2021高三化学人教版一轮学案：第八章 第四节 难溶电解质的溶解平衡 Word版含解析
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第四节 难溶电解质的溶解平衡
最新考纲：1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。2.理解溶度积的含义及其表达式，能进行相关的计算。
核心素养：1.变化观念与平衡思想：认知难溶电解质的溶解平衡有一定限度，是可以调控的。能多角度、动态地分析难溶电解质的溶解平衡，并运用难溶电解质的溶解平衡原理解决实际问题(利用沉淀生成处理污水等)。2.科学探究与创新意识：能发现和提出有关难溶电解质的溶解平衡的判断问题；能从问题和假设出发，确定探究目的，设计探究方案，进行沉淀转化等实验探究。
知识点一 沉淀溶解平衡及应用
1．沉淀溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的含义
在一定温度下的水溶液中，当沉淀溶解和生成的速率相等时，即建立了沉淀溶解平衡状态。
(2)沉淀溶解平衡的建立
固体溶质溶液中的溶质
(3)沉淀溶解平衡的特点
(4)影响沉淀溶解平衡的因素
①内因：难溶电解质本身的性质，这是决定因素。
②外因：以AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH>0为例
外界条件
移动方向
平衡后
c(Ag＋)
平衡后
c(Cl－)
Ksp
升高温度
正向
增大
增大
增大
加水稀释
正向
不变
不变
不变
加入少量
AgNO3
逆向
增大
减小
不变
通入HCl
逆向
减小
增大
不变
通入H2S
正向
减小
增大
不变
2.沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的生成
①原理：当Qc>Ksp时，难溶电解质的溶解平衡向左移动，生成沉淀。
②应用：可利用生成沉淀来达到除去溶液中杂质离子的目的。
③方法：
a．调节pH法：如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质，可加入氨水调节pH至4左右，离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。
b．沉淀剂法：如用H2S沉淀Cu2＋，离子方程式为Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋。
(2)沉淀的溶解
①原理：当Qc
Ksp(AgBr)。
③规律：一般说来，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。
④应用
a．锅炉除水垢：将CaSO4转化为CaCO3，离子方程式为
CaSO4＋CO===CaCO3＋SO。
b．矿物转化：CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS，离子方程式为ZnS＋Cu2＋===CuS＋Zn2＋。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．沉淀溶解达到平衡时，沉淀不再溶解( × )
2．沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变( × )
提示：溶质离子浓度不一定相等。
3．某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0( × )
提示：某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度小于1×10－5 mol·L－1，故错误。
4．常温下，BaSO4在同物质的量浓度的硫酸钠和硫酸铝溶液中的溶解度相同( × )
提示：在硫酸铝溶液中的溶解度小。
5．向一定量的饱和NaOH溶液中加入少量Na2O固体，恢复到原来温度时，溶液中的Na＋总数和浓度不变( × )
提示：原氢氧化钠溶液是饱和的，反应消耗了水，生成了氢氧化钠，生成的氢氧化钠不能溶解，而且溶液中还析出氢氧化钠，则溶液中的Na＋总数也会减少，但仍然是原来温度的饱和溶液，所以浓度不变，故错误。
6．室温下，AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度( × )
提示：食盐水中氯离子对氯化银的溶解有抑制作用。
7．洗涤沉淀时，洗涤次数越多越好( × )
提示：因存在沉淀溶解平衡洗涤次数多会使沉淀有损耗。
8．难溶电解质达到沉淀溶解平衡时，增加难溶电解质的量，平衡向溶解方向移动( × )
提示：改变固体的量不影响平衡。
1．AgCl===Ag＋＋Cl－表示的是AgCl的电离方程式，而AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)表示的是AgCl的沉淀溶解平衡表达式。
2．难溶电解质不一定是弱电解质，如BaSO4、AgCl等都是强电解质。
3．用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10－5 mol·L－1时，沉淀已经完全。
4．沉淀溶解达到平衡时，再加入该难溶物对平衡无影响。
5．AgCl的澄清饱和溶液，加水稀释沉淀溶解平衡正移，但离子浓度减小，而AgCl悬浊液，加水稀释，平衡正移，但c(Ag＋)和c(Cl－)不变。
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( A )
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
A．①⑥ B．①⑥⑦
C．②③④⑥ D．①②⑥⑦
解析：加入碳酸钠粉末会生成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，固体质量增加，⑥正确；加入NaOH固体平衡向左移动，Ca(OH)2固体质量增加，⑦错。
2．(2020·北京西城区模拟)某兴趣小组进行下列实验：
①将0.1 mol·L－1MgCl2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
下列说法中不正确的是( 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NH可能是④中沉淀溶解的原因
解析：MgCl2溶液与NaOH溶液等体积混合得到Mg(OH)2悬浊液，剩余NaOH，但仍存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2Mg2＋＋2OH－。实验②中是因为剩余的NaOH和氯化铁之间反应生成Fe(OH)3，不能比较Fe(OH)3和Mg(OH)2的溶解能力，故C错误。
3．(2020·渭南质检)在AgCl悬浊液中存在平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。已知常温下，Ksp(AgCl)＝1.6×10－10。下列叙述中正确的是( A )
A．常温下，AgCl悬浊液中c(Cl－)＝4×10－5.5 mol·L－1
B．温度不变，向AgCl悬浊液中加入少量NaCl粉末，平衡向左移动，Ksp(AgCl)减小
C．向AgCl悬浊液中加入少量NaBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色，说明Ksp(AgCl)Ksp(AgBr)，C错误；0.001 mol·L－1 AgNO3溶液与0.001 mol·L－1的KCl溶液等体积混合，此时浓度商Qc＝c(Ag
＋)·c(Cl－)＝0.000 52＝2.5×10－7>Ksp(AgCl)，故生成AgCl沉淀，D错误。
4．(2020·怀化统一考试)往锅炉注入Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸去除，下列叙述中正确的是( D )
A．温度升高，Na2CO3溶液的Kw和c(H＋)均会增大
B．CaSO4能转化为CaCO3，说明Ksp(CaCO3)>Ksp(CaSO4)
C．CaCO3溶解于盐酸而CaSO4不溶，是因为硫酸酸性强于盐酸
D．沉淀转化的离子方程式为
CO(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO(aq)
解析：温度升高，水的电离平衡正向移动，Kw增大；温度升高，Na2CO3的水解平衡正向移动，c(OH－)增大，c(H＋)减小，A项错误；Ksp(CaCO3)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
AgI悬浊液中滴入Na2S溶液
固体变黑
Ksp(Ag2S)>Ksp(AgI)
D
将H2S气体通入浓度均为0.01 mol·L－1的ZnSO4和CuSO4
先出现CuS黑色沉淀
Ksp(CuS)Ksp：溶液过饱和，有沉淀析出
②Qc＝Ksp：溶液饱和，处于平衡状态
③QcKsp[Mg(OH)2]( × )
提示：离子个数比相同时，Ksp小的先沉淀。
7．AgCl(s)＋I－(aq)AgI(s)＋Cl－(aq)的化学平衡常数K＝( √ )
8．向AgCl悬浊液中加入NaBr溶液时，出现黄色沉淀，说明Ksp(AgCl)Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)可得出溶解度大小为AgCl>AgBr>AgI。
2．溶度积小的难溶电解质在一定条件下也能向溶度积大的难溶电解质转化。当两种难溶电解质的Ksp差别不是很大时，通过调节某种离子的浓度，可由溶度积小的难溶电解质向溶度积大的难溶电解质转化。
3．溶解平衡一般是吸热的，温度升高，平衡正移，Ksp增大，但Ca(OH)2相反。
1．25 ℃时，Ksp(FeS)＝6.3×10－18，Ksp(CuS)＝1.3×10－36，Ksp(ZnS)＝1.3×10－24。下列有关说法中正确的是( D )
A．25 ℃时，CuS的溶解度大于ZnS的溶解度
B．25 ℃时，饱和CuS溶液中Cu2＋的浓度为1.3×10－36mol·L－1
C．向物质的量浓度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S，只有FeS沉淀生成
D．ZnS(s)＋Cu2＋(aq)CuS(s)＋Zn2＋(aq)的平衡常数为1.0×1012
解析：A项中，三种物质均为AB型化合物，CuS的溶度积最小，因而溶解度最小；B项中，c(Cu2＋)＝＝×10－18mol·L－1；C项中，Ksp(FeS)>Ksp(ZnS)，应首先生成ZnS沉淀；D项中，K＝＝＝＝1.0×1012。
2．(2020·河北衡水中学二调)已知某温度下，Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1×10－12，下列叙述正确的是( D )
A．饱和AgCl溶液与饱和Ag2CrO4溶液相比，前者的c(Ag＋)大
B．向氯化银的浊液中加入氯化钠溶液，氯化银的Ksp减小
C．向0.000 8 mol·L－1的K2CrO4溶液中加入等体积的0.002 mol·L－1 AgNO3溶液，则CrO完全沉淀
D．将0.001 mol·L－1的AgNO3溶液滴入0.001 mol·L－1KCl和0.001 mol·L－1K2CrO4的混合溶液，则先产生AgCl沉淀
解析：饱和AgCl溶液中c2(Ag＋)＝Ksp(AgCl)＝1.56×10－10，饱和Ag2CrO4溶液中＝Ksp(Ag2CrO4)＝1×10－12，显然后者的c(Ag＋)大，故A项错误；AgCl的Ksp只与温度有关，向AgCl的浊液中加入氯化钠溶液，虽然平衡向逆方向移动，但Ksp不变，故B项错误；两溶液等体积混合后，根据2Ag＋＋CrO===Ag2CrO4↓，则溶液中剩余的c(Ag＋)＝0.000 2 mol·L－1，根据Ksp(Ag2CrO4)，则生成沉淀后的溶液中c(CrO)＝＝ mol·L－1＝2.5×10－5 mol·L－1>1.0×10－5mol·L－1，所以CrO不能完全沉淀，故C项错误；根据Ksp(AgCl)、Ksp(Ag2CrO4)，则当Cl－开始沉淀时c(Ag＋)＝＝1.56×10－7mol·L－1，当CrO开始沉淀时c(Ag＋)＝mol·L－1＝1.0×10－4.5 mol·L－1，故先产生AgCl沉淀，故D项正确。
3．已知：Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。向浓度均为0.01 mol·L－1的Cu2＋和Mg2＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，下列说法正确的是( D )
A．较先出现的沉淀是Mg(OH)2
B．两种离子开始沉淀时，Cu2＋所需溶液的pH较大
C．当两种沉淀共存时，说明溶液中完全不存在c(Cu2＋)、c(Mg2＋)
D．当两种沉淀共存时，溶液中≈8.2×108
解析：由于Ksp[Cu(OH)2]较Ksp[Mg(OH)2]小些，所以Cu2＋先沉淀，其所需OH－的浓度较小，即溶液的pH较小，故A、B错误；绝对不溶的物质是不存在的，故C错误；当两种沉淀共存时，由于Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)·c2(OH－)，Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)，所以＝≈8.2×108，D正确。
4．相关物质的溶度积常数见下表(25 ℃)：
物质
Mg(OH)2
CH3COOAg
AgCl
Ag2CrO4
Ksp
1.1×10－11
2.3×10－3
1.8×10－10
1.9×10－12
下列有关说法中不正确的是( B )
A．浓度均为0.2 mol·L－1的AgNO3溶液和CH3COONa溶液等体积混合一定产生CH3COOAg沉淀
B．将0.001 mol·L－1的AgNO3溶液滴入0.001 mol·L－1的KCl和0.001 mol·L－1的K2CrO4混合溶液中，先产生Ag2CrO4沉淀
C．0.11 mol·L－1的MgCl2溶液中加入氨水产生Mg(OH)2沉淀时溶液的pH为9
D．在其他条件不变的情况下，向饱和AgCl水溶液中加入NaCl溶液，Ksp(AgCl)不变
解析：浓度均为0.2 mol·L－1的AgNO3溶液和CH3COONa溶液等体积混合后，浓度均变为0.1 mol·L－1，此时c(Ag＋)·c(CH3COO－
)＝0.01 mol·L－1>2.3×10－3，所以一定产生CH3COOAg沉淀，A正确；根据氯化银和铬酸银的溶度积常数可知在氯离子和铬酸根离子浓度均为0.001 mol·L－1的条件下开始出现沉淀时银离子的浓度分别为1.8×10－7 mol·L－1、 mol·L－1，所以将0.001 mol·L－1的AgNO3溶液滴入0.001 mol·L－1的KCl和0.001 mol·L－1的K2CrO4混合溶液中先产生AgCl沉淀，B错误；根据氢氧化镁的溶度积常数可知0.11 mol·L－1的MgCl2溶液中加入氨水产生Mg(OH)2沉淀时溶液中氢氧根的浓度为 ＝10－5 (mol·L－1)，因此氢离子浓度是10－9 mol·L－1，则溶液的pH为9，C正确；溶度积常数只与温度有关系，则在温度不变的情况下，向饱和AgCl水溶液中加入NaCl溶液，Ksp(AgCl)不变，D正确。
5．酸性锌锰干电池是一种一次性电池，回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示：
化合物
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10－17
10－17
10－39
用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为Fe3＋，加碱调节至pH为2.7时，铁刚好沉淀完全(离子浓度小于等于1×10－5mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全)；继续加碱至pH为6时，锌开始沉淀(假定Zn2＋浓度为0.1 mol·L－1)。若上述过程不加H2O2后果是Zn2＋和Fe2＋分离不开，原因是Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近。
解析：Fe与稀H2SO4反应生成FeSO4，再被H2O2氧化转化为Fe2(SO4)3。Fe(OH)3的Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，则Fe3＋恰好沉淀完全时，c(OH－)＝≈10－11.3 mol·L－1，则溶液的pH＝2.7。Zn(OH)2的Ksp＝c(Zn2＋)·c2(OH－)，则Zn2＋开始沉淀时，c(OH－)＝＝10－8 mol·L－1，溶液的pH＝6。Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近，不加入H
2O2将Fe2＋转化为Fe3＋，很难将Zn2＋和Fe2＋分开。
6．(2017·海南卷)向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液，当有BaCO3沉淀生成时溶液中＝24。已知Ksp(BaCO3)＝2.6×10－9，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。
解析：沉淀转化的离子方程式：BaSO4(s)＋CO(aq)BaCO3(s)＋SO(aq)，在同一个溶液中，c(Ba2＋)相同，依据溶度积的表达式，则有＝＝＝≈24。
7．(2017·全国卷Ⅰ)若FeCl2与MgCl2中c(Mg2＋)＝0.02 mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5mol·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？[已知：FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24]Fe3＋恰好沉淀完全时，c(PO)＝ mol·L－1＝1.3×10－17mol·L－1，则c3(Mg2＋)·c2(PO)值为0.013×(1.3×10－17)2≈1.7×10－40Ksp。
(3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液，此时Qc1[或>1]时，
lgc(A){或lg[]}取正值且c(A)[或]越大，
lgc(A){或lg[]}越大。
③若c(A)<1[或<1]时，
lgc(A){或lg[]}取负值。
1．(2020·湖北模拟)某温度下，难溶物FeR的水溶液中存在平衡FeR(s)Fe2＋(aq)＋R2－(aq)，其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( B )
A．可以通过升温实现由a点变到c点
B．b点对应的Ksp等于a点对应的Ksp
C．d点可能有沉淀生成
D．该温度下，Ksp＝4×10－18
解析：升高温度，Fe2＋和R2－的浓度同时增大，A项错误；曲线上的点，均为平衡点，温度不变，Ksp不变，B项正确；d点相对于平衡点a点，c(Fe2＋)相同，d点c(R2－)小于a点，没有沉淀生成，C项错误；选a点或b点计算，Ksp(FeR)＝2×10－18，D项错误。
2．(2019·全国卷Ⅱ)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料，其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( B )
A．图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度
B．图中各点对应的Ksp的关系为：Ksp(m)＝Ksp(n)c(Cl－)，故先生成AgCl沉淀，C错误；根据题图可知c(Ag＋)＝10－4mol·L－1时，c(Cl－)＝10－5.75 mol·L－1，所以Ksp(AgCl)＝10－4×10－5.75＝10－9.75，Ag2C2O4＋2Cl－===2AgCl＋C2O的平衡常数为＝＝＝109.04，D正确。
5．常温下，几种难溶氢氧化物的饱和溶液中金属离子浓度的负对数与溶液的pH关系如图所示。
下列说法正确的是( B )
A．a点代表Fe(OH)2饱和溶液
B．Ksp[Fe(OH)3]
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