考點一 沉淀溶解平衡及影響因素
1．物質(zhì)的溶解性與溶解度的關(guān)系
20 ℃時，電解質(zhì)在水中的溶解度與溶解性存在如下關(guān)系：
2．沉淀溶解平衡
(1)概念
在一定溫度下，當(dāng)沉淀和溶解的速率相等時，形成飽和溶液，達(dá)到平衡狀態(tài)，把這種平衡稱為沉淀溶解平衡。
(2)沉淀溶解平衡的影響因素
①內(nèi)因：難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)，即難溶電解質(zhì)的溶解能力。
②外因：難溶電解質(zhì)在水溶液中會建立動態(tài)平衡，改變溫度和某離子濃度，會使沉淀溶解平衡發(fā)生移動。
以AgCl為例：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH>0完成下表。
1．難溶電解質(zhì)在水溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡時，沉淀和溶解即停止( )
2．相同溫度下，AgCl在水中的溶解能力與在NaCl溶液中的相同( )
3．難溶電解質(zhì)達(dá)到沉淀溶解平衡時，增加難溶電解質(zhì)的量，平衡向溶解方向移動( )
答案 1.× 2.× 3.×
1．將足量BaCO3固體分別加入：
①30 mL水；②10 mL 0.2 ml·L－1Na2CO3溶液；③50 mL 0.01 ml·L－1 BaCl2溶液；④100 mL 0.01 ml·L－1鹽酸中溶解至溶液飽和。
所得溶液中c(Ba2＋)由大到小的順序為____________________________。
答案 ③＞④＞①＞②
2．已知溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH＜0，下列有關(guān)該平衡體系的說法正確的是( )
①升高溫度，平衡逆向移動
②向溶液中加入少量碳酸鈉粉末能增大鈣離子的濃度
③除去氯化鈉溶液中混有的少量鈣離子，可以向溶液中加入適量的NaOH溶液
④恒溫下，向溶液中加入CaO，溶液的pH升高
⑤給溶液加熱，溶液的pH升高
⑥向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固體質(zhì)量增加
⑦向溶液中加入少量NaOH固體，Ca(OH)2固體質(zhì)量不變
A．①⑥ B．①⑥⑦
C．②③④⑥ D．①②⑥⑦
答案 A
解析 加入碳酸鈉粉末會生成CaCO3，使Ca2＋濃度減小，②錯；加入氫氧化鈉溶液會使平衡左移，有Ca(OH)2沉淀生成，但Ca(OH)2的溶度積較大，要除去Ca2＋，應(yīng)把Ca2＋轉(zhuǎn)化為更難溶的CaCO3，③錯；恒溫下Ksp不變，加入CaO后，溶液仍為Ca(OH)2的飽和溶液，pH不變，④錯；加熱，Ca(OH)2的溶解度減小，溶液的pH降低，⑤錯；加入Na2CO3溶液，沉淀溶解平衡向右移動，Ca(OH)2固體轉(zhuǎn)化為CaCO3固體，固體質(zhì)量增加，⑥正確；加入NaOH固體，沉淀溶解平衡向左移動，Ca(OH)2固體質(zhì)量增加，⑦錯。
3．大氣中CO2含量的增多除了導(dǎo)致地球表面溫度升高外，還會影響海洋生態(tài)環(huán)境。某研究小組在實驗室測得不同溫度下(T1，T2)海水中COeq \\al(2－,3)濃度與模擬空氣中CO2濃度的關(guān)系曲線。已知：海水中存在以下平衡：CO2(aq)＋COeq \\al(2－,3)(aq)＋H2O(aq)2HCOeq \\al(－,3) (aq)，下列說法不正確的是( )
A．T1＞T2
B．海水溫度一定時，大氣中CO2濃度增加，海水中溶解的CO2隨之增大，COeq \\al(2－,3)濃度降低
C．當(dāng)大氣中CO2濃度確定時，海水溫度越高，COeq \\al(2－,3)濃度越低
D．大氣中CO2含量增加時，海水中的珊瑚礁將逐漸溶解
答案 C
解析 升高溫度可以使HCOeq \\al(－,3)分解，海水中的COeq \\al(2－,3)濃度增加；當(dāng)CO2濃度一定時，T1溫度下的海水中COeq \\al(2－,3)濃度更高，因而T1＞T2，A正確、C錯誤；觀察圖像可知，隨CO2濃度增加，海水中的COeq \\al(2－,3)濃度下降，B正確；珊瑚礁的主要成分是CaCO3，CaCO3的沉淀溶解平衡方程式為CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋COeq \\al(2－,3) (aq)，若海水中的COeq \\al(2－,3)濃度下降，會導(dǎo)致平衡正向移動，珊瑚礁會逐漸溶解，D正確。
考點二 溶度積常數(shù)及應(yīng)用
1．溶度積常數(shù)和離子積
以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)為例：
2.Ksp的影響因素
(1)內(nèi)因：溶度積與難溶電解質(zhì)溶解能力的關(guān)系：陰、陽離子個數(shù)比相同的難溶電解質(zhì)，溶度積越小，其溶解能力越??；不同類型的難溶電解質(zhì)，應(yīng)通過計算才能進(jìn)行比較溶解能力。
(2)外因：僅與溫度有關(guān)，與濃度、壓強、催化劑等無關(guān)。
一、溶度積的概念及影響因素
1．下列說法正確的是( )
A．難溶電解質(zhì)的溶度積Ksp越小，則它的溶解度越小
B．Ksp(Ag2CrO4)Ksp，所以有AgCl沉淀生成。
4．(沉淀的pH)常溫下，Ksp＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×10－20，計算有關(guān)Cu2＋沉淀的pH。
(1)某CuSO4溶液中c(Cu2＋)＝0.02 ml·L－1，如果生成Cu(OH)2沉淀，應(yīng)調(diào)整溶液的pH，使之大于__________。
(2)要使0.2 ml·L－1 CuSO4溶液中Cu2＋沉淀較為完全(使Cu2＋濃度降至原來的千分之一)，則應(yīng)向溶液中加入NaOH溶液，使溶液的pH為________。
答案 (1)5 (2)6
解析 (1)根據(jù)題給信息，當(dāng)c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×10－20時開始出現(xiàn)沉淀，則c(OH－)＝eq \r(\f(2×10－20,0.02)) ml·L－1＝10－9 ml·L－1，c(H＋)＝10－5 ml·L－1，pH＝5，所以要生成Cu(OH)2沉淀，應(yīng)調(diào)整pH>5。
(2)要使Cu2＋濃度降至eq \f(0.2 ml·L－1,1 000)＝2×10－4 ml·L－1，c(OH－)＝eq \r(\f(2×10－20,2×10－4)) ml·L－1＝ 10－8 ml·L－1，c(H＋)＝10－6 ml·L－1，此時溶液的pH＝6。
5．(沉淀的順序)已知Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(AgBr)＝7.7×10－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.0× 10－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrOeq \\al(2－,4)，濃度均為0.01 ml·L－1，向該溶液中逐滴加入 0.01 ml·L－1的AgNO3溶液時，計算三種陰離子沉淀的先后順序。
答案 三種陰離子濃度均為0.01 ml·L－1時，分別產(chǎn)生AgCl、AgBr和Ag2CrO4沉淀，所需要Ag＋濃度依次為
c1(Ag＋)＝eq \f(Ksp?AgCl?,c?Cl－?)＝eq \f(1.56×10－10,0.01) ml·L－1＝1.56×10－8 ml·L－1，
c2(Ag＋)＝eq \f(Ksp?AgBr?,c?Br－?)＝eq \f(7.7×10－13,0.01) ml·L－1＝7.7×10－11 ml·L－1，
c3(Ag＋)＝eq \r(\f(Ksp?Ag2CrO4?,c?CrO\\al(2－,4)?))＝eq \r(\f(9.0×10－12,0.01)) ml·L－1＝3×10－5 ml·L－1，沉淀時Ag＋濃度最小的優(yōu)先沉淀，因而沉淀的順序為Br－、Cl－、CrOeq \\al(2－,4)。
6．(沉淀能否轉(zhuǎn)化)Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(CaSO4)＝9.1×10－6，溶解能力：CaSO4大于CaCO3。請用數(shù)據(jù)說明溶解能力小的CaCO3能否轉(zhuǎn)化為溶解能力大的CaSO4?
答案 在CaCO3的飽和溶液中c(Ca2＋)＝eq \r(Ksp?CaCO3?)＝eq \r(2.8×10－9) ml·L－1≈5.3× 10－5 ml·L－1，若向CaCO3飽和溶液中加入Na2SO4溶液，產(chǎn)生CaSO4(s)時SOeq \\al(2－,4)的最小濃度為c(SOeq \\al(2－,4))＝eq \f(Ksp?CaSO4?,c?Ca2＋?)＝eq \f(9.1×10－6,5.3×10－5)≈0.17 ml·L－1，則當(dāng)溶液中c(SOeq \\al(2－,4))大于0.17 ml·L－1時，CaCO3(s)可以轉(zhuǎn)化為CaSO4(s)。
7．(共沉淀溶液中離子濃度比)某溫度下，溶液中含有I－、Cl－等離子，向其中滴加AgNO3溶液，當(dāng)AgCl開始沉淀時，溶液中eq \f(c?I－?,c?Cl－?)＝____________。
[已知：Ksp(AgCl)＝1.6×10－10，Ksp(AgI)＝8×10－17]
答案 5×10－7
解析 同一溶液中c(Ag＋)相等，eq \f(c(I－),c(Cl－))＝eq \f(c(I－)·c(Ag＋),c(Cl－)·c(Ag＋))＝eq \f(Ksp(AgI),Ksp(AgCl))＝eq \f(8×10－17,1.6×10－10)＝5×10－7。
考點三 沉淀溶解平衡的應(yīng)用
1．沉淀的生成
(1)生成溶解能力小的難溶電解質(zhì)，越小越好。
(2)方法與實例
2.沉淀的溶解
(1)原理：不斷減少溶解平衡體系中的相應(yīng)離子，使Q< Ksp，平衡向沉淀溶解的方向移動。
(2)應(yīng)用實例
①Mg(OH)2難溶于水，能溶于鹽酸、NH4Cl溶液中。寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：__________________________________、________________________________________________________________________。
答案 Mg(OH)2(s)＋2H＋(aq)Mg2＋(aq)＋2H2O Mg(OH)2＋2NHeq \\al(＋,4)===Mg2＋＋2NH3·H2O
②已知：PbSO4不溶于水，但可溶于醋酸銨溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式：PbSO4＋2CH3COONH4===(CH3COO)2Pb＋(NH4)2SO4，試對上述PbSO4沉淀的溶解加以解釋。
答案 PbSO4(s)Pb2＋(aq)＋SOeq \\al(2－,4)(aq)，當(dāng)加入CH3COONH4溶液時，Pb2＋與CH3COO－結(jié)合生成更難電離的(CH3COO)2Pb，c(Pb2＋)減小，Q(PbSO4)Ksp(CaCO3)，B錯誤；等物質(zhì)的量濃度的碳酸鈉的堿性大于碳酸氫鈉，實驗3：0.1 ml·L－1 Na2CO3溶液中通入一定量的CO2，溶液pH從12下降到9，則實驗3中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為COeq \\al(2－,3)＋H2O＋CO2===2HCOeq \\al(－,3)，C正確。
8．硫酸鋅是制造鋅鋇白和鋅鹽的主要原料，也可用作印染媒染劑，醫(yī)藥上用于催吐劑。已知25 ℃時，Ksp[Zn(OH)2]＝1.0×10－17，Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10－5，則下列說法正確的是( )
A．在水中加入少量ZnSO4固體時，水的電離平衡向正反應(yīng)方向移動，Kw減小
B．在ZnSO4溶液中各離子的濃度關(guān)系為c(Zn2＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(SOeq \\al(2－,4))
C．向0.5 L 0.10 ml·L－1ZnSO4溶液中加入等體積0.02 ml·L－1AgNO3溶液，即可生成Ag2SO4沉淀
D．常溫下，要除去0.20 ml·L－1ZnSO4溶液中的Zn2＋，要調(diào)節(jié)pH≥8
答案 D
解析 在水中加入ZnSO4固體，Zn2＋發(fā)生水解反應(yīng)，促使水的電離平衡正向移動，由于溫度不變，則Kw不變，A錯誤；ZnSO4溶液中，據(jù)電荷守恒可得2c(Zn2＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(SOeq \\al(2－,4))，B錯誤；ZnSO4和AgNO3溶液混合后，c(SOeq \\al(2－,4))＝0.05 ml·L－1，c(Ag＋)＝0.01 ml·L－1，則Q＝c(SOeq \\al(2－,4))·c2(Ag＋)＝0.05×0.012＝5×10－6＜Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10－5，故不能生成Ag2SO4沉淀，C錯誤；要除去溶液中Zn2＋，應(yīng)使c(Zn2＋) ≤1.0×10－5ml·L－1，則有c(OH－)≥eq \r(\f(Ksp[Zn?OH?2],c?Zn2＋?))＝eq \r(\f(1.0×10－17,1.0×10－5)) ml·L－1＝10－6 ml·L－1，此時溶液的c(H＋)≤eq \f(Kw,c?OH－?)＝eq \f(10－14,10－6) ml·L－1＝ 10－8ml·L－1，即溶液的pH≥8，D正確。
9．下表是三種物質(zhì)的溶解度(20 ℃)，下列說法正確的是( )
A.已知MgCO3的Ksp＝6.82×10－6，則所有含有固體MgCO3的溶液中，都有c(Mg2＋)＝c(COeq \\al(2－,3))，且c(Mg2＋)·c(COeq \\al(2－,3))＝6.82×10－6
B．將表中三種物質(zhì)與水混合，加熱、灼燒，最終的固體產(chǎn)物不同
C．除去粗鹽中含有的MgCl2雜質(zhì)，最佳除雜試劑為NaOH溶液
D．用石灰水處理含有Mg2＋和HCOeq \\al(－,3)的硬水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mg2＋＋2HCOeq \\al(－,3)＋Ca2＋＋2OH－===CaCO3↓＋MgCO3↓＋2H2O
答案 C
解析 含有MgCO3的溶液中一定有c(Mg2＋)·c(COeq \\al(2－,3))＝6.82×10－6，但是c(Mg2＋)、c(COeq \\al(2－,3))不一定相等，如溶液中同時含有MgCl2或Na2CO3，A項錯誤；加熱MgCl2溶液過程中MgCl2水解，因HCl揮發(fā)，在加熱、灼燒后最終得到的是MgO，加熱MgCO3溶液過程中因Mg(OH)2更難溶，MgCO3轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2，灼燒Mg(OH)2得到MgO，B項錯誤；由于Mg(OH)2的溶解度更小，故除去粗鹽中的MgCl2的最佳試劑是NaOH溶液，C項正確；石灰水處理硬水得到的沉淀是CaCO3和Mg(OH)2的混合物，D項錯誤。
10．金屬氫氧化物在酸中的溶解度不同，因此可以利用這一性質(zhì)，控制溶液的pH，達(dá)到分離金屬離子的目的。難溶金屬的氫氧化物在不同pH下的溶解度(S/ml·L－1)如圖所示。
(1)pH＝3時溶液中銅元素的主要存在形式是________(填化學(xué)式)。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，應(yīng)該控制溶液的pH為____(填字母)。
A．6
(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的C2＋雜質(zhì)，____(填“能”或“不能”)通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除去，理由是_______________________________________________。
(4)已知一些難溶物的溶度積常數(shù)如下表：
某工業(yè)廢水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，最適宜向此工業(yè)廢水中加入過量的______(填字母)除去它們。
A．NaOH B．FeS C．Na2S
答案 (1)Cu2＋ (2)B (3)不能 C2＋和Ni2＋沉淀的pH范圍相差太小 (4)B
解析 (1)據(jù)圖知pH＝4～5時，Cu2＋開始沉淀為Cu(OH)2，因此pH＝3時，主要以Cu2＋形式存在。
(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，應(yīng)保證Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋還未沉淀，據(jù)圖知應(yīng)控制溶液pH為4左右。
(3)據(jù)圖知，C2＋和Ni2＋沉淀的pH范圍相差太小，無法通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法除去Ni(NO3)2溶液中的C2＋。
(4)在FeS、CuS、PbS、HgS四種硫化物中，F(xiàn)eS的溶度積最大，且與其他三種物質(zhì)的溶度積差別較大，在廢水中加入FeS，Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋均可分別轉(zhuǎn)化為溶度積更小的沉淀，過量FeS也可一起過濾除去，且不會引入新的雜質(zhì)。
11．氟化鋇可用于制造電機電刷、光學(xué)玻璃、光導(dǎo)纖維、激光發(fā)生器等。以鋇礦粉(主要成分為BaCO3，含有SiO2、Fe2＋、Mg2＋等雜質(zhì))為原料制備氟化鋇的流程如下：
已知：常溫下Fe3＋、Mg2＋完全沉淀的pH分別是3.4、12.4。
(1)濾渣A的化學(xué)式為___________________________________________________________。
(2)濾液1加H2O2氧化的過程中主要反應(yīng)的離子方程式為__________________________。
(3)加20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝12.5，得到濾渣C的主要成分是______________。
(4)濾液3加入鹽酸酸化后再經(jīng)__________、冷卻結(jié)晶、__________、洗滌、真空干燥等一系列操作后得到BaCl2·2H2O。
(5)常溫下，用BaCl2·2H2O配制成0.2 ml·L－1水溶液與等濃度的氟化銨溶液反應(yīng)，可得到氟化鋇沉淀。請寫出該反應(yīng)的離子方程式： ___________________________________。
已知Ksp(BaF2)＝1.84×10－7，當(dāng)鋇離子完全沉淀時(即鋇離子濃度≤10－5 ml·L－1)，至少需要的氟離子濃度是________ ml·L－1(結(jié)果保留三位有效數(shù)字，已知eq \r(1.84)＝1.36)。
(6)已知：Ksp(BaCO3)＝2.58×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.07×10－10。將氯化鋇溶液滴入等物質(zhì)的量濃度的硫酸鈉和碳酸鈉的混合溶液中，當(dāng)BaCO3開始沉淀時，溶液中eq \f(c?CO\\al(2－,3)?,c?SO\\al(2－,4)?)＝________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
答案 (1)SiO2 (2)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O (3)Mg(OH)2 (4)加熱濃縮 過濾 (5)Ba2＋＋2F－===BaF2↓ 0.136 (6)24.1
解析 (1)鋇礦粉中SiO2與鹽酸不反應(yīng)，故濾渣A為SiO2。(2)濾液1加H2O2的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋，反應(yīng)的離子方程式為H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)根據(jù)已知信息及流程圖可知，加H2O2、調(diào)pH，得到的濾渣B為Fe(OH)3，加20%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH＝12.5，得到濾渣C為Mg(OH)2。(4)濾液3加鹽酸酸化后得到BaCl2和HCl的混合溶液，由該溶液得到BaCl2·2H2O的實驗操作為加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、真空干燥等。(5)根據(jù)Ksp(BaF2)＝c(Ba2＋)·c2(F－)，當(dāng)Ba2＋完全沉淀時，至少需要的c(F－)＝eq \r(\f(Ksp?BaF2?,c?Ba2＋?))＝eq \r(\f(1.84×10－7,10－5)) ml·L－1＝0.136 ml·L－1。(6)Ksp(BaSO4)＜Ksp(BaCO3)，則加入氯化鋇溶液時，SOeq \\al(2－,4)先沉淀，當(dāng)BaCO3開始沉淀時，溶液中eq \f(c?CO\\al(2－,3)?,c?SO\\al(2－,4)?)＝eq \f(Ksp?BaCO3?,Ksp?BaSO4?)＝eq \f(2.58×10－9,1.07×10－10)≈24.1。外界條件
移動方向
c(Ag＋)
升高溫度
右移
增大
加水(固體有剩余)
右移
不變
加入少量AgNO3
左移
增大
加入Na2S
右移
減小
通入HCl
左移
減小
通入NH3
右移
減小
溶度積
離子積
含義
沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)
溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積
符號
Ksp
Q
表達(dá)式
Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的濃度是平衡濃度
Q(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的濃度是任意濃度
應(yīng)用
判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解
①Q(mào)>Ksp：溶液過飽和，有沉淀析出；
②Q＝Ksp：溶液飽和，處于平衡狀態(tài)；
③Q＜Ksp：溶液未飽和，無沉淀析出
方法
舉例
解釋
調(diào)節(jié)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與H＋反應(yīng)，促進(jìn)Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀
除去NH4Cl溶液中的FeCl3雜質(zhì)，可加入氨水調(diào)節(jié)pH至4左右
Fe3＋與NH3·H2O反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀
沉淀劑法
以Na2S等沉淀污水中的Hg2＋、Cu2＋等重金屬離子
Na2S與Cu2＋、Hg2＋反應(yīng)生成沉淀
選項
操作
現(xiàn)象
結(jié)論
A
將稀硫酸和Na2S反應(yīng)生成的氣體通入AgNO3與AgCl組成的懸濁液中
出現(xiàn)黑色沉淀
Ksp(AgCl)＞Ksp(Ag2S)
B
向盛有2 mL 0.1 ml·L－1AgNO3溶液的試管中滴加1 mL 0.1 ml·L－1 NaCl溶液，再向其中滴加4～5滴0.1 ml·
L－1KI溶液
先有白色沉淀生成，后又產(chǎn)生黃色沉淀
Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)
C
向AgI懸濁液中滴入Na2S溶液
固體變黑
Ksp(Ag2S)＞Ksp(AgI)
D
將H2S氣體通入濃度均為0.01 ml·
L－1的ZnSO4和CuSO4溶液中
先出現(xiàn)CuS黑色沉淀
Ksp(CuS)＜Ksp(ZnS)
物質(zhì)
MgCl2
Mg(OH)2
MgCO3
溶解度(g/100 g水)
74
0.000 84
0.01
物質(zhì)
FeS
MnS
CuS
PbS
HgS
ZnS
Ksp
6.3×10－18
2.5×10－13
1.3×10－36
3.4×10－28
6.4×10－53
1.6×10－24

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