1)概念:在一定温度下,当难溶电解质在水中沉淀速率与溶解速率相等时,得到饱和溶液,即建立沉淀溶解平衡状态。
(2)建立过程
难溶电解质溶液中的溶质
3.影响因素
以AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　ΔH>0为例,填写外界条件对沉淀溶解平衡的影响:
外界条件 平衡移动方向 平衡后c(Ag+) 平衡后c(Cl-)
升高温度 正向 增大 增大
加水稀释 (固体有剩余) 正向 不变 不变
加入少量AgNO3 逆向 增大 减小
通入HCl 逆向 减小 增大
加入K2S 正向 减小 增大
通入NH3 正向 减小 增大
将足量BaCO3固体分别加入:①30 mL水;②10 mL 0.2 mol·L-1 Na2CO3溶液;③50 mL 0.01 mol·L-1 BaCl2溶液;④100 mL 0.01 mol·L-1盐酸中溶解至溶液饱和。所得溶液中c(Ba2+)由大到小的顺序是③>④>①>②(填序号)。
1.下列有关AgCl沉淀溶解平衡的说法正确的是(　A　)
A.AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行,但速率相等
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度减小
D.在有AgCl沉淀生成的溶液中加入NaCl固体,AgCl沉淀溶解的量不变
解析:沉淀溶解平衡是动态平衡,A项正确;AgCl在水中存在溶解平衡,溶液中有极少量的Ag+和Cl-,B项错误;通常固体的溶解度随温度的升高而增大(氢氧化钙等除外),C项错误;加入NaCl固体,增大Cl-浓度,使AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)的平衡左移,析出氯化银沉淀,因此AgCl沉淀溶解的量减少,D项错误。
2.已知Ca(OH)2的饱和溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH<0。下列有关该平衡体系的说法正确的有①⑥(填序号)。
①升高温度,平衡逆向移动　②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子的浓度　③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液　④恒温下,向溶液中加入CaO,溶液的pH升高　⑤给溶液加热,溶液的pH升高　⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加　⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
解析:加入碳酸钠粉末会生成CaCO3沉淀,使Ca2+浓度减小,②错误;加入适量的氢氧化钠溶液,会生成Ca(OH)2,不能完全除去Ca2+,③错误;恒温下,Ksp不变,加入CaO后,仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,④错误;加热,Ca(OH)2的溶解度降低,溶液的pH降低,⑤错误;加入NaOH固体,平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦错误。
3.为研究水垢中CaSO4的去除,称量0.5 g CaSO4·2H2O于烧杯中,加入100 mL蒸馏水,持续搅拌并用传感器监测溶液中c(Ca2+)的变化。18 s时滴入3滴饱和Na2CO3溶液,55 s时继续滴加饱和Na2CO3溶液(忽略对溶液体积的影响),数据如图。下列说法正确的是(　B　)
A.BC段c(Ca2+)下降,是因为平衡CaSO4(s) Ca2+(aq)+S(aq)逆向移动
B.由CD段推测,加入的CaSO4·2H2O未完全溶解
C.不同时刻溶液中c(S)大小排序:D>B>C
D.A到F的过程中,消耗n(C)约为8.5×10-4 mol
解析:A到B存在CaSO4的沉淀溶解平衡,B点加入Na2CO3溶液,Ca2+与C生成更难溶的CaCO3,Ca2+浓度减小,C点时CaSO4继续溶解,Ca2+浓度又增大,D到E重新达到沉淀溶解平衡,E点之后继续加入饱和Na2CO3溶液,Ca2+几乎全部转化为CaCO3。BC段c(Ca2+)下降,是因为Ca2+与C生成更难溶的CaCO3,A错误;由CD段Ca2+浓度升高,说明加入的CaSO4·2H2O未完全溶解,继续溶解使Ca2+浓度增大,B正确;B到C的过程Ca2+与C结合,促进CaSO4的溶解,C点c(S)大于B点,C错误;F点溶液中Ca2+几乎为0,说明CaSO4全部转化为了CaCO3,整个过程消耗的n()约为≈0.002 9 mol,D错误。
考点二　溶度积及其应用
1.溶度积和离子积
以AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)为例:
项目 溶度积(Ksp) 离子积(Q)
含义 沉淀溶解平衡的平衡常数 任意时刻溶液中有关离子浓度幂的乘积
表达式 Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度是平衡浓度 Q(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-), 式中的浓度是任意浓度
应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解: ①Q>Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出; ②Q=Ksp:溶液饱和,处于平衡状态; ③Q2.Ksp的影响因素
(1)内因:溶度积与难溶电解质溶解能力的关系:阴、阳离子个数比相同的难溶电解质,溶度积越小,其溶解能力越小;不同类型的难溶电解质,应通过计算才能进行比较溶解能力。
(2)外因:仅与温度有关,与浓度、压强、催化剂等无关。
已知:几种难溶电解质在25 ℃时的溶度积。
化学式 AgCl AgBr AgI Mg(OH)2
Ksp 1.8×10-10 5.4×10-13 8.5×10-17 5.6×10-12
(1)25 ℃时,AgCl(s)、AgBr(s)、AgI(s)三种物质的溶解能力由大到小的排序是AgCl>AgBr>AgI。
(2)AgCl和Mg(OH)2相比,哪种物质更难溶 请通过简单计算进行说明。
Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=c2(Ag+)=1.8×10-10,c(Ag+)≈1.34×10-5 mol·L-1,即AgCl的溶解浓度为1.34×10-5 mol·L-1;Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=4c3(Mg2+)=5.6×10-12,c(Mg2+)≈1.12×10-4 mol·L-1,即Mg(OH)2的溶解浓度为1.12×10-4 mol·L-1,则AgCl更难溶。
1.将足量AgCl(s)溶解在水中,形成悬浊液。已知:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　ΔH>0。下列叙述错误的是(　D　)
A.加热悬浊液,使其温度升高,Ksp(AgCl)增大
B.加少量水稀释,上述平衡正向移动,c(Ag+)不变
C.向悬浊液中通入少量氨,Q(AgCl)D.加入NaCl固体,AgCl的溶解度减小,Ksp(AgCl)也减小
解析:温度升高,溶解度增大,Ksp(AgCl)增大,故A正确;加少量水稀释,AgCl的沉淀溶解平衡正向移动,但溶液还是饱和溶液,所以c(Ag+)不变,故B正确;向悬浊液中通入少量氨,形成二氨合银配离子,消耗银离子,导致Q(AgCl)2.25 ℃时,在1.00 L 0.03 mol·L-1 AgNO3溶液中加入0.50 L 0.06 mol·L-1 CaCl2溶液,能否生成AgCl沉淀 [已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10]能,c(Ag+)==0.02 mol·L-1,c(Cl-)= =0.04mol·L-1,Q(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=0.02× 0.04=8.0×10-4>Ksp(AgCl),所以有AgCl沉淀生成(写出计算过程)。
3.(2025·黑龙江鹤岗模拟)Na2SO3溶液与CaCl2溶液混合会生成难溶的CaSO3(Ksp=3.1×10-7),现将等体积的CaCl2溶液与Na2SO3溶液混合,若混合前Na2SO3溶液的浓度为2×10-3 mol·L-1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为6.2×10-4 mol·L-1。
解析:根据CaSO3的Ksp=3.1×10-7,生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 mol·L-1=6.2×10-4 mol·L-1。
考点三　沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
使溶液中离子积(Q)>Ksp,平衡向生成沉淀的方向移动。
方法 举例 解释
调节 pH法 除去CuCl2溶液中的FeCl3,可向溶液中加入CuO[或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3] CuO与H+反应,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀(或其他合理答案)
除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节pH Fe3+与NH3·H2O反应生成Fe(OH)3沉淀
沉淀 剂法 以Na2S等作沉淀剂沉淀污水中的Hg2+、Cu2+等重金属离子 Na2S与Cu2+、Hg2+等反应生成沉淀
2.沉淀的溶解
使溶液中的离子积(Q)(1)酸溶解法和盐溶液溶解法。如Mg(OH)2难溶于水,能溶于盐酸、NH4Cl溶液中,离子方程式分别为Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O、Mg(OH)2+2N===Mg2++2NH3·H2O。
(2)氧化还原溶解法。如不溶于盐酸的硫化物Ag2S能溶于稀硝酸。
(3)配位溶解法。如AgCl溶于氨水,离子方程式为AgCl+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O。
(4)已知:PbSO4不溶于水,但可溶于醋酸铵溶液,反应的化学方程式为PbSO4+2CH3COONH4===(CH3COO)2Pb+(NH4)2SO4,试对上述PbSO4沉淀的溶解加以解释:PbSO4(s) Pb2+(aq)+S(aq),当加入CH3COONH4溶液时,Pb2+与CH3COO-结合生成更难电离的(CH3COO)2Pb,c(Pb2+)减小,Q(PbSO4)3.沉淀的转化
(1)原理:由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程,实质是沉淀溶解平衡的移动。
(2)规律
①一般来说,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。
如AgNO3溶液AgClAgI,Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)。
②一定条件下溶解度小的沉淀也可以转化成溶解度相对较大的沉淀。
如BaSO4(s)BaCO3(s),但Ksp(BaSO4)(3)应用
①锅炉除垢:水垢中的CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2+(aq)。
②矿物转化:原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(CuS)。
请写出(3)①中第一步、②中第二步转化的离子方程式。
CaSO4(s)+C(aq) CaCO3(s)+S(aq)。
ZnS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+Zn2+(aq)、PbS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+Pb2+(aq)。
1.取1 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液进行如图实验(实验中所用试剂浓度均为0.1 mol·L-1),下列说法不正确的是(　B　)
A.实验①白色沉淀是难溶的AgCl
B.若按②①顺序实验,能看到白色沉淀
C.若按①③顺序实验,能看到黑色沉淀
D.由实验②说明AgI比AgCl更难溶
解析:一般来说,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,AgI的溶解度比AgCl小,所以AgI不易转化为AgCl,所以若按②①顺序实验,看不到白色沉淀,故B项错误。
2.(2025·安徽亳州模拟)已知:常温下Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,向硫酸钡悬浊液中加入饱和碳酸钠溶液,充分搅拌后静置、分层,装置如图所示。下列说法正确的是(　A　)
A.下层难溶的固体中含有碳酸钡
B.下层难溶的固体中只含有硫酸钡
C.下层难溶的固体中只含有碳酸钡
D.上层溶液中c(S)>c(C)
解析:根据常温下Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,向硫酸钡的悬浊液中加入饱和碳酸钠溶液,充分搅拌后静置、分层,由于两者Ksp相差较小,BaSO4会向BaCO3转变,因此下层难溶的固体中含有碳酸钡和硫酸钡,故A正确,B、C错误;当两者达到平衡时,上层溶液中<1,则c(S)3.(2025·广东广雅模拟)某兴趣小组进行下列实验:
①将0.1 mol·L-1 MgCl2溶液和0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到浊液;②取少量①中的浊液,滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,出现红褐色沉淀;③将①中浊液过滤,取少量白色沉淀,滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,白色沉淀变为红褐色沉淀;④另取少量白色沉淀,滴加饱和NH4Cl溶液,沉淀溶解。
下列说法不正确的是(　C　)
A.将①中所得浊液过滤,所得滤液中含少量Mg2+
B.①中浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)
C.实验②和③均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶
D.NH4Cl溶液中的N可能是④中沉淀溶解的原因
解析:0.1 mol·L-1 MgCl2溶液与0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到Mg(OH)2悬浊液,NaOH溶液过量,剩余的NaOH和FeCl3反应生成Fe(OH)3,实验②不能比较Fe(OH)3和Mg(OH)2的溶解能力,故C错误。
1.(2025·重庆卷)某兴趣小组探究沉淀的转化。将2 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液与同浓度同体积的NaCl溶液混合,得悬浊液1,然后进行如下实验。下列叙述错误的是(　C　)
A.溶液A中c(Ag+)+c(Na+)+c(H+)=c(Cl-)+c()+c(OH-)
B.溶液B中c(Cl-)>c{}
C.溶液C中c(H+)=c(OH-)
D.上述实验可证明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
解析:将2 mL 0.1 mol/L的AgNO3溶液与同浓度同体积的NaCl溶液混合,得悬浊液1,经分离后,向AgCl中滴加6 mol/L的氨水,发生反应AgCl+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]Cl+2H2O,加入0.1 mol/L KI溶液2 mL,发生反应:[Ag(NH3)2]Cl+KI===AgI↓+KCl+2NH3,得到AgI沉淀。溶液A中主要溶质是NaNO3,同时由于存在溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),还存在极少量的Ag+、Cl-,且考虑水的电离,选项中满足电荷守恒关系,A正确;根据元素守恒可知,c(Cl-)=c(Ag+)+c{[Ag(NH3)2]+}>c{[Ag(NH3)2]+},B正确;溶液C中溶质为KCl、少量AgI和一水合氨,溶液呈碱性,则c(H+)2.(2025·浙江6月选考)已知:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　Ksp=1.8×10-10;Ag+(aq)+2Cl-(aq) [AgCl2]-(aq)　K=1.1×105。下列有关说法不正确的是(　C　)
A.过量AgCl在1.0 mol/L NaCl溶液中c(Ag+)=1.8×10-10 mol/L
B.过量AgCl在水中所得的饱和溶液中滴加0.001 0 mol/L AgNO3溶液,有AgCl生成
C.过量AgCl在水中溶解的质量大于在相同体积3.0 mol/L NaCl溶液中溶解的质量
D.0.010 mol AgCl在1 L 10 mol/L的盐酸中不能完全溶解
解析:过量AgCl在1.0 mol/L NaCl溶液中,c(Cl-)=1.0 mol/L(近似,忽略溶解AgCl的影响)。根据AgCl的溶度积规则,当固体AgCl存在时,c(Ag+)c(Cl-)=Ksp,因此c(Ag+)= mol/L=1.8×10-10 mol/L,尽管存在络合反应Ag+(aq)+2Cl-(aq) [AgCl2]-(aq),但自由移动的Ag+浓度仍可由溶度积计算,A正确。AgCl在水中所得的饱和溶液中,c(Ag+)=c(Cl-)= mol/L≈1.34×10-5 mol/L,滴加AgNO3溶液会引入Ag+,使局部c(Ag+)增大,导致离子积c(Ag+)c(Cl-)>Ksp,从而生成AgCl沉淀,络合反应在c(Cl-)较低的情况下影响很小,可忽略,B正确。在纯水中AgCl的溶解度S水= mol/L≈1.34×10-5 mol/L,溶解质量正比于溶解度(相同体积)。在3.0 mol/L NaCl溶液中,c(Cl-)较高,促进络合反应Ag+(aq)+2Cl-(aq) [AgCl2]-(aq)正向进行,c(Cl-)≈3.0 mol/L,则c(Ag+)= mol/L=6.0×10-11 mol/L,c{[AgCl2]-}=K·c(Ag+)·c2(Cl-)≈(1.1×105×6.0×10-11×3.02) mol/L=5.94×10-5 mol/L,在NaCl溶液中AgCl的溶解度SNaCl溶液=c(Ag+)+c{[AgCl2]-}≈6.0×10-11 mol/L+5.94×10-5 mol/L≈5.94×10-5 mol/L,比较可知AgCl在3.0 mol/L NaCl溶液中溶解的质量更大,C错误。盐酸中c(Cl-)=10 mol/L,若假设0.010 mol AgCl完全溶解,则总银离子浓度S盐酸=0.010 mol/L,S盐酸=c(Ag+)+c{[AgCl2]-}=c(Ag+)+K·c(Ag+)·c2(Cl-),即c(Ag+)[1+K·c2(Cl-)]=S盐酸,c(Cl-)≈10 mol/L,则c(Ag+)= mol/L≈9.09×10-10 mol/L,Q=c(Ag+)c(Cl-)≈(9.09×10-10)×10=9.09×10-9>Ksp=1.8×10-10,故会沉淀,不能完全溶解,D正确。
3.(2024·安徽卷)环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2+。已知25 ℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1 mol·L-1,Ka1(H2S)=10-6.97,Ka2(H2S)=10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,Ksp(CdS)=10-26.10。下列说法错误的是(　B　)
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B.0.01 mol·L-1Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1
D.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
解析:Na2S溶液中只有5种离子,分别是H+、Na+、OH-、HS-、S2-,溶液是电中性的,存在电荷守恒,可表示为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),A正确;0.01 mol·L-1 Na2S溶液中,S2-水解使溶液呈碱性,其水解常数Kh==10-1.1,根据硫元素守恒可知c(HS-)<0.01 mol·L-1,所以>1,则c(OH-)>c(S2-),B不正确;Ksp(FeS)远远大于Ksp(CdS),向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS时,可以发生沉淀的转化,该反应的平衡常数K==108.9 105,因此该反应可以完全进行,CdS的饱和溶液中c(Cd2+)= mol·L-1=10-13.05 mol·L-1,若加入足量FeS时可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1,C正确;Cd2++H2S CdS+2H+的平衡常数K==106.23 105,该反应可以完全进行,因此,当向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,Cd2+可以完全沉淀,所得溶液中c(H+)>c(Cd2+),D正确。
4.(2024·浙江1月选考)常温下,将等体积、浓度均为0.40 mol·L-1 BaCl2溶液与新制H2SO3溶液混合,出现白色浑浊;再滴加过量的H2O2溶液,振荡,出现白色沉淀。
已知:Ka1(H2SO3)=1.4×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-8;Ksp(BaSO3)=5.0×10-10,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。下列说法不正确的是(　C　)
A.H2SO3溶液中存在c(H+)>c(HS)>c(S)>c(OH-)
B.将0.40 mol·L-1 H2SO3溶液稀释到0.20 mol·L-1,c(S)几乎不变
C.BaCl2溶液与H2SO3溶液混合后出现的白色浑浊不含有BaSO3
D.存在反应Ba2++H2SO3+H2O2===BaSO4↓+2H++H2O是出现白色沉淀的主要原因
解析:H2SO3是二元弱酸,电离方程式为H2SO3 H++HS +,且以第一步电离为主,溶液中c(H+)>c(HS)>c(S)>c(OH-),A项正确;H2SO3的第二步电离很微弱,可近似认为溶液中c(H+)≈c(HS),Ka2=≈c(S),温度不变,电离平衡常数不变,故稀释时c(S)几乎不变,B项正确;两溶液等体积混合后,溶液中c(Ba2+)=0.20 mol·L-1,根据B项分析知,溶液中c(S)≈6.0×10-8 mol·L-1,c(Ba2+)·c(S)≈1.2×10-8>Ksp(BaSO3),故BaCl2溶液与H2SO3溶液混合后出现的白色浑浊含有BaSO3,C项错误;结合上述分析知,溶液中大量存在的粒子是Ba2+、H2SO3,加入H2O2溶液后,三者发生氧化还原反应生成BaSO4,D项正确。
课时作业51(总分:60分)
1.(3分)碱金属硫化物俗称“臭碱”,这是因为在水溶液中S2-强烈水解而呈强碱性。在碱金属硫化物溶液中含有多种沉淀剂。在不考虑沉淀的转化时,若低温下向硫化钠溶液中滴加CuSO4溶液,不可能出现的沉淀为(　D　)
A.CuS B.Cu(OH)2
C.Cu2S D.CuO
解析:Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生复分解反应生成CuS沉淀和Na2SO4,故A不符合题意;Cu2+水解使溶液呈酸性,S2-的强烈水解而使溶液呈强碱性,Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生相互促进的水解反应生成Cu(OH)2沉淀、H2S气体和Na2SO4,故B不符合题意;S2-还具有强还原性,Cu2+具有弱氧化性,Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生氧化还原反应生成S、Cu2S和Na2SO4,故C不符合题意;Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生相互促进的水解反应生成Cu(OH)2沉淀、H2S气体和Na2SO4,不可能生成CuO,故D符合题意。
2.(3分)某种盐M2CrO4(s)一定温度下在水中的溶解度为0.032 g/L。比较该盐在0.05 mol/L的MNO3溶液中的溶解度与相同温度下在水中的溶解度,下列叙述正确的是(　B　)
A.在MNO3溶液中溶解度更大,因为MNO3的摩尔质量比M2CrO4的小
B.在MNO3溶液中溶解度更小,因为MNO3溶液中已经含有M+
C.溶解度相同,因为M+的物质的量浓度都是Cr的两倍
D.溶解度相同,因为Ksp只受温度影响
解析:在MNO3溶液中含M+、M+浓度增大使沉淀溶解平衡M2CrO4(s) 2M+(aq)+Cr(aq)左移,因此M2CrO4(s)在MNO3溶液中的溶解度比在纯水中更小,A错误,B正确;M2CrO4(s)的溶解度随溶液中M+、Cr浓度的变化而变化,只有在纯水中M+的物质的量浓度是Cr的两倍,C错误;虽然Ksp(M2CrO4)=c2(M+)c(Cr)只受温度影响,但M2CrO4(s)的溶解度随溶液中M+、Cr浓度的变化而变化,溶解度不同,D错误。
3.(3分)可溶性钡盐有毒,医院中常用无毒硫酸钡作为内服“钡餐”造影剂。医院抢救钡离子中毒者时,除催吐外,还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知:某温度下,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。下列推断正确的是(　B　)
A.不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为硫酸钡比碳酸钡更难溶
B.可以用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃
C.抢救钡离子中毒者时,若没有硫酸钠也可以用碳酸钠溶液代替
D.误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒
解析:碳酸钡能与胃酸反应生成可溶性钡盐,钡离子有毒,所以不能用碳酸钡作为内服造影剂,A错误;用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃,反应后c(Ba2+)=-1 mol·L-1,B正确;碳酸钠与胃酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,起不到解毒的作用,C错误;饱和BaSO4溶液中c(Ba2+)= mol·L-1>1.0×10-5 mol·L-1,所以误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,不会引起钡离子中毒,D错误。
4.(3分)已知:室温下氢硫酸(H2S)的Ka1=1×10-7,Ka2=1.3×10-13;CuS、FeS的Ksp分别为6.3×10-36、6.5×10-18。下列说法不正确的是(　D　)
A.反应H++FeS Fe2++HS-的平衡常数K=5×10-5
B.可以用FeS除去污水中的Cu2+
C.从上述数据可推出CuS难溶于稀硫酸
D.0.1 mol/L的H2S溶液中加入等体积0.1 mol/L的NaOH溶液,则有c(Na+)>c(HS-)>c(H2S)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+)
解析:反应H++FeS Fe2++HS-的平衡常数K===5×10-5,A正确;CuS的Ksp小于FeS,可以用FeS除去污水中的Cu2+,B正确;反应H++CuS Cu2++HS-的平衡常数K=≈4.85×10-23,可知CuS难溶于稀硫酸,C正确;0.1 mol/L的H2S溶液中加入等体积0.1 mol/L的NaOH溶液得到NaHS溶液,HS-的水解平衡常数Kh==10-7,HS-的水解程度大于电离程度,溶液呈碱性,则有c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H2S)>c(H+)>c(S2-),D错误。
5.(3分)(2025·安徽合肥一模)牙齿表面釉质层的主要成分是羟基磷酸钙[Ca5(PO4)3OH],即碱式磷酸钙。已知:Ksp[Ca5(PO4)3OH]=6.8×10-37,Ksp[Ca5(PO4)3F]=2.8×10-61。下列说法不正确的是(　B　)
A.羟基磷酸钙的沉淀溶解平衡:Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)
B.牙膏中的保湿剂为丙三醇,它在水中电离出H+,能促进羟基磷酸钙溶解
C.口腔中的细菌在分解含糖量较高的食物时,产生的有机弱酸能促进羟基磷酸钙溶解
D.含氟(F-)牙膏可使牙齿坚固的原因是Ca5(PO4)3OH转化为Ca5(PO4)3F
解析:羟基磷酸钙[Ca5(PO4)3OH]难溶于水,在牙齿表面存在着如下平衡:Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq),A正确;丙三醇的官能团为羟基,不能在水中电离出H+,B错误;有机酸的产生,使平衡Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)正向进行,促进羟基磷酸钙溶解,C正确;由题干信息Ksp[Ca5(PO4)3OH]=6.8×10-37,Ksp[Ca5(PO4)3F]=2.8×10-61可知,含氟牙膏使Ca5(PO4)3OH转化为更难溶的Ca5(PO4)3F,促进牙齿表面矿物质的沉积,修复牙釉质,D正确。
6.(3分)氢氧化镁是常见难溶物,将过量氢氧化镁粉末置于水中达到溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)。已知Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp(MgCO3)=3.5×10-8;通常,溶液中某离子的浓度小于1×10-5 mol/L时,可以认为该离子已沉淀完全。下列有关说法不正确的是(　B　)
A.滴入几滴稀硫酸,溶液的pH先下降后上升,最后保持一个稳定值
B.MgCO3的饱和溶液中c(Mg2+)=c(C)
C.NaOH溶液可使MgCO3较彻底地转化为Mg(OH)2
D.氢氧化镁可处理印染厂的酸性废水,处理后c(Mg2+)=1.8×10-3 mol/L,此时溶液呈碱性
解析:滴入几滴稀硫酸后,氢离子和氢氧根离子反应生成水,氢氧根离子浓度减小,pH下降,随后沉淀溶解平衡正向移动,氢氧根离子浓度增大,pH上升,A正确;MgCO3饱和溶液中,Mg2+、C均发生水解且水解程度不同,故c(Mg2+)≠c(C),B错误;MgCO3(s)+2OH-(aq) Mg(OH)2(s)+C(aq),K=≈1.9×103,K较大,能较彻底地转化,C正确;处理后c(Mg2+)=1.8×10-3 mol/L,则此时c(OH-)= mol/L=1.0×10-4 mol/L,氢氧根离子浓度较大,溶液显碱性,D正确。
7.(3分)常温下,将0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液与0.1 mol·L-1 CaCl2溶液等体积混合,产生白色沉淀和无色气体,已知Ka1(H2CO3)=5×10-7,Ka2(H2CO3)=6×10-11,Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是(　C　)
A.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中:c(Na+)B.两溶液混合时:c(C)<6×10-8 mol·L-1
C.反应后的溶液中:c(C)D.反应后的溶液中:c(H2CO3)+c(HC)+c(C)=0.05 mol·L-1
解析:0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,根据电荷守恒有c(H+)+c(Na+)=c(HC)+2c(C)+c(OH-),由Ka2(H2CO3)=6×10-11,Kh(HC)==2×10-8>Ka2(H2CO3),即HC的水解程度大于其电离程度,溶液呈碱性,即c(OH-)>c(H+),故有c(Na+)>c(HC)+2c(C),A项错误;两溶液混合时有c(Ca2+)==0.05 mol·L-1,根据Ksp(CaCO3)=3×10-9可知,c(Ca2+)·c(C)>3×10-9,故c(C)>6×10-8 mol·L-1,B项错误;反应前有c(H2CO3)+c(HC)+c(C)=c(Ca2+)=0.05 mol·L-1,即反应前就有c(C)8.(3分)(2025·山西晋城模拟)分别进行下列操作,由现象得出的结论正确的是(　D　)
选项 操作 现象 结论
A 将稀硫酸和Na2S反应生成的气体通入AgNO3与AgCl组成的悬浊液中 出现黑色沉淀 Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)
B 向盛有2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液的试管中滴加1 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,再向其中滴加4~5滴0.1 mol·L-1 KI溶液 先有白色沉淀生成,后又产生黄色沉淀 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
C 向浓度均为0.1 mol·L-1的NaCl和Na2CrO4的混合液中滴加硝酸银溶液 先出现白色沉淀,一段时间后出现砖红色沉淀 Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2CrO4)
D 将H2S气体通入浓度均为0.01 mol·L-1的ZnSO4和CuSO4溶液 先出现CuS黑色沉淀 Ksp(CuS)解析:稀硫酸和Na2S反应生成的硫化氢与硝酸银溶液反应生成硫化银沉淀,没有沉淀的转化,无法判断Ksp(AgCl)与Ksp(Ag2S)的大小,A错误;AgNO3溶液过量,KI直接与AgNO3反应,无法判断Ksp(AgCl)与Ksp(AgI)的大小关系,B错误;向浓度均为0.1 mol·L-1的NaCl和Na2CrO4的混合液中滴加AgNO3溶液,先生成AgCl白色沉淀,后生成Ag2CrO4砖红色沉淀,说明AgCl的溶解度更小,但二者是结构不同的沉淀,不能直接通过沉淀的先后顺序来判断Ksp的大小,C错误;难溶的物质先沉淀出来,说明Ksp(CuS)9.(3分)(2025·北京东城区三模)Na2CO3溶液可以处理锅炉水垢中的CaSO4,使其转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。某兴趣小组模拟上述过程:
①将1 mol·L-1 CaCl2溶液和1 mol·L-1 Na2SO4溶液等体积混合得浊液a。
②向滴有酚酞的1 mol·L-1 Na2CO3溶液中加等体积的浊液a,溶液红色变浅。
③将①中浊液a过滤所得白色沉淀b,浸泡在滴有酚酞的1 mol·L-1 Na2CO3溶液中,一段时间后溶液红色变浅。
已知:Ksp(CaCO3)=3.4×10-9;Ksp(CaSO4)=4.9×10-5。下列说法不正确的是(　B　)
A.浊液a中硫酸根离子的浓度为7×10-3 mol/L
B.②中溶液红色变浅可证明有CaSO4转化为CaCO3
C.③中溶液红色变浅可证明有CaSO4转化为CaCO3
D.向1.36 g白色沉淀b中加入1 L 1 mol/L的Na2CO3溶液,沉淀几乎全部转化
解析:将1 mol·L-1CaCl2溶液和1 mol·L-1 Na2SO4溶液等体积混合后得到CaSO4浊液且硫酸根离子浓度和钙离子浓度相等,)=c(Ca2+)==7×10-3 mol/L,A正确;向滴有酚酞的Na2CO3溶液中加入浊液a(含CaSO4沉淀和溶液中的Ca2+、S),红色变浅说明C被消耗,导致碱性减弱,此时可能是因为溶液中的Ca2+直接与C反应生成沉淀,无法证明有CaSO4转化为CaCO3,B错误;将过滤后的白色沉淀b(CaSO4固体)浸泡在Na2CO3溶液中,红色变浅说明C被消耗,只能通过CaSO4转化为CaCO3来实现,C正确;白色沉淀b为CaSO4,向白色沉淀b中加入1 L 1 mol/L的Na2CO3溶液会发生反应:CaSO4(s)+C(aq) CaCO3(s)+S(aq),平衡常数K=≈1.44×104,若加入的Na2CO3溶液中c(C)=1 mol/L,设溶液中c(S)=x mol/L,则=1.44×104,x无限接近1,说明CaSO4几乎完全转化为CaCO3,D正确。
10.(3分)某化学兴趣小组进行溶解平衡相关实验,操作流程如下。下列说法正确的是(　C　)
已知:常温下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,
Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17。
A.悬浊液a中c(Br-)与悬浊液d中c(Br-)相等
B.步骤③可以证明Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)
C.向悬浊液d中加入少量NaI溶液,沉淀颜色不变时,
D.向悬浊液e中滴加几滴0.1 mol·L-1 NaCl溶液,观察到黄色沉淀转化为白色沉淀
解析:由流程可知,得到的悬浊液a中AgNO3过量,过滤得到的滤液c中加入碘化钠溶液,碘离子和过量银离子会生成碘化银沉淀,溴化银沉淀b加入水得到饱和的溴化银悬浊液d。悬浊液a中AgNO3过量,存在同离子效应,溶解平衡AgBr(s) Ag+(aq)+Br-(aq)左移,c(Br-)降低,小于悬浊液d中c(Br-),A项错误;悬浊液a中AgNO3过量,步骤③产生的黄色沉淀是滤液c中Ag+与I-反应生成的,故不能说明Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),B项错误;向悬浊液d中加入少量NaI溶液,发生沉淀转化:AgBr(s)+I-(aq) AgI(s)+Br-(aq),该反应平衡常数K=,则,C项正确;向滤液c中滴加几滴0.1 mol·L-1 NaI溶液,产生黄色沉淀AgI,此时悬浊液e中AgNO3仍过量,向悬浊液e中滴加几滴0.1 mol·L-1 NaCl溶液,会生成少量AgCl白色沉淀,AgI黄色沉淀不会转化,D项错误。
11.(14分)某小组拟设计实验探究金属氢氧化物在铵盐溶液中溶解度的影响因素。
已知:①常温下,几种氢氧化物的溶度积数据如下表所示:
M(OH)2 Mg(OH)2 Ni(OH)2 Pb(OH)2 Sn(OH)2
Ksp 5.6×10-12 5.5×10-16 1.4×10-20 5.5×10-27
②可能用到的试剂:0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液、0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液、0.1 mol·L-1 CH3COONH4溶液和0.01 mol·L-1 CH3COONH4溶液。
③常温下,CH3COOH的电离常数Ka=1.8×10-5,NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5。
实验一　比较Mg(OH)2在不同浓度的NH4Cl溶液中溶解情况。
操作 试剂X 现象
(Ⅰ)10.0 mL 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液 白色浊液逐渐变澄清
(Ⅱ)10.0 mL 0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液 白色浊液变化不明显
(1)实验结论是Mg(OH)2溶解度随着NH4Cl浓度的减小而减小。
(2)针对实验(Ⅰ),“白色浊液逐渐变澄清”的原因,提出如下假设:
假设①:N+H2O NH3·H2O+H+,Mg(OH)2 Mg2++2OH-,H++OH- H2O。
假设②:Mg(OH)2 Mg2++2OH-,N+OH- NH3·H2O(补充离子方程式)。
为了验证(2)提出的假设,设计如下实验:
实验二　比较Mg(OH)2在不同浓度的CH3COONH4溶液中溶解情况。
操作 试剂X 现象
(Ⅲ)10.0 mL 0.1 mol·L-1 CH3COONH4溶液 白色浊液逐渐变澄清
(Ⅳ)10.0 mL 0.01 mol·L-1 CH3COONH4溶液 白色浊液变化不明显
(3)选择CH3COONH4的理由是CH3COOH、NH3·H2O的电离常数相等,CH3COONH4溶液显中性,排除了H+的干扰。
实验结论是(2)中假设②(填“①”或“②”)成立。
根据上述实验,有同学认为金属氢氧化物都能溶解于CH3COONH4溶液。为了验证他的观点,设计如下实验:
实验三　探究Ni(OH)2、Pb(OH)2、Sn(OH)2在CH3COONH4溶液中的溶解情况。
操作 Y 现象
(Ⅴ)Ni(OH)2 没有明显现象
(Ⅵ)Pb(OH)2 浊液变澄清溶液
(Ⅶ)Sn(OH)2 没有明显现象
已知:(a)Sn都易溶于水,实验(Ⅵ)浊液变澄清可能的原因是Pb更难电离。
(b)其他条件相同,难溶金属氢氧化物的溶解度越小,在同种铵盐溶液中溶解度越小。
(4)常温下,Sn(OH)2、Pb(OH)2、Ni(OH)2溶解度由大到小排序为Ni(OH)2>Pb(OH)2>Sn(OH)2。
(5)通过上述实验,影响M(OH)2在铵盐溶液中溶解度的因素主要有铵盐浓度、产物的电离程度、氢氧化物自身的溶度积大小。
解析:(1)对比实验(Ⅰ)、(Ⅱ),NH4Cl浓度小的沉淀变化不明显,说明NH4Cl浓度小,Mg(OH)2的溶解度小。(2)溶解度增大即溶解平衡正向移动,只要解释到OH-减少平衡正向移动即可,所以假设②的离子方程式为N+OH- NH3·H2O。(3)假设①解释NH4Cl呈酸性消耗OH-,所以若验证假设②需要排除溶液酸碱性的干扰,只考虑铵根离子结合OH-的问题,而CH3COONH4呈中性,同时有铵根离子,满足实验要求。结合实验看,增大CH3COONH4的浓度沉淀溶解,说明假设②成立。(4)同类型的物质,溶解度越大,Ksp越大。对比数据,溶解度:Ni(OH)2>Pb(OH)2>Sn(OH)2。(5)Mg(OH)2的溶度积最大,在铵盐溶液中溶解度相对较大,可看出铵盐溶液中M(OH)2的溶解度与物质自身溶度积有关。而Ni(OH)2、Pb(OH)2、Sn(OH)2三者对比,溶解度在中间的Pb(OH)2却溶于CH3COONH4溶液,主要由于(CH3COO)2Pb更难电离,所以与产物的电离程度有关。
12.(16分)废旧铅酸蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等,为了保护环境、充分利用铅资源,通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表。
难溶电解质 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3
Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9
一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表。
金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2
开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列问题。
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为PbSO4(s)+C===(aq),用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因:该反应的K=≈3.4×105,反应正向进行的程度很大,可以进行到底。
(2)在“脱硫”中,加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化,原因是反应BaSO4(s)+C≈0.04,反应正向进行的程度很小。
(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),还要加入H2O2。
①能被H2O2氧化的离子是Fe2+。
②H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2,其化学方程式为Pb+H2O2+2HAc===Pb(Ac)2+2H2O。
③H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,H2O2的作用是作为还原剂。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是Al(OH)3、Fe(OH)3。
(5)“沉铅”的滤液中,金属离子有Ba2+、Na+。
解析:加入Na2CO3使PbSO4(s)转化为PbCO3(s),便于后续的“酸浸”;通过“酸浸”,铅元素全部转化为可溶性的Pb(Ac)2,过滤后在滤液中加入NaOH溶液,使Pb(Ac)2转化为Pb(OH)2,Pb(OH)2加热分解得到PbO。(1)PbCO3的Ksp远小于PbSO4的Ksp,易发生生成PbCO3的沉淀转化,且进行较为彻底。(2)BaCO3的Ksp大于BaSO4的Ksp,不易发生生成BaCO3的沉淀转化,即使发生,反应进行的程度也很小。(3)①Fe2+具有还原性,能被H2O2氧化。②H2O2能氧化Pb,使其转化成Pb2+,Pb2+再与Ac-结合生成Pb(Ac)2,依据氧化还原反应的规律,即可写出反应的化学方程式。③PbO2通过与H2O2、HAc反应转化为Pb(Ac)2,发生氧化还原反应,Pb元素化合价降低,H2O2作为还原剂。(4)根据题给信息可知,当pH=4.9时,Al3+、Fe3+完全转化为Al(OH)3、Fe(OH)3。(5)加入NaOH溶液,发生的沉铅反应为Pb(Ac)2+2NaOH===Pb(OH)2↓+2NaAc,故滤液中含有的金属阳离子有Na+以及未沉淀的Ba2+。(共87张PPT)
第九章　水溶液中的离子
反应与平衡
第51讲　难溶电解质的沉淀
溶解平衡
目
录
考点二　溶度积及其应用
考点三　沉淀溶解平衡的应用
课时作业
考点一　沉淀溶解平衡及其影响因素
真题演练 感悟高考
复习目标
1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.理解溶度积(Ksp)的含义,并能进行相关计算。3.了解沉淀的生成、溶解与转化,并能运用化学平衡原理解释。
一
考点一 沉淀溶解
平衡及其影响因素
1.物质的溶解性与溶解度的关系
20 ℃时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
2.沉淀溶解平衡
(1)概念:在一定温度下,当难溶电解质在水中____速率与____速率相等时,得到饱和溶液,即建立沉淀溶解平衡状态。
沉淀
溶解
(2)建立过程
难溶电解质 　　　溶液中的溶质
3.影响因素
以AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　ΔH>0为例,填写外界条件对沉淀溶解平衡的影响:
外界条件 平衡移动方向 平衡后c(Ag+) 平衡后c(Cl-)
升高温度 ______ ______ ______
加水稀释 (固体有剩余) ______ ______ ______
加入少量AgNO3 ______ ______ ______
通入HCl ______ ______ ______
加入K2S ______ ______ ______
通入NH3 ______ ______ ______
正向
增大
增大
正向
不变
不变
逆向
增大
减小
逆向
减小
增大
正向
减小
增大
正向
减小
增大
将足量BaCO3固体分别加入:①30 mL水;②10 mL 0.2 mol·L-1 Na2CO3溶液;③50 mL 0.01 mol·L-1 BaCl2溶液;④100 mL 0.01 mol·L-1盐酸中溶解至溶液饱和。所得溶液中c(Ba2+)由大到小的顺序是______________
(填序号)。
微点助学
③>④>①>②
1.下列有关AgCl沉淀溶解平衡的说法正确的是(　　)
A.AgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行,但速率相等
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl沉淀的溶解度减小
D.在有AgCl沉淀生成的溶液中加入NaCl固体,AgCl沉淀溶解的量不变
A
解析:沉淀溶解平衡是动态平衡,A项正确;AgCl在水中存在溶解平衡,溶液中有极少量的Ag+和Cl-,B项错误;通常固体的溶解度随温度的升高而增大(氢氧化钙等除外),C项错误;加入NaCl固体,增大Cl-浓度,使AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)的平衡左移,析出氯化银沉淀,因此AgCl沉淀溶解的量减少,D项错误。
2.已知Ca(OH)2的饱和溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH<0。下列有关该平衡体系的说法正确的有______(填序号)。
①升高温度,平衡逆向移动　②向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子的浓度　③除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液　④恒温下,向溶液中加入CaO,溶液的pH升高　⑤给溶液加热,溶液的pH升高　⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加　⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
①⑥
解析:加入碳酸钠粉末会生成CaCO3沉淀,使Ca2+浓度减小,②错误;加入适量的氢氧化钠溶液,会生成Ca(OH)2,不能完全除去Ca2+,③错误;恒温下,Ksp不变,加入CaO后,仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,④错误;加热,Ca(OH)2的溶解度降低,溶液的pH降低,⑤错误;加入NaOH固体,平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦错误。
3.为研究水垢中CaSO4的去除,称量0.5 g CaSO4·2H2O于烧杯中,加入100 mL蒸馏水,持续搅拌并用传感器监测溶液中c(Ca2+)的变化。18 s时滴入3滴饱和Na2CO3溶液,55 s时继续滴加饱和Na2CO3溶液(忽略对溶液体积的影响),数据如图。下列说法正确的是(　　)
A.BC段c(Ca2+)下降,是因为平衡CaSO4(s)
Ca2+(aq)+S(aq)逆向移动
B.由CD段推测,加入的CaSO4·2H2O未完全溶解
C.不同时刻溶液中c(S)大小排序:D>B>C
D.A到F的过程中,消耗n(C)约为8.5×10-4 mol
B
解析:A到B存在CaSO4的沉淀溶解平衡,B点加入Na2CO3溶液,Ca2+与C生成更难溶的CaCO3,Ca2+浓度减小,C点时CaSO4继续溶解,Ca2+浓度又增大,D到E重新达到沉淀溶解平衡,E点之后继续加入饱和Na2CO3溶液,Ca2+几乎全部转化为CaCO3。BC段c(Ca2+)下降,是因为Ca2+与C生成更难溶的CaCO3,A错误;由CD段Ca2+浓度升高,说明加入的CaSO4·2H2O未完全溶解,继续溶解使Ca2+浓度增大,B正确;B到C的过程Ca2+与C结合,促进CaSO4的溶解,C点c(S)大于B点,C错误;F点溶液中Ca2+几乎为0,说明CaSO4全部转化为了CaCO3,整个过程消耗的n(C)约为≈0.002 9 mol,D错误。
二
考点二 溶度积及其应用
1.溶度积和离子积
以AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)为例:
项目 溶度积(Ksp) 离子积(Q)
含义 沉淀溶解平衡的平衡常数 任意时刻溶液中有关离子浓度幂的乘积
表达式 Ksp(AmBn)=_________________,式中的浓度是平衡浓度 Q(AmBn)=________________,
式中的浓度是任意浓度
应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解: ①Q>Ksp:溶液过饱和,有______析出; ②Q=Ksp:溶液饱和,处于______状态; ③Qcm(An+)·cn(Bm-)
cm(An+)·cn(Bm-)
沉淀
平衡
未饱和
2.Ksp的影响因素
(1)内因:溶度积与难溶电解质溶解能力的关系:阴、阳离子个数比相同的难溶电解质,溶度积越小,其溶解能力______;不同类型的难溶电解质,应通过计算才能进行比较溶解能力。
(2)外因:仅与______有关,与浓度、压强、催化剂等无关。
越小
温度
已知:几种难溶电解质在25 ℃时的溶度积。
微点助学
化学式 AgCl AgBr AgI Mg(OH)2
Ksp 1.8×10-10 5.4×10-13 8.5×10-17 5.6×10-12
(1)25 ℃时,AgCl(s)、AgBr(s)、AgI(s)三种物质的溶解能力由大到小的排序是__________________。
AgCl>AgBr>AgI
(2)AgCl和Mg(OH)2相比,哪种物质更难溶 请通过简单计算进行说明。
Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=c2(Ag+)=1.8×10-10,c(Ag+)≈1.34×10-5 mol·L-1,即AgCl的溶解浓度为1.34×10-5 mol·L-1;Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)
=4c3(Mg2+)=5.6×10-12,c(Mg2+)≈1.12×10-4 mol·L-1,即Mg(OH)2的溶解浓度为1.12×10-4 mol·L-1,则AgCl更难溶。
微点助学
1.将足量AgCl(s)溶解在水中,形成悬浊液。已知:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　ΔH>0。下列叙述错误的是(　　)
A.加热悬浊液,使其温度升高,Ksp(AgCl)增大
B.加少量水稀释,上述平衡正向移动,c(Ag+)不变
C.向悬浊液中通入少量氨,Q(AgCl)D.加入NaCl固体,AgCl的溶解度减小,Ksp(AgCl)也减小
D
解析:温度升高,溶解度增大,Ksp(AgCl)增大,故A正确;加少量水稀释,AgCl的沉淀溶解平衡正向移动,但溶液还是饱和溶液,所以c(Ag+)不变,故B正确;向悬浊液中通入少量氨,形成二氨合银配离子,消耗银离子,导致Q(AgCl)2.25 ℃时,在1.00 L 0.03 mol·L-1 AgNO3溶液中加入0.50 L 0.06 mol·L-1 CaCl2溶液,能否生成AgCl沉淀 [已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10]___________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________(写出计算过程)。
能,c(Ag+) =
=0.02 mol·L-1,c(Cl-)= =0.04 mol·L-1,
Q(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=0.02×0.04=8.0×10-4>Ksp(AgCl),所以有AgCl沉淀
生成
3.(2025·黑龙江鹤岗模拟)Na2SO3溶液与CaCl2溶液混合会生成难溶的CaSO3(Ksp=3.1×10-7),现将等体积的CaCl2溶液与Na2SO3溶液混合,若混合前Na2SO3溶液的浓度为2×10-3 mol·L-1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为__________________。
解析:根据CaSO3的Ksp=3.1×10-7,生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 mol·L-1=6.2×10-4 mol·L-1。
6.2×10-4 mol·L-1
三
考点三 沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
使溶液中离子积(Q)>Ksp,平衡向生成沉淀的方向移动。
方法 举例 解释
调节 pH法 除去CuCl2溶液中的FeCl3,可向溶液中加入_____________________ ______________________________ _________________________
_________________________
___________________
除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入____调节pH ________________________
________________
沉淀 剂法 以______等作沉淀剂沉淀污水中的Hg2+、Cu2+等重金属离子 ________________________
__________
CuO[或Cu(OH)2或
CuCO3或Cu2(OH)2CO3]
CuO与H+反应,促进Fe3+水
解生成Fe(OH)3沉淀(或其
他合理答案)
氨水
Fe3+与NH3·H2O反应生成
Fe(OH)3沉淀
Na2S
Na2S与Cu2+、Hg2+等反应
生成沉淀
2.沉淀的溶解
使溶液中的离子积(Q)(1)酸溶解法和盐溶液溶解法。如Mg(OH)2难溶于水,能溶于盐酸、NH4Cl溶液中,离子方程式分别为____________________________________、_____________________________________。
(2)氧化还原溶解法。如不溶于盐酸的硫化物Ag2S能溶于稀硝酸。
(3)配位溶解法。如AgCl溶于氨水,离子方程式为______________________
_______________________。
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
Mg(OH)2+2N===Mg2++2NH3·H2O
AgCl+2NH3·H2O===
[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
(4)已知:PbSO4不溶于水,但可溶于醋酸铵溶液,反应的化学方程式为PbSO4+2CH3COONH4===(CH3COO)2Pb+(NH4)2SO4,试对上述PbSO4沉淀的溶解加以解释:_______________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________。
PbSO4(s) Pb2+(aq)+S(aq),当加入CH3COONH4
溶液时,Pb2+与CH3COO-结合生成更难电离的(CH3COO)2Pb,c(Pb2+)减小,Q(PbSO4)3.沉淀的转化
(1)原理:由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程,实质是沉淀溶解平衡的移动。
(2)规律
①一般来说,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。
如AgNO3溶液 　　　________ 　　　AgI,Ksp(AgCl)____Ksp(AgI)。
②一定条件下溶解度小的沉淀也可以转化成溶解度相对较大的沉淀。
如BaSO4(s) 　　　 　　　BaCO3(s),但Ksp(BaSO4)____Ksp(BaCO3)。
AgCl
>
<
(3)应用
①锅炉除垢:水垢中的CaSO4(s) 　　　　　　CaCO3(s) 　　　Ca2+(aq)。
②矿物转化:原生铜的硫化物 　　　　　CuSO4溶液 　　　　　　
铜蓝(CuS)。
请写出(3)①中第一步、②中第二步转化的离子方程式。
CaSO4(s)+C(aq) CaCO3(s)+S(aq)。
ZnS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+Zn2+(aq)、PbS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+
Pb2+(aq)。
微点助学
1.取1 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液进行如图实验(实验中所用试剂浓度均为0.1 mol·L-1),下列说法不正确的是(　　)
A.实验①白色沉淀是难溶的AgCl
B.若按②①顺序实验,能看到白色沉淀
C.若按①③顺序实验,能看到黑色沉淀
D.由实验②说明AgI比AgCl更难溶
B
解析:一般来说,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,AgI的溶解度比AgCl小,所以AgI不易转化为AgCl,所以若按②①顺序实验,看不到白色沉淀,故B项错误。
2.(2025·安徽亳州模拟)已知:常温下Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaCO3)=
2.6×10-9,向硫酸钡悬浊液中加入饱和碳酸钠溶液,充分搅拌后静置、分层,装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.下层难溶的固体中含有碳酸钡
B.下层难溶的固体中只含有硫酸钡
C.下层难溶的固体中只含有碳酸钡
D.上层溶液中c(S)>c(C)
A
解析:根据常温下Ksp(BaSO4)=1.1×10-10、Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,向硫酸钡的悬浊液中加入饱和碳酸钠溶液,充分搅拌后静置、分层,由于两者Ksp相差较小,BaSO4会向BaCO3转变,因此下层难溶的固体中含有碳酸钡和硫酸钡,故A正确,B、C错误;当两者达到平衡时,上层溶液中<1,则c(S)3.(2025·广东广雅模拟)某兴趣小组进行下列实验:
①将0.1 mol·L-1 MgCl2溶液和0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到浊液;②取少量①中的浊液,滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,出现红褐色沉淀;③将①中浊液过滤,取少量白色沉淀,滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,白色沉淀变为红褐色沉淀;④另取少量白色沉淀,滴加饱和NH4Cl溶液,沉淀溶解。
下列说法不正确的是(　　)
A.将①中所得浊液过滤,所得滤液中含少量Mg2+
B.①中浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)
C.实验②和③均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶
D.NH4Cl溶液中的N可能是④中沉淀溶解的原因
C
解析:0.1 mol·L-1 MgCl2溶液与0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到Mg(OH)2悬浊液,NaOH溶液过量,剩余的NaOH和FeCl3反应生成Fe(OH)3,实验②不能比较Fe(OH)3和Mg(OH)2的溶解能力,故C错误。
四
真题演练 感悟高考
1.(2025·重庆卷)某兴趣小组探究沉淀的转化。将2 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液与同浓度同体积的NaCl溶液混合,得悬浊液1,然后进行如下实验。下列叙述错误的是(　　)
A.溶液A中c(Ag+)+c(Na+)+c(H+)=
c(Cl-)+c()+c(OH-)
B.溶液B中c(Cl-)>c{}
C.溶液C中c(H+)=c(OH-)
D.上述实验可证明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
C
解析:将2 mL 0.1 mol/L的AgNO3溶液与同浓度同体积的NaCl溶液混合,得悬浊液1,经分离后,向AgCl中滴加6 mol/L的氨水,发生反应AgCl+2NH3·H2O
===[Ag(NH3)2]Cl+2H2O,加入0.1 mol/L KI溶液2 mL,发生反应:[Ag(NH3)2]Cl+KI===AgI↓+KCl+2NH3,得到AgI沉淀。溶液A中主要溶质是NaNO3,同时由于存在溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),还存在极少量的Ag+、Cl-,且考虑水的电离,选项中满足电荷守恒关系,A正确;根据元素守恒可知,c(Cl-)=c(Ag+)+c{[Ag(NH3)2]+}>c{[Ag(NH3)2]+},B正确;溶液C中溶质为KCl、少量AgI和一水合氨,溶液呈碱性,则c(H+)2.(2025·浙江6月选考)已知:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　Ksp=1.8×10-10;
Ag+(aq)+2Cl-(aq) [AgCl2]-(aq)　K=1.1×105。下列有关说法不正确的是(　　)
A.过量AgCl在1.0 mol/L NaCl溶液中c(Ag+)=1.8×10-10 mol/L
B.过量AgCl在水中所得的饱和溶液中滴加0.001 0 mol/L AgNO3溶液,有AgCl生成
C.过量AgCl在水中溶解的质量大于在相同体积3.0 mol/L NaCl溶液中溶解的质量
D.0.010 mol AgCl在1 L 10 mol/L的盐酸中不能完全溶解
C
解析:过量AgCl在1.0 mol/L NaCl溶液中,c(Cl-)=1.0 mol/L(近似,忽略溶解AgCl的影响)。根据AgCl的溶度积规则,当固体AgCl存在时,c(Ag+)c(Cl-)=
Ksp,因此c(Ag+)= mol/L=1.8×10-10 mol/L,尽管存在络合反应Ag+(aq)+2Cl-(aq) [AgCl2]-(aq),但自由移动的Ag+浓度仍可由溶度积计算,A正确。AgCl在水中所得的饱和溶液中,c(Ag+)=c(Cl-)= mol/L≈1.34×10-5 mol/L,滴加AgNO3溶液会引入Ag+,使局部c(Ag+)增大,导致离子积c(Ag+)c(Cl-)>Ksp,从而生成AgCl沉淀,络合反应在c(Cl-)较低的情况下影响很小,可忽略,B正确。
在纯水中AgCl的溶解度S水= mol/L≈1.34×10-5 mol/L,溶解质量正比于溶解度(相同体积)。在3.0 mol/L NaCl溶液中,
c(Cl-)较高,促进络合反应Ag+(aq)+2Cl-(aq) [AgCl2]-(aq)正向进行,
c(Cl-)≈3.0 mol/L,则c(Ag+)= mol/L=6.0×10-11 mol/L,
c{[AgCl2]-}=K·c(Ag+)·c2(Cl-)≈(1.1×105×6.0×10-11×3.02) mol/L=5.94×10-5 mol/L,在NaCl溶液中AgCl的溶解度SNaCl溶液=c(Ag+)
+c{[AgCl2]-}≈6.0×10-11 mol/L+5.94×10-5 mol/L≈5.94×10-5 mol/L,比较可知AgCl在3.0 mol/L NaCl溶液中溶解的质量更大,C错误。
盐酸中c(Cl-)=10 mol/L,若假设0.010 mol AgCl完全溶解,则总银离子浓度
S盐酸=0.010 mol/L,S盐酸=c(Ag+)+c{[AgCl2]-}=c(Ag+)+K·c(Ag+)·c2(Cl-),即c(Ag+)[1+K·c2(Cl-)]=S盐酸,c(Cl-)≈10 mol/L,则c(Ag+)= mol/L
≈9.09×10-10 mol/L,Q=c(Ag+)c(Cl-)≈(9.09×10-10)×10=9.09×10-9>
Ksp=1.8×10-10,故会沉淀,不能完全溶解,D正确。
3.(2024·安徽卷)环境保护工程师研究利用Na2S、FeS和H2S处理水样中的Cd2+。已知25 ℃时,H2S饱和溶液浓度约为0.1 mol·L-1,Ka1(H2S)=10-6.97,
Ka2(H2S)=10-12.90,Ksp(FeS)=10-17.20,Ksp(CdS)=10-26.10。下列说法错误的是(　　)
A.Na2S溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-)
B.0.01 mol·L-1Na2S溶液中:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)
C.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS,可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1
D.向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,所得溶液中:c(H+)>c(Cd2+)
B
解析:Na2S溶液中只有5种离子,分别是H+、Na+、OH-、HS-、S2-,溶液是电中性的,存在电荷守恒,可表示为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HS-)+2c(S2-),A正确;0.01 mol·L-1 Na2S溶液中,S2-水解使溶液呈碱性,其水解常数Kh==10-1.1,根据硫元素守恒可知c(HS-)<
0.01 mol·L-1,所以>1,则c(OH-)>c(S2-),B不正确;Ksp(FeS)远远大于Ksp(CdS),向c(Cd2+)=0.01 mol·L-1的溶液中加入FeS时,可以发生沉淀的转化,该反应的平衡常数K==108.9 105,因此该反应可以完全进行,CdS的饱和溶液中c(Cd2+)= mol·L-1=10-13.05 mol·L-1,若加入足量FeS时可使c(Cd2+)<10-8 mol·L-1,C正确;
Cd2++H2S CdS+2H+的平衡常数K==106.23 105,该反应可以完全进行,因此,当向c(Cd2+)=
0.01 mol·L-1的溶液中通入H2S气体至饱和,Cd2+可以完全沉淀,所得溶液中c(H+)>c(Cd2+),D正确。
4.(2024·浙江1月选考)常温下,将等体积、浓度均为0.40 mol·L-1 BaCl2溶液与新制H2SO3溶液混合,出现白色浑浊;再滴加过量的H2O2溶液,振荡,出现白色沉淀。
已知:Ka1(H2SO3)=1.4×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-8;Ksp(BaSO3)=5.0×10-10,
Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。下列说法不正确的是(　　)
A.H2SO3溶液中存在c(H+)>c(HS)>c(S)>c(OH-)
B.将0.40 mol·L-1 H2SO3溶液稀释到0.20 mol·L-1,c(S)几乎不变
C.BaCl2溶液与H2SO3溶液混合后出现的白色浑浊不含有BaSO3
D.存在反应Ba2++H2SO3+H2O2===BaSO4↓+2H++H2O是出现白色沉淀的主要原因
C
解析:H2SO3是二元弱酸,电离方程式为H2SO3 H++HS +,且以第一步电离为主,溶液中c(H+)>c(HS)>c(S)>
c(OH-),A项正确;H2SO3的第二步电离很微弱,可近似认为溶液中c(H+)≈c(HS),Ka2=≈c(S),温度不变,电离平衡常数不变,故稀释时c(S)几乎不变,B项正确;两溶液等体积混合后,溶液中c(Ba2+)=0.20 mol·L-1,根据B项分析知,溶液中c(S)≈6.0×10-8 mol·L-1,
c(Ba2+)·c(S)≈1.2×10-8>Ksp(BaSO3),故BaCl2溶液与H2SO3溶液混合后出现的白色浑浊含有BaSO3,C项错误;结合上述分析知,溶液中大量存在的粒子是Ba2+、H2SO3,加入H2O2溶液后,三者发生氧化还原反应生成BaSO4,D项正确。
五
课时作业51
1.(3分)碱金属硫化物俗称“臭碱”,这是因为在水溶液中S2-强烈水解而呈强碱性。在碱金属硫化物溶液中含有多种沉淀剂。在不考虑沉淀的转化时,若低温下向硫化钠溶液中滴加CuSO4溶液,不可能出现的沉淀为(　　)
A.CuS B.Cu(OH)2
C.Cu2S D.CuO
D
解析:Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生复分解反应生成CuS沉淀和Na2SO4,故A不符合题意;Cu2+水解使溶液呈酸性,S2-的强烈水解而使溶液呈强碱性,Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生相互促进的水解反应生成Cu(OH)2沉淀、H2S气体和Na2SO4,故B不符合题意;S2-还具有强还原性,Cu2+具有弱氧化性,Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生氧化还原反应生成S、Cu2S和Na2SO4,故C不符合题意;Na2S溶液中滴加CuSO4溶液时可发生相互促进的水解反应生成Cu(OH)2沉淀、H2S气体和Na2SO4,不可能生成CuO,故D符合题意。
2.(3分)某种盐M2CrO4(s)一定温度下在水中的溶解度为0.032 g/L。比较该盐在0.05 mol/L的MNO3溶液中的溶解度与相同温度下在水中的溶解度,下列叙述正确的是(　　)
A.在MNO3溶液中溶解度更大,因为MNO3的摩尔质量比M2CrO4的小
B.在MNO3溶液中溶解度更小,因为MNO3溶液中已经含有M+
C.溶解度相同,因为M+的物质的量浓度都是Cr的两倍
D.溶解度相同,因为Ksp只受温度影响
B
解析:在MNO3溶液中含M+、M+浓度增大使沉淀溶解平衡M2CrO4(s) 2M+(aq)+Cr(aq)左移,因此M2CrO4(s)在MNO3溶液中的溶解度比在纯水中更小,A错误,B正确;M2CrO4(s)的溶解度随溶液中M+、Cr浓度的变化而变化,只有在纯水中M+的物质的量浓度是Cr的两倍,C错误;虽然Ksp(M2CrO4)=c2(M+)c(Cr)只受温度影响,但M2CrO4(s)的溶解度随溶液中M+、Cr浓度的变化而变化,溶解度不同,D错误。
3.(3分)可溶性钡盐有毒,医院中常用无毒硫酸钡作为内服“钡餐”造影剂。医院抢救钡离子中毒者时,除催吐外,还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知:某温度下,Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。下列推断正确的是(　　)
A.不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为硫酸钡比碳酸钡更难溶
B.可以用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃
C.抢救钡离子中毒者时,若没有硫酸钠也可以用碳酸钠溶液代替
D.误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒
B
解析:碳酸钡能与胃酸反应生成可溶性钡盐,钡离子有毒,所以不能用碳酸钡作为内服造影剂,A错误;用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃,反应后c(Ba2+)=-1 mol·L-1,B正确;碳酸钠与胃酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,起不到解毒的作用,C错误;饱和BaSO4溶液中c(Ba2+)= mol·L-1>1.0×10-5 mol·L-1,所以误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,不会引起钡离子中毒,D错误。
4.(3分)已知:室温下氢硫酸(H2S)的Ka1=1×10-7,Ka2=1.3×10-13;CuS、FeS的Ksp分别为6.3×10-36、6.5×10-18。下列说法不正确的是(　　)
A.反应H++FeS Fe2++HS-的平衡常数K=5×10-5
B.可以用FeS除去污水中的Cu2+
C.从上述数据可推出CuS难溶于稀硫酸
D.0.1 mol/L的H2S溶液中加入等体积0.1 mol/L的NaOH溶液,则有c(Na+)>c(HS-)>c(H2S)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+)
D
解析:反应H++FeS Fe2++HS-的平衡常数K==
=5×10-5,A正确;CuS的Ksp小于FeS,可以用FeS除去污水中的Cu2+,B正确;反应H++CuS Cu2++HS-的平衡常数K=≈4.85×10-23,可知CuS难溶于稀硫酸,C正确;0.1 mol/L的H2S溶液中加入等体积0.1 mol/L的NaOH溶液得到NaHS溶液,HS-的水解平衡常数Kh==10-7,HS-的水解程度大于电离程度,溶液呈碱性,则有c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>
c(H2S)>c(H+)>c(S2-),D错误。
5.(3分)(2025·安徽合肥一模)牙齿表面釉质层的主要成分是羟基磷酸钙[Ca5(PO4)3OH],即碱式磷酸钙。已知:Ksp[Ca5(PO4)3OH]=6.8×10-37,
Ksp[Ca5(PO4)3F]=2.8×10-61。下列说法不正确的是(　　)
A.羟基磷酸钙的沉淀溶解平衡:Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)+3P(aq)
+OH-(aq)
B.牙膏中的保湿剂为丙三醇,它在水中电离出H+,能促进羟基磷酸钙溶解
C.口腔中的细菌在分解含糖量较高的食物时,产生的有机弱酸能促进羟基磷酸钙溶解
D.含氟(F-)牙膏可使牙齿坚固的原因是Ca5(PO4)3OH转化为Ca5(PO4)3F
B
解析:羟基磷酸钙[Ca5(PO4)3OH]难溶于水,在牙齿表面存在着如下平衡:Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq),A正确;丙三醇的官能团为羟基,不能在水中电离出H+,B错误;有机酸的产生,使平衡Ca5(PO4)3OH(s) 5Ca2+(aq)+3P(aq)+OH-(aq)正向进行,促进羟基磷酸钙溶解,C正确;由题干信息Ksp[Ca5(PO4)3OH]=6.8×10-37,
Ksp[Ca5(PO4)3F]=2.8×10-61可知,含氟牙膏使Ca5(PO4)3OH转化为更难溶的Ca5(PO4)3F,促进牙齿表面矿物质的沉积,修复牙釉质,D正确。
6.(3分)氢氧化镁是常见难溶物,将过量氢氧化镁粉末置于水中达到溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)。已知Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,
Ksp(MgCO3)=3.5×10-8;通常,溶液中某离子的浓度小于1×10-5 mol/L时,可以认为该离子已沉淀完全。下列有关说法不正确的是(　　)
A.滴入几滴稀硫酸,溶液的pH先下降后上升,最后保持一个稳定值
B.MgCO3的饱和溶液中c(Mg2+)=c(C)
C.NaOH溶液可使MgCO3较彻底地转化为Mg(OH)2
D.氢氧化镁可处理印染厂的酸性废水,处理后c(Mg2+)=1.8×10-3 mol/L,此时溶液呈碱性
B
解析:滴入几滴稀硫酸后,氢离子和氢氧根离子反应生成水,氢氧根离子浓度减小,pH下降,随后沉淀溶解平衡正向移动,氢氧根离子浓度增大,pH上升,A正确;MgCO3饱和溶液中,Mg2+、C均发生水解且水解程度不同,故c(Mg2+)≠c(C),B错误;MgCO3(s)+2OH-(aq) Mg(OH)2(s)+C(aq),
K=≈1.9×103,K较大,能较彻底地转化,C正确;处理后c(Mg2+)=1.8×10-3 mol/L,则此时c(OH-)= mol/L=1.0×10-4 mol/L,氢氧根离子浓度较大,溶液显碱性,D正确。
7.(3分)常温下,将0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液与0.1 mol·L-1 CaCl2溶液等体积混合,产生白色沉淀和无色气体,已知Ka1(H2CO3)=5×10-7,Ka2(H2CO3)=
6×10-11,Ksp(CaCO3)=3×10-9。下列说法正确的是(　　)
A.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中:c(Na+)B.两溶液混合时:c(C)<6×10-8 mol·L-1
C.反应后的溶液中:c(C)D.反应后的溶液中:c(H2CO3)+c(HC)+c(C)=0.05 mol·L-1
C
解析:0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,根据电荷守恒有c(H+)+c(Na+)=c(HC)
+2c(C)+c(OH-),由Ka2(H2CO3)=6×10-11,Kh(HC)==
2×10-8>Ka2(H2CO3),即HC的水解程度大于其电离程度,溶液呈碱性,即c(OH-)>c(H+),故有c(Na+)>c(HC)+2c(C),A项错误;两溶液混合时有c(Ca2+)==0.05 mol·L-1,根据Ksp(CaCO3)=3×10-9可知,c(Ca2+)·c(C)>3×10-9,故c(C)>6×10-8 mol·L-1,B项错误;
反应前有c(H2CO3)+c(HC)+c(C)=c(Ca2+)=0.05 mol·L-1,即反应前就有c(C)<0.05 mol·L-1,D项错误。
8.(3分)(2025·山西晋城模拟)分别进行下列操作,由现象得出的结论正确的是(　　)
选项 操作 现象 结论
A 将稀硫酸和Na2S反应生成的气体通入AgNO3与AgCl组成的悬浊液中 出现黑色沉淀 Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)
B 向盛有2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液的试管中滴加1 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,再向其中滴加4~5滴0.1 mol·L-1 KI溶液 先有白色沉淀生成,后又产生黄色沉淀 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
C 向浓度均为0.1 mol·L-1的NaCl和Na2CrO4的混合液中滴加硝酸银溶液 先出现白色沉淀,一段时间后出现砖红色沉淀 Ksp(AgCl)>
Ksp(Ag2CrO4)
D 将H2S气体通入浓度均为0.01 mol·L-1的ZnSO4和CuSO4溶液 先出现CuS黑色沉淀 Ksp(CuS)D
解析:稀硫酸和Na2S反应生成的硫化氢与硝酸银溶液反应生成硫化银沉淀,没有沉淀的转化,无法判断Ksp(AgCl)与Ksp(Ag2S)的大小,A错误;AgNO3溶液过量,KI直接与AgNO3反应,无法判断Ksp(AgCl)与Ksp(AgI)的大小关系,B错误;向浓度均为0.1 mol·L-1的NaCl和Na2CrO4的混合液中滴加AgNO3溶液,先生成AgCl白色沉淀,后生成Ag2CrO4砖红色沉淀,说明AgCl的溶解度更小,但二者是结构不同的沉淀,不能直接通过沉淀的先后顺序来判断Ksp的大小,C错误;难溶的物质先沉淀出来,说明Ksp(CuS)<
Ksp(ZnS),D正确。
9.(3分)(2025·北京东城区三模)Na2CO3溶液可以处理锅炉水垢中的CaSO4,使其转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。某兴趣小组模拟上述过程:
①将1 mol·L-1 CaCl2溶液和1 mol·L-1 Na2SO4溶液等体积混合得浊液a。
②向滴有酚酞的1 mol·L-1 Na2CO3溶液中加等体积的浊液a,溶液红色变浅。
③将①中浊液a过滤所得白色沉淀b,浸泡在滴有酚酞的1 mol·L-1 Na2CO3溶液中,一段时间后溶液红色变浅。
已知:Ksp(CaCO3)=3.4×10-9;Ksp(CaSO4)=4.9×10-5。下列说法不正确的是(　　)
A.浊液a中硫酸根离子的浓度为7×10-3 mol/L
B.②中溶液红色变浅可证明有CaSO4转化为CaCO3
C.③中溶液红色变浅可证明有CaSO4转化为CaCO3
D.向1.36 g白色沉淀b中加入1 L 1 mol/L的Na2CO3溶液,沉淀几乎全部转化
B
解析:将1 mol·L-1CaCl2溶液和1 mol·L-1 Na2SO4溶液等体积混合后得到CaSO4浊液且硫酸根离子浓度和钙离子浓度相等,)=c(Ca2+)=
=7×10-3 mol/L,A正确;向滴有酚酞的Na2CO3溶液中加入浊液a(含CaSO4沉淀和溶液中的Ca2+、S),红色变浅说明C被消耗,导致碱性减弱,此时可能是因为溶液中的Ca2+直接与C反应生成沉淀,无法证明有CaSO4转化为CaCO3,B错误;将过滤后的白色沉淀b(CaSO4固体)浸泡在Na2CO3溶液中,红色变浅说明C被消耗,只能通过CaSO4转化为CaCO3来实现,C正确;
白色沉淀b为CaSO4,向白色沉淀b中加入1 L 1 mol/L的Na2CO3溶液会发生反应:CaSO4(s)+C(aq) CaCO3(s)+S(aq),平衡常数K=≈1.44×104,若加入的Na2CO3溶液中c(C)=1 mol/L,设溶液中c(S)=x mol/L,则=1.44×104,x无限接近1,说明CaSO4几乎完全转化为CaCO3,D正确。
10.(3分)某化学兴趣小组进行溶解平衡相关实验,操作流程如下。下列说法正确的是(　　)
已知:常温下,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,
Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17。
A.悬浊液a中c(Br-)与悬浊液d中c(Br-)相等
B.步骤③可以证明Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)
C.向悬浊液d中加入少量NaI溶液,沉淀
颜色不变时,
D.向悬浊液e中滴加几滴0.1 mol·L-1 NaCl溶液,观察到黄色沉淀转化为白色沉淀
C
解析:由流程可知,得到的悬浊液a中AgNO3过量,过滤得到的滤液c中加入碘化钠溶液,碘离子和过量银离子会生成碘化银沉淀,溴化银沉淀b加入水得到饱和的溴化银悬浊液d。悬浊液a中AgNO3过量,存在同离子效应,溶解平衡AgBr(s) Ag+(aq)+Br-(aq)左移,c(Br-)降低,小于悬浊液d中c(Br-),A项错误;悬浊液a中AgNO3过量,步骤③产生的黄色沉淀是滤液c中Ag+与I-反应生成的,故不能说明Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),B项错误;向悬浊液d中加入少量NaI溶液,发生沉淀转化:AgBr(s)+I-(aq) AgI(s)+Br-(aq),该反应平衡常数K=,则,C项正确;向滤液c中滴加几滴0.1 mol·L-1 NaI溶液,产生黄色沉淀AgI,此时悬浊液e中AgNO3仍过量,向悬浊液e中滴加几滴0.1 mol·L-1 NaCl溶液,会生成少量AgCl白色沉淀,AgI黄色沉淀不会转化,D项错误。
11.(14分)某小组拟设计实验探究金属氢氧化物在铵盐溶液中溶解度的影响因素。
已知:①常温下,几种氢氧化物的溶度积数据如下表所示:
M(OH)2 Mg(OH)2 Ni(OH)2 Pb(OH)2 Sn(OH)2
Ksp 5.6×10-12 5.5×10-16 1.4×10-20 5.5×10-27
②可能用到的试剂:0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液、0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液、0.1 mol·L-1 CH3COONH4溶液和0.01 mol·L-1 CH3COONH4溶液。
③常温下,CH3COOH的电离常数Ka=1.8×10-5,NH3·H2O的电离常数Kb=1.8×10-5。
实验一　比较Mg(OH)2在不同浓度的NH4Cl溶液中溶解情况。
操作 试剂X 现象
(Ⅰ)10.0 mL 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液 白色浊液逐渐变澄清
(Ⅱ)10.0 mL 0.01 mol·L-1 NH4Cl溶液 白色浊液变化不明显
(1)实验结论是__________________________________________。
解析:对比实验(Ⅰ)、(Ⅱ),NH4Cl浓度小的沉淀变化不明显,说明NH4Cl浓度小,Mg(OH)2的溶解度小。
Mg(OH)2溶解度随着NH4Cl浓度的减小而减小
(2)针对实验(Ⅰ),“白色浊液逐渐变澄清”的原因,提出如下假设:
假设①:N+H2O NH3·H2O+H+,Mg(OH)2 Mg2++2OH-,H++OH- H2O。
假设②:Mg(OH)2 Mg2++2OH-,______________________(补充离子方程式)。
解析:溶解度增大即溶解平衡正向移动,只要解释到OH-减少平衡正向移动即可,所以假设②的离子方程式为N+OH- NH3·H2O。
N+OH- NH3·H2O
为了验证(2)提出的假设,设计如下实验:
实验二　比较Mg(OH)2在不同浓度的CH3COONH4溶液中溶解情况。
操作 试剂X 现象
(Ⅲ)10.0 mL 0.1 mol·L-1 CH3COONH4溶液 白色浊液逐渐变澄清
(Ⅳ)10.0 mL 0.01 mol·L-1 CH3COONH4溶液 白色浊液变化不明显
(3)选择CH3COONH4的理由是_____________________________________
________________________________________。
实验结论是(2)中假设____(填“①”或“②”)成立。
解析:假设①解释NH4Cl呈酸性消耗OH-,所以若验证假设②需要排除溶液酸碱性的干扰,只考虑铵根离子结合OH-的问题,而CH3COONH4呈中性,同时有铵根离子,满足实验要求。结合实验看,增大CH3COONH4的浓度沉淀溶解,说明假设②成立。
CH3COOH、NH3·H2O的电离常数相等,
CH3COONH4溶液显中性,排除了H+的干扰
②
根据上述实验,有同学认为金属氢氧化物都能溶解于CH3COONH4溶液。为了验证他的观点,设计如下实验:
实验三　探究Ni(OH)2、Pb(OH)2、Sn(OH)2在CH3COONH4溶液中的溶解情况。
操作 Y 现象
(Ⅴ)Ni(OH)2 没有明显现象
(Ⅵ)Pb(OH)2 浊液变澄清溶液
(Ⅶ)Sn(OH)2 没有明显现象
已知:(a)Sn都易溶于水,实验(Ⅵ)浊液变澄清可能的原因是Pb更难电离。
(b)其他条件相同,难溶金属氢氧化物的溶解度越小,在同种铵盐溶液中溶解度越小。
(4)常温下,Sn(OH)2、Pb(OH)2、Ni(OH)2溶解度由大到小排序为________
____________________。
解析:同类型的物质,溶解度越大,Ksp越大。对比数据,溶解度:Ni(OH)2>
Pb(OH)2>Sn(OH)2。
Ni(OH)2
>Pb(OH)2>Sn(OH)2
(5)通过上述实验,影响M(OH)2在铵盐溶液中溶解度的因素主要有铵盐浓度、_______________、_________________________。
解析:Mg(OH)2的溶度积最大,在铵盐溶液中溶解度相对较大,可看出铵盐溶液中M(OH)2的溶解度与物质自身溶度积有关。而Ni(OH)2、Pb(OH)2、Sn(OH)2三者对比,溶解度在中间的Pb(OH)2却溶于CH3COONH4溶液,主要由于(CH3COO)2Pb更难电离,所以与产物的电离程度有关。
产物的电离程度
氢氧化物自身的溶度积大小
12.(16分)废旧铅酸蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等,为了保护环境、充分利用铅资源,通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表。
难溶电解质 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3
Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9
一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表。
金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2
开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列问题。
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为______________________
_______________________,用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因:
____________________________________________________________________________________。
解析:加入Na2CO3使PbSO4(s)转化为PbCO3(s),便于后续的“酸浸”;通过“酸浸”,铅元素全部转化为可溶性的Pb(Ac)2,过滤后在滤液中加入NaOH溶液,使Pb(Ac)2转化为Pb(OH)2,Pb(OH)2加热分解得到PbO。PbCO3的Ksp远小于PbSO4的Ksp,易发生生成PbCO3的沉淀转化,且进行较为彻底。
PbSO4(s)+C
===(aq)
该反应的K=≈3.4×105,反应正向进行的程度
很大,可以进行到底
(2)在“脱硫”中,加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化,原因是
________________________________________________________________
_______________________________________________。
解析:BaCO3的Ksp大于BaSO4的Ksp,不易发生生成BaCO3的沉淀转化,即使发生,反应进行的程度也很小。
反应BaSO4(s)+C
≈0.04,反应正向进行的程度很小
(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),还要加入H2O2。
①能被H2O2氧化的离子是_______。
②H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2,其化学方程式为__________________________________。
③H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,H2O2的作用是_____________。
解析:①Fe2+具有还原性,能被H2O2氧化。②H2O2能氧化Pb,使其转化成Pb2+,Pb2+再与Ac-结合生成Pb(Ac)2,依据氧化还原反应的规律,即可写出反应的化学方程式。③PbO2通过与H2O2、HAc反应转化为Pb(Ac)2,发生氧化还原反应,Pb元素化合价降低,H2O2作为还原剂。
Fe2+
Pb+H2O2+2HAc===Pb(Ac)2+2H2O
作为还原剂
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是_________________。
解析:根据题给信息可知,当pH=4.9时,Al3+、Fe3+完全转化为Al(OH)3、Fe(OH)3。
(5)“沉铅”的滤液中,金属离子有___________。
解析:加入NaOH溶液,发生的沉铅反应为Pb(Ac)2+2NaOH===Pb(OH)2↓
+2NaAc,故滤液中含有的金属阳离子有Na+以及未沉淀的Ba2+。
Al(OH)3、Fe(OH)3
Ba2+、Na+
Thank you
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