一、沉淀轉(zhuǎn)化原理
1．沉淀轉(zhuǎn)化的過程探究
(1)實驗探究AgCl、AgI、Ag2S的轉(zhuǎn)化
(2)理論分析
①根據(jù)溶解度數(shù)據(jù)可知三種沉淀溶解能力從大到小的順序是AgCl＞AgI＞Ag2S。
②向AgCl沉淀中滴加KI溶液時，溶液中的Ag＋和I－結(jié)合生成了更難溶解的AgI，溶液中Ag＋濃度減小，促使AgCl的沉淀溶解平衡向其溶解的方向移動，最終AgCl完全轉(zhuǎn)化為AgI。
AgI轉(zhuǎn)化為Ag2S的原理相同。
③沉淀的轉(zhuǎn)化示意圖
④沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式：
AgCl(s)＋I(xiàn)－AgI(s)＋Cl－；
2AgI(s)＋S2－Ag2S(s)＋2I－。
2．沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動。
3．沉淀轉(zhuǎn)化的條件：溶液中的離子濃度冪之積大于Ksp
(1)一般是溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易。
(2)在特殊情況下，控制反應(yīng)條件，也可使溶解能力相對較弱的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解能力相對較強(qiáng)的物質(zhì)。
(1)向AgCl沉淀中加入KI溶液，沉淀顏色轉(zhuǎn)變成黃色沉淀，是由于Ksp(AgI)c(Cu2＋)。向平衡體系中加入少量CuSO4固體后，c(Cu2＋)增大，溶解平衡向右移動，c(Mn2＋)增大，所以，只有A項不正確。
9．向紫色Cr2(SO4)3的水溶液中加入NaOH溶液，當(dāng)pH＝4.6時，開始出現(xiàn)Cr(OH)3灰綠色沉淀，隨著pH的升高，沉淀增多；但當(dāng)pH>13時，沉淀消失，出現(xiàn)亮綠色的亞鉻酸根離子(CrOeq \\al(－,2))，其平衡關(guān)系如下：
Cr3＋＋3OH－Cr(OH)3CrOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O
(紫色) (灰綠色) (亮綠色)
向50 mL 0.05 ml·L－1Cr2(SO4)3溶液中加入1.0 ml·L－1NaOH溶液50 mL，充分反應(yīng)后，溶液中可觀察到的現(xiàn)象是( )
A．溶液為紫色 B．溶液中有灰綠色沉淀
C．溶液為亮綠色 D．無法判斷
答案 C
解析 n(Cr3＋)＝0.05 ml·L－1×50×10－3 L×2＝0.005 ml，n(OH－)＝1.0 ml·L－1×50×10－3 L＝0.05 ml，Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓，c(OH－)過量＝eq \f(?0.05－0.005×3?ml,0.1 L)＝0.35 ml·L－1。而pH>13，即c(OH－)>0.1 ml·L－1時沉淀消失，溶液變亮綠色。
10.不同溫度(T1和T2)時，硫酸鋇在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示，已知硫酸鋇在水中溶解時吸收熱量。下列說法正確的是( )
A．T1＞T2
B．加入BaCl2固體，可使溶液由a點變到c點
C．c點時，在T1、T2兩個溫度下均有固體析出
D．a(chǎn)點和b點的Ksp相等
答案 D
解析 因為硫酸鋇在水中溶解時吸收熱量，則溫度升高硫酸鋇的Ksp增大，T2時硫酸鋇的Ksp大于T1時硫酸鋇的Ksp，故T2＞T1，A錯誤；硫酸鋇溶液中存在著沉淀溶解平衡，a點在平衡曲線上，加入BaCl2，c(Ba2＋)增大，平衡左移，c(SOeq \\al(2－,4))應(yīng)降低，所以不能使溶液由a點變到c點，B錯誤；在T1時，c點溶液的c(Ba2＋)·c(SOeq \\al(2－,4))＞Ksp，有沉淀析出，在T2時，c點溶液的c(Ba2＋)·c(SOeq \\al(2－,4))＜Ksp，沒有沉淀析出，C錯誤；Ksp是常數(shù)，溫度不變，Ksp不變，同一溫度下，在曲線上的任意一點Ksp都相等，D正確。
11．常溫下，Ag2S與CuS在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示，下列說法正確的是( )
A．Ksp(Ag2S)＝10－29.2
B．向含CuS沉淀的懸濁液中加入Na2S飽和溶液，Ksp(CuS)減小
C．若Z點為Ag2S的分散系，v(沉淀)＞v(溶解)
D．CuS(s)＋2Ag＋Ag2S(s)＋Cu2＋平衡常數(shù)很大，反應(yīng)趨于完全
答案 D
解析 A項，圖像X(20,9.2)，即c(Ag＋)＝10－20 ml·L－1，c(S2－)＝10－9.2 ml·L－1，Ksp(Ag2S)＝c2(Ag＋)·c(S2－)＝10－49.2，錯誤；B項，Ksp(CuS)的大小只與溫度有關(guān)，錯誤；C項，若Z點為Ag2S的分散系，是不飽和溶液，v(沉淀)＜v(溶解)，錯誤；D項，Ksp(CuS)＝10－5×10－30.2＝10－35.2，CuS(s)＋2Ag＋Ag2S(s)＋Cu2＋的平衡常數(shù)K＝eq \f(c?Cu2＋?,c2?Ag＋?)＝eq \f(Ksp?CuS?,Ksp?Ag2S?)＝eq \f(10－35.2,10－49.2)＝1014，反應(yīng)趨于完全，正確。
12．(2020·鄭州高二檢測)25 ℃時有關(guān)物質(zhì)的顏色和溶度積(Ksp)如下表：
下列敘述中不正確的是( )
A．向AgCl的白色懸濁液中加入0.1 ml·L－1 KI溶液，有黃色沉淀產(chǎn)生
B．25 ℃時，AgCl、AgBr、AgI、Ag2S飽和水溶液中Ag＋的濃度相同
C．25 ℃，AgCl固體在等物質(zhì)的量濃度NaCl、CaCl2溶液中的溶度積相同
D．在5 mL 1.8×10－6 ml·L－1 NaCl溶液中，加入1滴(20滴約為1 mL)1×10－3 ml·L－1 AgNO3溶液，不能產(chǎn)生白色沉淀
答案 B
解析 由Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)可知A項正確；由四種物質(zhì)的溶度積常數(shù)計算可知，其飽和水溶液中c(Ag＋)的大小關(guān)系為AgCl＞AgBr＞AgI＞Ag2S，B項錯誤；由于溶度積常數(shù)只是溫度的函數(shù)，溫度不變其值不變，C項正確；加入一滴硝酸銀溶液后c(Cl－)可認(rèn)為保持不變，即c(Cl－)＝1.8×10－6 ml·L－1，而AgNO3溶液相當(dāng)于稀釋100倍，故c(Ag＋)＝1×10－5 ml·L－1，c(Cl－)·c(Ag＋)＝1.8×10－11＜Ksp(AgCl)，故沒有沉淀生成，D項正確。
13．已知常溫下，Ksp(AgBr)＝4.9×10－13、Ksp(AgI)＝8.3×10－17。
(1)現(xiàn)向含有AgI的飽和溶液中：
①加入固體AgNO3，則c(I－)________(填“變大”“變小”或“不變”，下同)；
②若改加更多的AgI固體，則c(Ag＋)________；
③若改加AgBr固體，則c(I－)____________，而c(Ag＋)____________。
(2)現(xiàn)向含有NaBr、KI均為0.002 ml·L－1的溶液中加入等體積濃度為4×10－3 ml·L－1的AgNO3溶液，則產(chǎn)生的沉淀是______________(填化學(xué)式)；若向其中再加入適量的NaI固體，則最終可發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化的總反應(yīng)式表示為_________________________________________。
答案 (1)①變小 ②不變 ③變小 變大
(2)AgI、AgBr AgBr(s)＋I(xiàn)－AgI(s)＋Br－
解析 (1)①加入AgNO3固體，使c(Ag＋)增大，AgI溶解平衡向左移動，c(I－)減小。②改加更多的AgI固體，仍是該溫度下的飽和溶液，各離子濃度不變。③因AgBr的溶解度大于AgI的溶解度，所以改加AgBr固體時，使c(Ag＋)變大，而使AgI的溶解平衡向生成AgI的方向移動，c(I－)變小。
(2)等體積混合后c(Br－)＝c(I－)＝0.001 ml·L－1，c(Ag＋)＝2×10－3 ml·L－1。因Ksp(AgI)4.9×10－13，所以有AgBr沉淀生成；若再向其中加入適量NaI固體時，會有AgBr轉(zhuǎn)化為AgI。
14．已知25 ℃：
某學(xué)習(xí)小組欲探究CaSO4沉淀轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀的可能性，實驗步驟如下：
①向100 mL 0.1 ml·L－1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 ml·L－1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成。
②向上述懸濁液中加入3 g Na2CO3固體，攪拌，靜置沉淀后棄去上層清液。
③再加入蒸餾水?dāng)嚢?，靜置后再棄去上層清液。
④___________________________________________________________________________。
(1)由題中信息知Ksp越大，表示電解質(zhì)的溶解度越____(填“大”或“小”)。
(2)寫出第②步發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________。
(3)設(shè)計第③步的目的是_________________________________________________________。
(4)請補(bǔ)充第④步操作及發(fā)生的現(xiàn)象：_____________________________________________。
(5)請寫出該原理在實際生活、生產(chǎn)中的一個應(yīng)用：_________________________________
_____________________________________________________________________________。
答案 (1)大 (2)Na2CO3＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋Na2SO4 (3)洗去沉淀中附著的SOeq \\al(2－,4) (4)向沉淀中加入足量的鹽酸，沉淀完全溶解，并放出無色無味的氣體 (5)將鍋爐水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，再用鹽酸除去
解析 Ksp越大，表示電解質(zhì)的溶解度越大，溶解度大的沉淀會向溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化，要證明CaSO4完全轉(zhuǎn)化為CaCO3，可以加入鹽酸，因為CaSO4不和鹽酸反應(yīng)，而CaCO3可完全溶于鹽酸。在實際生活、生產(chǎn)中利用此反應(yīng)可以將鍋爐水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3再用鹽酸除去。
15．難溶電解質(zhì)在水溶液中存在著沉淀溶解平衡。
已知：某溫度下，Cu(OH)2(s)Cu2＋＋2OH－，Ksp[Cu?OH?2]＝2×10－20
Fe(OH)3(s)Fe3＋＋3OH－，
Ksp[Fe?OH?3]＝8×10－38
某CuSO4溶液中含有Fe3＋雜質(zhì)，溶液中CuSO4的濃度為2.0 ml·L－1，通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10－5 ml·L－1時即沉淀完全，則：
(1)該溶液中的Fe3＋剛好沉淀完全時溶液的pH約為 ______。
(2)該溶液中的Cu2＋開始形成Cu(OH)2沉淀時的pH約為____________。
(3)若將該溶液的pH調(diào)至3.5，__________(填“是”或“否”)可以達(dá)到除去Fe3＋雜質(zhì)而不損失Cu2＋的目的。
(注：lg 2≈0.3，lg 5≈0.7)
答案 (1)3.3 (2)4 (3)是
解析 (1)Ksp[Fe?OH?3]＝8×10－38，c(OH－)＝eq \r(3,\f(Ksp,c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Fe3＋))))＝eq \r(3,\f(8×10－38,1×10－5)) ml·L－1＝2×
10－11 ml·L－1，c(H＋)＝eq \f(Kw,c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH－)))＝eq \f(1×10－14,2×10－11) ml·L－1＝5×10－4 ml·L－1，pH＝－lg c(H＋)≈3.3。
(2)c(Cu2＋)為2.0 ml·L－1，該溶液中的Cu2＋開始形成Cu(OH)2沉淀時ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH－))＝eq \r(\f(Ksp,c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Cu2＋))))＝eq \r(\f(2×10－20,2.0)) ml·L－1＝1×10－10 ml·L－1，c(H＋)＝eq \f(Kw,c\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH－)))＝1×10－4 ml·L－1，pH＝4。
(3)Fe3＋剛好沉淀完全時溶液的pH為3.3，Cu2＋開始形成沉淀時的pH為4，溶液的pH調(diào)至3.5時Fe3＋已經(jīng)沉淀完全，Cu2＋還未沉淀，可以達(dá)到除去Fe3＋雜質(zhì)而不損失Cu2＋的目的。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
實驗結(jié)論
(1)AgCl沉淀可轉(zhuǎn)化為AgI沉淀
(2)AgI沉淀又可轉(zhuǎn)化為Ag2S沉淀
AgCl
AgI
Ag2S
Ksp
1.77×10－10
8.51×10－17
6.3×10－50
化合物
PbSO4
PbSO3
PbS
溶解度/g
1.03×10－4
1.81×10－7
1.84×10－14
難溶鹽
AgCl
AgBr
AgI
Ag2CrO4
Ag2CO3
Ksp
1.8×10－10
5.4×10－13
8.5×10－17
2.0×10－12
8.1×10－12
顏色
白色
淡黃色
黃色
磚紅色
白色
物質(zhì)
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
顏色
白
淡黃
黃
黑
Ksp
1.8×10－10
5.4×10－13
8.5×10－17
1.8×10－50
難溶電解質(zhì)
CaCO3
CaSO4
MgCO3
Ksp
2.8×10－9
9.1×10－6
6.8×10－6

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第四單元 沉淀溶解平衡

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