第四單元 沉淀溶解平衡
第1時 沉淀溶解平衡原理
[目標要求] 1.能描述沉淀溶解平衡。2.了解溶度積和離子積的關系，并由此學會判斷反應進行的方向。
一、沉淀溶解平衡的建立
1．生成沉淀的離子反應之所以能夠發(fā)生的原因
生成沉淀的離子反應之所以能夠發(fā)生，在于生成物的溶解度小。
盡管生成物的溶解度很小，但不會等于0。
2．溶解平衡的建立
以AgCl溶解為例：
從固體溶解平衡的角度，AgCl在溶液中存在下述兩個過程：一方面，在水分子作用下，少量Ag＋和Cl－脫離AgCl的表面溶于水中；另一方面，溶液中的Ag＋和Cl－受AgCl表面正、負離子的吸引，回到AgCl的表面析出——沉淀。
溶解平衡：在一定溫度下，當沉淀溶解和生成的速率相等時，即得到AgCl的飽和溶液，如AgCl沉淀體系中的溶解平衡可表示為AgCl(s) Cl－(aq)＋Ag＋(aq)。由于沉淀、溶解之間的這種動態(tài)平衡的存在，決定了Ag＋和Cl－的反應不能進行到底。
3．生成難溶電解質的離子反應的限度
不同電解質在水中的溶解度差別很大，例如AgCl和AgNO3；但難溶電解質與易溶電解質之間并無嚴格的界限，習慣上將溶解度小于0.01 g的電解質稱為難溶電解質。對于常量的化學反應說，0.01 g是很小的，因此一般情況下，相當量的離子互相反應生成難溶電解質，可以認為反應完全了。
化學上通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10－5 mol•L－1時，沉淀就達完全。
二、溶度積
1．表達式
對于下列沉淀溶解平衡：
mAn(s)??mn＋(aq)＋nAm－(aq)
sp＝[c(n＋)]m•[c(Am－)]n。
2．意義
sp表示難溶電解質在溶液中的溶解能力。
3．規(guī)則
通過比較溶度積與溶液中有關離子濃度冪的乘積——離子積Qc的相對大小，可以判斷在給定條下沉淀能否生成或溶解：
Qc>sp，溶液過飽和，有沉淀析出；
Qc＝sp，溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)；
Qc<sp，溶液未飽和。
知識點一 沉淀的溶解平衡
1．下列有關AgCl沉淀的溶解平衡說法正確的是( )
A．AgCl沉淀生成和沉淀溶解達平衡后不再進行
B．AgCl難溶于水，溶液中沒有Ag＋和Cl－
C．升高溫度，AgCl沉淀的溶解度增大
D．向AgCl沉淀中加入NaCl固體，AgCl沉淀的溶解度不變
答案 C
解析 難溶物達到溶解平衡時沉淀的生成和溶解都不停止，但溶解和生成速率相等；沒有絕對不溶的物質；溫度越高，一般物質的溶解度越大；向AgCl沉淀中加入NaCl固體，使溶解平衡左移，AgCl的溶解度減小。
2．下列對沉淀溶解平衡的描述正確的是( )
A．反應開始時，溶液中各離子的濃度相等
B．沉淀溶解達到平衡時，沉淀的速率和溶解的速率相等
C．沉淀溶解達到平衡時，溶液中溶質的離子濃度相等且保持不變
D．沉淀溶解達到平衡時，如果再加入難溶性的該沉淀物，將促進溶解
答案 B
3．在一定溫度下，一定量的水中，石灰乳懸濁液存在下列溶解平衡：Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，當向此懸濁液中加入少量生石灰時，若溫度不變，下列說法正確的是( )
A．溶液中Ca2＋數(shù)目減少 B．c(Ca2＋)增大
C．溶液中c(OH－)減小 D．c(OH－)增大
答案 A
知識點二 溶度積
4．在100 mL 0.01 mol•L－1 Cl溶液中，加入1 mL 0.01 mol•L－1 AgNO3溶液，下列說法正確的是(AgCl的sp＝1.8×10－10 mol2•L－2)( )
A．有AgCl沉淀析出 B．無AgCl沉淀
C．無法確定 D．有沉淀但不是AgCl
答案 A
解析 c(Ag＋)＝0.01×1101 mol•L－1＝9.9×10－5 mol•L－1，c(Cl－)＝0.01×100101 mol•L－1＝9.9×10－3 mol•L－1，所以Q c＝c(Ag＋)•c(Cl－)＝9.8×10－7 mol2•L－2>1.8×10－10 mol2•L－2＝sp，故有AgCl沉淀析出。
5．下列說法正確的是( )
A．在一定溫度下的AgCl水溶液中，Ag＋和Cl－濃度的乘積是一個常數(shù)
B．AgCl的sp＝1.8×10－10 mol2•L－2，在任何含AgCl固體的溶液中，c(Ag＋)＝c(Cl－)且Ag＋與Cl－濃度的乘積等于1.8×10－10 mol2•L－2
C．溫度一定時，當溶液中Ag＋和Cl－濃度的乘積等于sp值時，此溶液為AgCl的飽和溶液
D．向飽和AgCl水溶液中加入鹽酸，sp值變大
答案 C
解析 在AgCl的飽和溶液中，Ag＋和Cl－濃度的乘積是一個常數(shù)，故A錯；只有在飽和AgCl溶液中c(Ag＋)•c(Cl－)才等于1.8×10－10 mol2•L－2，故B項敘述錯誤；當Qc＝sp，則溶液為飽和溶液，故C項敘述正確；在AgCl水溶液中加入HCl只會使溶解平衡發(fā)生移動，不會影響sp，所以D錯。
6．對于難溶鹽X，其飽和溶液中＋和X－的物質的量濃度之間的關系類似于c(H＋)•c(OH－)＝W，存在等式c(＋)•c(X－)＝sp。一定溫度下，將足量的AgCl分別加入下列物質中，AgCl的溶解度由大到小的排列順序是( )
①20 mL 0.01 mol•L－1 Cl；
②30 mL 0.02 mol•L－1 CaCl2溶液；
③40 mL 0.03 mol•L－1 HCl溶液；
④10 mL蒸餾水；
⑤50 mL 0.05 mol•L－1 AgNO3溶液
A．①>②>③>④>⑤
B．④>①>③>②>⑤
C．⑤>④>②>①>③
D．④>③>⑤>②>①
答案 B
解析 AgCl(s) Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，由于c(Ag＋)•c(Cl－)＝sp，溶液中c(Cl－)或c(Ag＋)越大，越能抑制AgCl的溶解，AgCl的溶解度就越小。AgCl的溶解度大小只與溶液中Ag＋或Cl－的濃度有關，而與溶液的體積無關。①c(Cl－)＝0.01 mol•L－1；②c(Cl－)＝0.04 mol•L－1；③c(Cl－)＝0.03 mol•L－1；④c(Cl－)＝0 mol•L－1；⑤c(Ag＋)＝0.05 mol•L－1。Ag＋或Cl－濃度由小到大的排列順序：④<①<③<②<⑤，故AgCl的溶解度由大到小的排列順序：④>①>③>②>⑤。
練基礎落實
1．25℃時，在含有大量PbI2的飽和溶液中存在著平衡PbI2(s) Pb2＋(aq)＋2I－(aq)，加入I溶液，下列說法正確的是( )
A．溶液中Pb2＋和I－濃度都增大
B．溶度積常數(shù)sp增大
C．沉淀溶解平衡不移動
D．溶液中Pb2＋濃度減小
答案 D
2．CaCO3在下列哪種液體中，溶解度最大( )
A．H2O B．Na2CO3溶液 C．CaCl2溶液 D．乙醇
答案 A
解析 在B、C選項的溶液中，分別含有CO2－3、Ca2＋，會抑制CaCO3的溶解，而CaCO3在乙醇中是不溶的。
3．下列說法正確的是( )
A．溶度積就是溶解平衡時難溶電解質在溶液中的各離子濃度的乘積
B．溶度積常數(shù)是不受任何條影響的常數(shù)，簡稱溶度積
C．可用離子積Qc判斷沉淀溶解平衡進行的方向
D．所有物質的溶度積都是隨溫度的升高而增大的
答案 C
解析 溶度積不是溶解平衡時難溶電解質在溶液中的各離子濃度的簡單乘積，還與平衡式中化學計量數(shù)的冪指數(shù)有關，溶度積受溫度的影響，不受離子濃度的影響。
4．AgCl和Ag2CrO4的溶度積分別為1.8×10－10 mol2•L－2和2.0×10－12 mol3•L－3，若用難溶鹽在溶液中的濃度表示其溶解度，則下面的敘述中正確的是( )
A．AgCl和Ag2CrO4的溶解度相等
B．AgCl的溶解度大于Ag2CrO4的溶解度
C．兩者類型不同，不能由sp的大小直接判斷溶解能力的大小
D．都是難溶鹽，溶解度無意義
答案 C
解析 AgCl和Ag2CrO4陰、陽離子比類型不同，不能直接利用sp比較二者溶解能力的大小，所以只有C對；其余三項敘述均錯誤。比較溶解度大小，若用溶度積必須是同類型，否則不能比較。
5．已知HF的a＝3.6×10－4 mol•L－1，CaF2的sp＝1.46×10－10 mol2•L－2。向1 L 0.1 mol•L－1的HF溶液中加入11.1 g CaCl2，下列有關說法正確的是( )
A．通過計算得知，HF與CaCl2反應生成白色沉淀
B．通過計算得知，HF與CaCl2不反應
C．因為HF是弱酸，HF與CaCl2不反應
D．如果升高溫度，HF的a、CaF2的sp可能增大，也可能減小
答案 A
解析 該題可采用估算法。0.1 mol•L－1的HF溶液中c(HF)＝0.1 mol•L－1，因此，c2(F－)＝c(H＋)•c(F－)≈3.6×10－4 mol•L－1×0.1 mol•L－1＝3.6×10－5 mol2•L－2，又c(Ca2＋)＝11.1 g÷111 g/mol÷1 L＝0.1 mol•L－1，c2(F－)×c(Ca2＋)＝3.6×10－6>sp，顯然，A是正確的；D項，由于HF的電離是吸熱的，升高溫度，a一定增大，D錯誤。
練方法技巧
6.
已知Ag2SO4的sp為2.0×10－5 mol3•L－3，將適量Ag2SO4固體溶于100 mL水中至剛好飽和，該過程中Ag＋和SO2－4濃度隨時間變化關系如圖所示[飽和Ag2SO4溶液中c(Ag＋)＝0.034 mol•L－1]。若t1時刻在上述體系中加入100 mL 0.020 mol•L－1 Na2SO4溶液，下列示意圖中，能正確表示t1時刻后Ag＋和SO2－4濃度隨時間變化關系的是( )
答案 B
解析 已知Ag2SO4的sp＝2.0×10－5 mol3•L－3＝[c(Ag＋)]2•c(SO2－4)，則飽和溶液中c(SO2－4)＝sp[cAg＋]2＝2.0×10－50.0342 mol•L－1＝0.017 mol•L－1，當加入100 mL 0.020 mol•L－1 Na2SO4溶液時，c(SO2－4)＝0.017 mol•L－1＋0.020 mol•L－12＝0.018 5 mol•L－1，c(Ag＋)＝0.017 mol•L－1(此時Q c<sp)，因此答案為B。
7．已知：25℃時，sp[g(OH)2]＝5.61×10－12 mol3•L－3，sp[gF2]＝7.42×10－11 mol3•L－3。下列說法正確的是( )
A．25℃時，飽和g(OH)2溶液與飽和gF2溶液相比，前者的c(g2＋)大
B．25℃時，在g(OH)2的懸濁液中加入少量的NH4Cl固體，c(g2＋)增大
C．25℃時，g(OH)2固體在20 mL 0.01 mol•L－1氨水中的sp比在20 mL 0.01 mol•L－1 NH4Cl溶液中的sp小
D．25℃時，在g(OH)2的懸濁液中加入NaF溶液后， g(OH)2不可能轉化為gF2
答案 B
解析 g(OH)2與gF2均為AB2型難溶電解質，故sp越小，其溶解度越小，前者c(g2＋)小，A錯誤；因為NH＋4＋OH－===NH3•H2O，所以加入NH4Cl后促進g(OH)2的溶解平衡向右移動，c(g2＋)增大，B正確；sp只受溫度的影響，25℃時，g(OH)2的溶度積sp為常數(shù)，C錯誤；加入NaF溶液后，若Qc＝c(g2＋)•[c(F－)]2>sp(gF2)，則會產(chǎn)生gF2沉淀，D錯誤。
8．g(OH)2難溶于水，但它溶解的部分全部電離。室溫下時，飽和g(OH)2溶液的pH＝11，若不考慮W的變化，則該溫度下g(OH)2的溶解度是多少？(溶液密度為1.0 g•cm－3)
答案 0.002 9 g
解析 根據(jù)g(OH)2(s) g2＋(aq)＋2OH－(aq)，c(OH－)＝10－3 mol•L－1，則1 L g(OH)2溶液中，溶解的n[g(OH)2]＝1 L×12×10－3 mol•L－1＝5×10－4 mol，其質量為58 g•mol－1×5×10－4 mol＝0.029 g，再根據(jù)S100 g＝0.029 g1 000 mL×1.0 g•cm－3可求出S＝0.002 9 g。
凡是此類題都是設溶液的體積為1 L，根據(jù)1 L溶液中溶解溶質的質量，計算溶解度。
練綜合拓展
9．金屬氫氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用這一性質，控制溶液的pH，以達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/mol•L－1)如下圖。
(1)pH＝3時溶液中銅元素的主要存在形式是______。
(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，應該控制溶液的pH為______。
A．＜1 B．4左右 C．＞6
(3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2＋雜質，______(填“能”或“不能”)通過調節(jié)溶液pH的方法除去，理由是
________________________________________________________________________。
(4)要使氫氧化銅沉淀溶解，除了加入酸之外，還可以加入氨水，生成[Cu(NH3)4]2＋，寫出反應的離子方程式_________________________________________________________。
(5)已知一些難溶物的溶度積常數(shù)如下表：
物質FeSnSCuSPbSHgSZnS
sp6.3×10－182.5×
10－131.3×10－363.4×10－286.4×10－531.6×10－24
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______除去它們。(選填序號)
A．NaOH B．FeS C．Na2S
答案 (1)Cu2＋ (2)B
(3)不能 Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范圍相差太小
(4)Cu(OH)2＋4NH3•H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O
(5)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，銅元素主要以Cu2＋形式存在。
(2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，以保證Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋還未沉淀，據(jù)圖知pH應為4左右。
(3)據(jù)圖知，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范圍相差太小，無法通過調節(jié)溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2＋。
(4)據(jù)已知條結合原子守恒即可寫出離子方程式：
Cu(OH)2＋4NH3•H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。
(5)因為在FeS、CuS、PbS、HgS四種硫化物中只有FeS的溶度積最大，且與其他三種物質的溶度積差別較大，因此應用沉淀的轉化可除去廢水中的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，且因FeS也難溶，不會引入新的雜質。
第2時 沉淀溶解平衡原理的應用
[目標要求] 1.了解沉淀溶解平衡的應用。2.知道沉淀轉化的本質。
一、沉淀的生成
1．沉淀生成的應用
在涉及無機制備、提純工藝的生產(chǎn)、科研、廢水處理等領域中，常利用生成沉淀達到分離或除去某些離子的目的。
2．沉淀的方法
(1)調節(jié)pH法：如工業(yè)原料氯化銨中含雜質氯化鐵，使其溶解于水，再加入氨水調節(jié)pH至7～8，可使Fe3＋轉變?yōu)镕e(OH)3沉淀而除去。反應如下：
Fe3＋＋3NH3•H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4。
(2)加沉淀劑法：如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使某些金屬離子，如Cu2＋、Hg2＋等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分離、除去雜質常用的方法。反應如下：
Cu2＋＋S2－===CuS↓，
Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋，
Hg2＋＋S2－===HgS↓，
Hg2＋＋H2S===HgS↓＋2H＋。
二、沉淀的轉化
1．實驗探究
(1)Ag＋的沉淀物的轉化
實驗步驟
實驗現(xiàn)象有白色沉淀生成白色沉淀變?yōu)辄S色黃色沉淀變?yōu)楹谏?br />化學方程式AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3AgCl＋I===AgI＋Cl2AgI＋Na2S===Ag2S＋2NaI
實驗結論溶解度小的沉淀可以轉化成溶解度更小的沉淀
(2)g(OH)2與Fe(OH)3的轉化
實驗步驟
實驗現(xiàn)象產(chǎn)生白色沉淀產(chǎn)生紅褐色沉淀
化學方程式gCl2＋2NaOH===g(OH)2↓＋2NaCl3g(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3gCl2
實驗結論Fe(OH)3比g(OH)2溶解度小
2.沉淀轉化的方法
對于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀，可以先將其轉化為另一種用酸或其他方法能溶解的沉淀。
3．沉淀轉化的實質
沉淀轉化的實質就是沉淀溶解平衡的移動。一般說，溶解度小的沉淀轉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，沉淀轉化越容易。
4．沉淀轉化的應用
沉淀的轉化在科研和生產(chǎn)中具有重要的應用價值。
(1)鍋爐除水垢
水垢[CaSO4(s)??→Na2CO3溶液CaCO3??→鹽酸Ca2＋(aq)]
其反應方程式是CaSO4＋Na2CO3 CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
(2)對一些自然現(xiàn)象的解釋
在自然界也發(fā)生著溶解度小的礦物轉化為溶解度更小的礦物的現(xiàn)象。例如，各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液，并向深部滲透，遇到深層的閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS)時，便慢慢地使之轉變?yōu)殂~藍(CuS)。
其反應如下：
CuSO4＋ZnS===CuS＋ZnSO4，
CuSO4＋PbS===CuS＋PbSO4。
知識點一 沉淀的生成
1．在含有濃度均為0.01 mol•L－1的Cl－、Br－、I－的溶液中，緩慢且少量的加入AgNO3稀溶液，結合溶解度判斷析出三種沉淀的先后順序是( )
A．AgCl、AgBr、AgI B．AgI、AgBr、AgCl
C．AgBr、AgCl、AgI D．三種沉淀同時析出
答案 B
解析 AgI比AgBr、AgCl更難溶于水，故Ag＋不足時先生成AgI，析出沉淀的先后順序是AgI、AgBr、AgCl，答案為B�！ �
2．為除去gCl2溶液中的FeCl3，可在加熱攪拌的條下加入的一種試劑是( )
A．NaOH B．Na2CO3 C．氨水 D．gO
答案 D
解析 要除FeCl3實際上是除去Fe3＋，由于pH≥3.7時，F(xiàn)e3＋完全生成Fe(OH)3，而pH≥11.1時，g2＋完全生成g(OH)2，所以應加堿性物質調節(jié)pH使Fe3＋形成Fe(OH)3；又由于除雜不能引進新的雜質，所以選擇gO。
3．要使工業(yè)廢水中的重金屬Pb2＋沉淀，可用硫酸鹽、碳酸鹽、硫化物等作沉淀劑，已知Pb2＋與這些離子形成的化合物的溶解度如下：
化合物PbSO4PbCO3PbS
溶解度/g1.03×10－41.81×10－71.84×10－14
由上述數(shù)據(jù)可知，選用沉淀劑最好為( )
A．硫化物 B．硫酸鹽
C．碳酸鹽 D．以上沉淀劑均可
答案 A
解析 PbS的溶解度最小，沉淀最徹底，故選A。
知識點二 沉淀的轉化
4．向5 mL NaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出現(xiàn)白色沉淀，繼續(xù)滴加一滴I溶液并振蕩，沉淀變?yōu)辄S色，再滴入一滴Na2S溶液并振蕩，沉淀又變成黑色，根據(jù)上述變化過程，分析此三種沉淀物的溶解度關系為( )
A．AgCl＝AgI＝Ag2S B．AgCl<AgI<Ag2S
C．AgCl>AgI>Ag2S D．AgI>AgCl>Ag2S
答案 C
解析 沉淀溶解平衡總是向更難溶的方向轉化，由轉化現(xiàn)象可知三種沉淀物的溶解度關系為AgCl>AgI>Ag2S。
5．已知如下物質的溶度積常數(shù)：FeS：sp＝6.3×10－18 mol2•L－2；CuS：sp＝6.3×10－36 mol2•L－2。下列說法正確的是( )
A．同溫度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度
B．同溫度下，向飽和FeS溶液中加入少量Na2S固體后，sp(FeS)變小
C．向含有等物質的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，最先出現(xiàn)的沉淀是FeS
D．除去工業(yè)廢水中的Cu2＋，可以選用FeS作沉淀劑
答案 D
解析 A項由于FeS的sp大，且FeS與CuS的sp表達式是相同類型的，因此FeS的溶解度比CuS大；D項向含有Cu2＋的工業(yè)廢水中加入FeS，F(xiàn)eS會轉化為更難溶的CuS，可以用FeS作沉淀劑；B項sp不隨濃度變化而變化，它只與溫度有關；C項先達到CuS的sp，先出現(xiàn)CuS沉淀。
練基礎落實
1．以nO2為原料制得的nCl2溶液中常含有Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋等金屬離子，通過添加過量難溶電解質nS，可使這些金屬離子形成硫化物沉淀而除去。根據(jù)上述實驗事實，可推知nS具有的相關性質是( )
A．具有吸附性
B．溶解度與CuS、PbS、CdS等相同
C．溶解度大于CuS、PbS、CdS
D．溶解度小于CuS、PbS、CdS
答案 C
2．當氫氧化鎂固體在水中達到溶解平衡g(OH)2(s) g2＋(aq)＋2OH－(aq)時，為使g(OH)2固體的量減少，須加入少量的( )
A．gCl2 B．NaOH C．gSO4 D．NaHSO4
答案 D
解析 若使g(OH)2固體的量減小，應使g(OH)2的溶解平衡右移，應減小c(g2＋)或c(OH－)。答案為D。
3．已知常溫下：sp[g(OH)2]＝1.2×10－11 mol3•L－3，sp(AgCl)＝1.8×10－10 mol2•L－2，sp(Ag2CrO4)＝1.9×10－12 mol3•L－3，sp(CH3COOAg)＝2.3×10－3 mol•L－2。下列敘述正確的是( )
A．等體積混合濃度均為0.2 mol/L的AgNO3溶液和CH3COONa溶液一定產(chǎn)生CH3COOAg沉淀
B．將0.001 mol/L的AgNO3溶液滴入0.001 mol/L的Cl和0.001 mol/L的2CrO4溶液中先產(chǎn)生Ag2CrO4沉淀
C．在g2＋為0.121 mol/L的溶液中要產(chǎn)生g(OH)2沉淀，溶液的pH至少要控制在9以上
D．向飽和AgCl水溶液中加入NaCl溶液，sp(AgCl)變大
答案 C
4．已知下表數(shù)據(jù)：
物質Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3
sp/25 ℃8.0×10－16 mol3•L－32.2×10－20 mol3•L－34.0×10－38 mol4•L－4
完全沉淀時的pH范圍≥9.6≥6.43～4
對含等物質的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的說法，不正確的是( )
①向該混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到紅褐色沉淀�、谙蛟摶旌先芤褐兄鸬渭尤隢aOH溶液，最先看到白色沉淀�、巯蛟摶旌先芤褐屑尤脒m量氯水，并調節(jié)pH到3～4后過濾，可獲得純凈的CuSO4溶液�、茉趐H＝5的溶液中Fe3＋不能大量存在
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
答案 C
練方法技巧
5．含有較多Ca2＋、g2＋和HCO－3的水稱為暫時硬水，加熱可除去Ca2＋、g2＋，使水變?yōu)檐浰，F(xiàn)有一鍋爐廠使用這種水，試判斷其水垢的主要成分為( )
(已知sp(gCO3)＝6.8×10－6 mol2•L－2，sp[g(OH)2]＝5.6×10－12 mol3•L－3)
A．CaO、gO B．CaCO3、gCO3
C．CaCO3、g(OH)2 D．CaCO3、gO
答案 C
解析 考查沉淀轉化的原理，加熱暫時硬水，發(fā)生分解反應：Ca(HCO3)2=====△CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，g(HCO3)2=====△gCO3↓＋CO2↑＋H2O，生成的gCO3在水中建立起平衡：gCO3(s) g2＋(aq)＋CO2－3(aq)，而CO2－3發(fā)生水解反應：CO2－3＋H2O HCO－3＋OH－，使水中的OH－濃度增大，由于sp[g(OH)2]<sp(gCO3)，在持續(xù)加熱的條下，使gCO3逐漸轉化為更難溶的g(OH)2，因此水垢的主要成分就成為CaCO3和g(OH)2。
6．某溫度時，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。提示：BaSO4(s)??Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)的平衡常數(shù)sp＝c(Ba2＋)•c(SO2－4)，稱為溶度積常數(shù)，下列說法正確的是( )
提示：BaSO4(s) Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)的平衡常數(shù)sp＝c(Ba2＋)•c(SO2－4)，稱為溶度積常數(shù)。
A．加入Na2SO4可以使溶液由a點變到b點
B．通過蒸發(fā)可以使溶液由d點變到c點
C．d點無BaSO4沉淀生成
D．a(chǎn)點對應的sp大于c點對應的sp
答案 C
解析 由溶度積公式可知，在溶液中當c(SO2－4)升高時，c(Ba2＋)要降低，而由a點變到b點c(Ba2＋)沒有變化，A錯；蒸發(fā)濃縮溶液時，離子濃度都升高，而由d點變到c點時，c(SO2－4)卻沒變化，B錯；d點落在平衡圖象的下方，說明sp>c(Ba2＋)•c(SO2－4)，此時是未飽和溶液，無沉淀析出，C正確；該圖象是BaSO4在某一確定溫度下的平衡曲線，溫度不變，溶度積不變，a點和c點的sp相等，D錯。
練綜合拓展
7．已知難溶電解質在水溶液中存在溶解平衡：
mAn(s) mn＋(aq)＋nAm－(aq)
sp＝[c(n＋)]m•[c(Am－)]n，稱為溶度積。
某學習小組欲探究CaSO4沉淀轉化為CaCO3沉淀的可能性，查得如下資料：(25℃)
難溶電
解質CaCO3CaSO4gCO3g(OH)2
sp2.8×10－9
mol2•L－29.1×10－6
mol2•L－26.8×10－6
mol2•L－21.8×10－12
mol3•L－3
實驗步驟如下：
①往100 mL 0.1 mol•L－1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 mol•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固體Na2CO3 3 g，攪拌，靜置，沉淀后棄去上層清液。
③再加入蒸餾水攪拌，靜置，沉淀后再棄去上層清液。
④________________________________________________________________________。
(1)由題中信息知sp越大，表示電解質的溶解度越______(填“大”或“小”)。
(2)寫出第②步發(fā)生反應的化學方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)設計第③步的目的是
________________________________________________________________________。
(4)請補充第④步操作及發(fā)生的現(xiàn)象：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)大
(2)Na2CO3＋CaSO4===Na2SO4＋CaCO3↓
(3)洗去沉淀中附著的SO2－4
(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氣體
解析 本題考查的知識點為教材新增加的內容，題目在設計方式上為探究性實驗，既注重基礎知識，基本技能的考查，又注重了探究能力的考查。由sp表達式不難看出其與溶解度的關系，在硫酸鈣的懸濁液中存在著：CaSO4(aq)===SO2－4(aq)＋Ca2＋(aq)，而加入Na2CO3后，溶液中CO2－3濃度較大，而CaCO3的sp較小，故CO2－3與Ca2＋結合生成沉淀，即CO2－3＋Ca2＋===CaCO3↓。既然是探究性實驗，必須驗證所推測結果的正確性，故設計了③④步操作，即驗證所得固體是否為碳酸鈣。
8．(1)在粗制CuSO4•5H2O晶體中常含有雜質Fe2＋。
①在提純時為了除去Fe2＋，常加入合適的氧化劑，使Fe2＋轉化為Fe3＋，下列物質可采用的是______。
A．nO4 B．H2O2 C．氯水 D．HNO3
②然后再加入適當物質調整溶液pH至4，使Fe3＋轉化為Fe(OH)3，調整溶液pH可選用下列中的______。
A．NaOH B．NH3•H2O C．CuO D．Cu(OH)2
(2)甲同學懷疑調整溶液pH至4是否能達到除去Fe3＋而不損失Cu2＋的目的，乙同學認為可以通過計算確定，他查閱有關資料得到如下數(shù)據(jù)，常溫下Fe(OH)3的溶度積sp＝1.0×10－38，Cu(OH)2的溶度積sp＝3.0×10－20，通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10－5 mol•L－1時就認定沉淀完全，設溶液中CuSO4的濃度為3.0 mol•L－1，則Cu(OH)2開始沉淀時溶液的pH為______，F(xiàn)e3＋完全沉淀[即c(Fe3＋)≤1.0×10－5 mol•L－1]時溶液的pH為______，通過計算確定上述方案______(填“可行”或“不可行”)。
答案 (1)①B�、贑D (2)4 3 可行
(2)sp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)•c2(OH－)，則c(OH－)＝3.0×10－203.0＝1.0×10－10(mol•L－1)，則c(H＋)＝1.0×10－4 mol•L－1，pH＝4。
Fe3＋完全沉淀時：sp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)•c3(OH－)，則c(OH－)＝31.0×10－381.0×10－5＝1.0×10－11 mol•L－1。此時c(H＋)＝1×10－3 mol•L－1，pH＝3，因此上述方案可行。
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