新教材高中化学专题3水溶液中的离子反应第四单元专题重点突破八沉淀溶解平衡常考考点学案苏教版选择性必修

沉淀溶解平衡常考考点突破一沉淀溶解平衡及其应用1．沉淀溶解平衡(1)沉淀溶解平衡是动态平衡，平衡时v沉淀＝v溶解≠0，条件改变，平衡会发生移动，生成沉淀或沉淀逐渐溶解。

(2)温度升高，沉淀溶解平衡不一定向溶解的方向移动，因为有些难溶电解质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca(OH)2。

2．沉淀溶解平衡的应用(1)除去废水中的重金属离子。

(2)生活或科研中将难溶强酸盐转化为难溶弱酸盐。

(3)除杂如除去CuSO4溶液中混有的Fe3＋，可向溶液中加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3调节溶液的pH 至3～4，Fe3＋就会全部转化为Fe(OH)3沉淀而除去。

1．不同金属的氢氧化物在酸中的溶解度不同，因此可以利用这一性质，控制溶液的pH，达到分离金属离子的目的。

难溶金属氢氧化物在不同pH下的溶解度曲线如图所示：(1)pH＝3时溶液中铜元素的主要存在形式是________。

(2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，应该控制溶液的pH________(填字母)。

A．<1 B．4左右C．>6(3)在Ni(NO3)2溶液中含有少量的Co2＋杂质，________(填“能”或“不能”)通过调节溶液pH的方法来除去，理由是_________________________________________________。

(4)要使氢氧化铜沉淀溶解，除了加入酸之外，还可以加入氨水生成[Cu(NH3)4]2＋，写出反应的离子方程式：_________________________________________________________。

(5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表。

为除去某工业废水中含有的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，最适宜向此工业废水中加入过量的________(填字母)。

A．NaOH B．FeS C．Na2S解析：(1)由题图可知，在pH＝3时，溶液中不会出现Cu(OH)2沉淀，则铜元素主要以Cu2＋的形式存在。

(2)除去Fe3＋的同时必须保证Cu2＋不能沉淀，因此pH应保持在4左右，Fe3＋沉淀完全，而Cu2＋没有形成沉淀。

(3)从图示关系可看出，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范围相差太小，无法通过控制溶液pH来分离二者。

(4)氢氧化铜沉淀溶于氨水生成[Cu(NH3)4]2＋，反应的离子方程式为Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。

(5)要使Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋三种离子形成沉淀，最好选择难溶于水的FeS，能使三种阳离子转化为更难溶解的金属硫化物沉淀，同时又不引入其他杂质离子。

答案：(1)Cu2＋(2)B(3)不能Co2＋和Ni2＋沉淀时的pH范围相差太小(4)Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O(5)B2．高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。

回答下列问题：相关金属离子[c0(M n＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________________________________________________________________________。

(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________。

(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。

(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是________。

(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。

若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是______________________________________。

解析：(1)硫化锰矿及二氧化锰粉末中加入硫酸后，发生氧化还原反应：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O，故滤渣1的主要成分为S和SiO2(不溶性硅酸盐)。

(2)Fe2＋沉淀完全时，Mn2＋已经开始沉淀，故加入MnO2是为了将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除去。

(3)除去Fe3＋及Al3＋，应使二者沉淀完全，故pH应大于4.7。

(4)锌和镍的硫化物都难溶于水，故“滤渣3”的主要成分为ZnS、NiS。

(5)“除杂1”步骤结束后，杂质金属阳离子只有Mg2＋，加入MnF2形成MgF2沉淀而除去Mg2＋，若溶液酸度过高，H＋浓度偏大，则F－与H＋结合形成HF，使MgF2沉淀溶解平衡正向移动而重新溶解。

答案：(1)SiO2(不溶性硅酸盐) MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O (2)将Fe2＋氧化为Fe3＋(3)4.7 (4)NiS和ZnS (5)F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2＋＋2F －平衡向右移动突破二溶度积常数的相关计算1．K sp的计算类型(1)已知K sp求溶液中的某种离子的浓度，如K sp＝a的饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝a mol·L－1。

(2)已知K sp、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl 的K sp＝a，在0.1 mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c(Ag＋)＝10a mol·L－1。

(3)计算反应的平衡常数，如对于反应Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)，K sp(MnS)＝c(Mn2＋)·c(S2－)，K sp(CuS)＝c(Cu2＋)·c(S2－)，而平衡常数K＝c（Mn2＋）c（Cu2＋）＝K sp（MnS）K sp（CuS）。

(4)利用K sp和K w的关系计算溶液的pH①沉淀开始时pH的计算已知25 ℃时，K sp[Cu(OH)2]＝2×10－20，计算向2 mol·L－1的CuSO4溶液中加入NaOH调节溶液pH为多少时才开始生成Cu(OH)2沉淀。

提示：K sp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×c2(OH－)＝2×10－20c(OH－)＝10－10 mol·L－1c(H＋)＝K wc（OH－）＝1×10－1410－10mol·L－1＝10－4 mol·L－1pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－4＝4②沉淀完全时pH的计算已知25 ℃时，K sp[Zn(OH)2]＝1.0×10－17，计算向0.1 mol·L－1 ZnCl2溶液中加入NaOH调节溶液pH 为多少时，溶液中Zn 2＋沉淀完全。

提示：当溶液中c (Zn 2＋)≤10－5mol ·L －1时，可视为Zn 2＋沉淀完全。

K sp [Zn(OH)2]＝c (Zn 2＋)·c 2(OH －)＝10－5·c 2(OH －)＝1×10－17 c (OH －)＝10－6 mol ·L －1c (H ＋)＝K wc （OH －） ＝10－1410－6 mol ·L －1＝10－8 mol ·L －1pH ＝－lg c (H ＋)＝－lg 10－8＝82．溶度积、溶解度和物质的量浓度之间的关系溶度积K sp 、溶解度S 和饱和溶液的物质的量浓度c 都可以用来衡量沉淀的溶解能力或溶解程度，它们彼此关联，可以互相换算。

以CaCO 3的溶解平衡为例：CaCO 3(s)Ca2＋(aq)＋CO 2－3(aq)，K sp ＝c (Ca2＋)·c (CO 2－3)，S 是100 g 水中所溶解的CaCO 3的质量。

由于浓度很小，将溶液的密度近似为1 g·cm －3。

(1)已知K sp ，则c (Ca2＋)＝c (CO 2－3)＝K sp mol ·L－1，S ＝m （溶质）m （溶剂）×100 g ＝c （Ca 2＋）×0.1 L×M （CaCO 3）100 g －m （CaCO 3）×100 g ≈0.1 L ×c (Ca 2＋)×M (CaCO 3)＝10K sp g(100 g 溶液中水的质量近似为100 g)。

(2)已知S ，即已知100 g 水(0.1 L)溶液中所含CaCO 3的质量为S g ，那么c (Ca 2＋)＝S g100 g ·mol －10.1 L ＝S 10 mol ·L －1，K sp ＝S 2100。

(3)已知c (Ca 2＋)＝a mol ·L －1，则K sp ＝c (Ca 2＋)·c (CO 2－3)＝a 2，1 L 溶液中含有a mol Ca2＋、a mol CO 2－3，S ＝100a g 1 000 g ×100 g ＝10a g 。

[名师点拨](1)在计算难溶电解质溶液中离子平衡浓度时不要搞错计量数关系。

如x mol ·L －1铬酸银(Ag 2CrO 4)溶液中c (Ag ＋)是2x mol ·L －1而不是x mol ·L －1。

(2)类型不同的难溶电解质的溶度积大小不能直接反映出它们的溶液中离子浓度的大小，因为它们的溶度积表达式是不同的。

K sp 与S 的换算没有统一的公式，因电解质类型(阴、阳离子数目比)的不同而相异。

1．(1)在化学分析中采用K 2CrO 4为指示剂，以AgNO 3标准溶液滴定溶液中Cl －，利用Ag＋与CrO2－4生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。

当溶液中Cl－恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)为________ mol·L－1，此时溶液中c(CrO2－4)等于________mol·L－1。

(已知Ag2CrO4、AgCl的K sp分别为2.0×10－12和2.0×10－10)(2)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后得浓缩液，该浓缩液中主要含有I－、Cl－等离子。

取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中c（I－）c（Cl－）为________。

已知K sp(AgCl)＝1.8×10－10，K sp(AgI)＝×10－17。

解析：(1)由AgCl的K sp＝c(Ag＋)·c(Cl－)，当溶液中Cl－恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)＝ mol·L－1＝2.0×10－5 mol·L－1；由Ag2CrO4的K sp＝c2(Ag＋)·c(CrO2－4)，此时溶液中c(CrO2－4)＝ mol·L－1＝×10－3 mol·L－1。