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第四节　沉淀溶解平衡
第1课时　沉淀溶解平衡
课后·训练提升
基础巩固
1.下列说法正确的是(　　)。
A.其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp也发生改变
B.溶度积常数是不受任何条件影响的常数,简称溶度积
C.可用离子积Q判断沉淀溶解平衡进行的方向
D.所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的
答案:C
解析:Ksp与温度有关,有的难溶电解质的Ksp随温度升高而增大,也有的难溶电解质的Ksp随温度升高而减小。
2.已知25 ℃时Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,则下列由难溶电解质形成的饱和溶液中,Ag+浓度大小顺序正确的是(　　)。
A.AgCl>AgI>Ag2CrO4
B.AgCl>Ag2CrO4>AgI
C.Ag2CrO4>AgCl>AgI
D.Ag2CrO4>AgI>AgCl
答案:C
解析:由Ksp(AgCl)=1.8×10-10可求出c(Ag+)≈1.34×10-5 mol·L-1;由Ksp(AgI)=8.5×10-17可求出c(Ag+)≈9.2×10-9 mol·L-1;由Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12可求出c(Ag+)≈1.59×10-4 mol·L-1,所以c(Ag+)大小顺序为Ag2CrO4>AgCl>AgI。
3.一定温度下,将足量的AgCl分别加入下列物质中,AgCl的溶解程度由大到小的排列顺序是(　　)。
①20 mL 0.01 mol·L-1 KCl溶液
②30 mL 0.02 mol·L-1 CaCl2溶液
③40 mL 0.03 mol·L-1 HCl溶液
④10 mL蒸馏水
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-)=Ksp,溶液中c(Cl-)或c(Ag+)越大,越能抑制AgCl的溶解,AgCl的溶解程度就越小。AgCl的溶解程度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,而与溶液的体积无关。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-浓度由小到大的排列顺序为④<①<③<②<⑤,故AgCl的溶解程度由大到小的排列顺序为④>①>③>②>⑤。
4.25 ℃时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡:PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI固体,下列说法正确的是(　　)。
A.溶液中Pb2+和I-浓度都增大
B.溶度积常数Ksp增大
C.沉淀溶解平衡向右移动
D.溶液中Pb2+浓度减小
答案:D
解析:加入KI固体时,溶液中c(I-)增大,使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移动,因此溶液中c(Pb2+)减小,但由于溶液温度未发生改变,故PbI2的溶度积常数Ksp不发生变化。
5.在含有浓度均为0.01 mol·L-1的Cl-、Br-、I-的溶液中,缓慢且少量地加入AgNO3稀溶液,结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是(　　)。
A.AgCl、AgBr、AgI
B.AgI、AgBr、AgCl
C.AgBr、AgCl、AgI
D.三种沉淀同时析出
答案:B
解析:AgI比AgBr、AgCl更难溶于水,故Ag+不足时先生成AgI,析出沉淀的先后顺序是AgI、AgBr、AgCl。
6.已知:常温下,Ksp(BaSO4)=a。取过量BaSO4溶于蒸馏水,过滤得到滤液R溶液。下列有关说法错误的是(　　)。
A.R溶液中c(Ba2+)= mol·L-1
B.常温下,向R溶液中加入少量Na2SO4固体,产生白色沉淀
C.常温下,向R溶液中加入少量BaCl2固体,Ksp(BaSO4)增大
D.向R溶液中加水,c(Ba2+)、c(S)均减小
答案:C
解析:R溶液中c(Ba2+)= mol·L-1,A项正确;加入Na2SO4,平衡BaSO4(s)Ba2+(aq)+S(aq)向左移动,产生白色沉淀,B项正确;温度不变,溶度积不变,C项错误;向R溶液中加水,c(Ba2+)、c(S)均减小,D项正确。
7.已知25 ℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,在该温度下,下列判断正确的是(　　)。
A.向0.001 mol·L-1 AgNO3溶液中滴入0.001 mol·L-1 KCl溶液,无沉淀析出
B.向饱和AgCl溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)减小
C.在Mg(OH)2悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)增大
D.Mg(OH)2固体在氨水中的Ksp比在NH4Cl溶液中的Ksp小
答案:C
解析:向0.001 mol·L-1 AgNO3溶液中滴入0.001 mol·L-1 KCl溶液,Q=10-3×10-3=10-6>Ksp(AgCl),有沉淀生成,A错误;Ksp只受温度影响,向饱和AgCl溶液中加入NaCl溶液,Ksp(AgCl)不变,B错误;N与OH-结合生成NH3·H2O,使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动,c(Mg2+)增大,C正确;Ksp只受温度影响,Mg(OH)2固体在氨水中的Ksp和在NH4Cl溶液中的Ksp一样大,D错误。
8.已知一定温度下在Ca3(PO4)2的饱和溶液中,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1, c(P)=1.58×10-6 mol·L-1,则该温度下Ca3(PO4)2的Ksp为(　　)。
A.2.0×10-29 B.3.2×10-12
C.6.3×10-18 D.5.1×10-27
答案:A
解析:Ca3(PO4)2的饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:Ca3(PO4)23Ca2++2P,c(Ca2+)=2.0×10-6 mol·L-1,c(P)=1.58×10-6 mol·L-1,则该温度下Ca3(PO4)2的Ksp=c3(Ca2+)·c2(P)≈2.0×10-29。
9.(1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤,若测得滤液中c(C)=1×10-3 mol·L-1,则Ca2+是否沉淀完全 　　　(填“是”或“否”)。[已知c(Ca2+)≤1×10-5 mol·L-1时可视为沉淀完全;Ksp(CaCO3)=3.4×10-9]
(2)已知25 ℃时Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,此温度下若在实验室中配制2.8 mol·L-1 100 mL FeCl3溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,则至少需要加入　　　mL 2 mol·L-1的盐酸(忽略加入盐酸的体积)。
答案:(1)是　(2)5
解析:(1)根据Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)·c(C)=3.4×10-9,得c(Ca2+)= mol·L-1 =3.4×10-6 mol·L-1<1×10-5 mol·L-1,可视为沉淀完全。
(2)若使配制过程不出现浑浊现象,则c(Fe3+)·c3(OH-)≤Ksp,代入有关数据后可求出c(OH-)≤1×10-13 mol·L-1,c(H+)≥0.1 mol·L-1,故至少要加入5 mL相应的盐酸。
能力提升
1.已知溶液中存在平衡: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是(　　)。
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
A.①⑥ B.①④⑤
C.②③⑥ D.①②⑥
答案:A
解析:根据沉淀溶解平衡特点,正向放热,升温时,平衡左移,①对;加入碳酸钠粉末生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,②错;加入氢氧化钠溶液会使平衡左移,有Ca(OH)2沉淀生成,但Ca(OH)2的溶度积较大,要除去Ca2+,应把Ca2+转化为更难溶的CaCO3,③错;恒温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,④错;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,⑤错;加入Na2CO3溶液,沉淀溶解平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增大,⑥对。
2.已知30 ℃,Ksp[Mg(OH)2]=1.6×10-11,
Ksp[Co(OH)2]=6.4×10-15,Co(OH)2为玫瑰红色难溶物。某同学进行下列实验,依据下述实验操作及现象,下列说法错误的是(　　)。
实验 实验操作 现象
实验一 将镁条用砂纸打磨光亮后置于饱和氯化钠溶液中,滴加几滴酚酞 有无色气体和较多白色沉淀产生,溶液变红色
实验二 取出镁条,将悬浊液加热 红色加深
实验三 冷却后滴加适量CoCl2溶液 部分白色难溶物变成玫瑰红色难溶物
A.镁条和水发生置换反应生成H2和Mg(OH)2
B.NaCl增大了Mg(OH)2(s)在30 ℃水中的溶解度
C.Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH>0
D.加入适量CoCl2溶液后,c(Mg2+)∶c(Co2+)=2 500∶1
答案:B
解析:由实验一的现象可知,镁条与水反应生成H2和难溶物Mg(OH)2,故A正确;氯化钠对Mg(OH)2在水中的溶解度无影响,故B错误;由实验二加热悬浊液红色加深可知,Mg(OH)2(s)在水中的溶解过程是吸热的,故C正确;由实验三现象可知,向Mg(OH)2饱和溶液中滴加CoCl2溶液后,发生反应Mg(OH)2(s)+Co2+(aq)Co(OH)2(s)+Mg2+(aq),则c(Mg2+)∶c(Co2+)=[c(Mg2+)·c2(OH-)]∶[c(Co2+)·c2(OH-)]= Ksp[Mg(OH)2]∶Ksp[Co(OH)2]=2 500∶1,故D正确。
3.25 ℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Zn2+两种金属阳离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lg c(S2-)与lg c(M2+)的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)。
A.Na2S溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=2c(Na+)
B.25 ℃时,Ksp(CuS)约为1×10-35
C.向100 mL Zn2+、Cu2+浓度均为1×10-5 mol·L-1的混合溶液中逐滴加入1×10-4 mol·L-1的Na2S溶液,Cu2+先沉淀
D.向Cu2+浓度为1×10-5 mol·L-1的工业废水中加入等体积的ZnS饱和溶液,会有CuS沉淀析出
答案:A
解析:根据元素原子守恒,可知c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],A项错误;25 ℃时,CuS饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=1×10-25×1×10-10=1×10-35,B项正确;依据题图可知,CuS的Ksp较小,当c(S2-)相同时,Cu2+先沉淀,C项正确;依据题图可知,25 ℃时,Ksp(ZnS)约为1×1,ZnS饱和溶液中c(S2-)约为1×1,等体积混合后的溶液中c(Cu2+)=5×10-6 mol·L-1,c(S2-)约为5×10-13 mol·L-1,Q(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=5×10-6×5×10-13=2.5×10-18,而Ksp(CuS)约为1×10-35,因此有CuS沉淀析出,D项正确。
4.某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)。
A.加入Na2SO4可以使溶液由A点变到B点后保持沉淀溶解平衡
B.通过蒸发可以使溶液由D点变到C点
C.D点无BaSO4沉淀生成
D.A点对应的Ksp大于C点对应的Ksp
答案:C
解析:A项,温度不变,加入 Na2SO4使沉淀溶解平衡向左移动,但两离子浓度的乘积仍不变,仍在曲线上,不会由A点变到B点;B项,通过蒸发,水量减少,Ba2+和S浓度都增大,不可能由D点变到C点;C项,D点还没有形成饱和溶液,因此无BaSO4沉淀生成;D项,从图像可以看出A点与C点的Ksp相等。
5.已知AgCl在水中的溶解是吸热过程。不同温度下,AgCl在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。已知T1温度下Ksp(AgCl)=1.6×10-9,下列说法正确的是(　　)。
A.T1>T2
B.a=4.0×10-5
C.M点溶液温度变为T1时,溶液中Cl-的浓度不变
D.T2时饱和AgCl溶液中,c(Ag+)、c(Cl-)可能分别为2.0×10-5 mol·L-1、4.0×10-5 mol·L-1
答案:B
解析:氯化银在水中溶解时吸收热量,温度越高,Ksp越大,在T2时氯化银的Ksp大,故T2>T1,A项错误;氯化银溶液中存在着沉淀溶解平衡,根据氯化银的溶度积常数可知a==4.0×10-5,B项正确;氯化银的溶度积常数随温度降低而减小,则M点溶液温度变为T1时,溶液中Cl-的浓度减小,C项错误;T2时氯化银的溶度积常数大于1.6×10-9,所以T2时饱和AgCl溶液中,c(Ag+)、c(Cl-)不可能为2.0×10-5 mol·L-1、4.0×10-5 mol·L-1,D项错误。
6.已知在25 ℃时Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。
(1)假设饱和Mg(OH)2溶液的密度为1 g·mL-1,则Mg(OH)2的溶解度为　　　g。
(2)在25 ℃时,向0.014 mol·L-1的MgCl2溶液中加入NaOH固体,如要生成Mg(OH)2沉淀,应使溶液中的c(OH-)最小为　　 mol·L-1。
(3)25 ℃时,向浓度均为0.02 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,先生成　　　　(填化学式)沉淀,生成该沉淀的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　;当两种沉淀共存时,=　　　　　　。
答案:(1)6.5×10-4　
(2)2×10-5　
(3)Cu(OH)2　Cu2++2OH-Cu(OH)2↓　2.55×108
解析:(1)当Mg(OH)2达到沉淀溶解平衡时,
根据Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),c(OH-)=2c(Mg2+)
c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12,c(Mg2+)≈1.12×10-4 mol·L-1。
因溶液的密度为1 g·mL-1,1.12×10-4 mol·L-1×58 g·mol-1≈6.5×10-3 g·L-1,1 L溶液中溶解的Mg(OH)2的质量为6.5×10-3 g,则Mg(OH)2的溶解度约为6.5×10-4 g。
(2)c(OH-)= mol·L-1=2×10-5 mol·L-1。
(3)因Cu(OH)2的Ksp较小,应先生成Cu(OH)2沉淀。
当两种沉淀共存时,≈2.55×108。
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