文档内容
第 10 讲 沉淀溶解平衡
1.变化观念与平衡思想:知道难溶电解质的沉淀溶解平衡及其影响因素,能多角度、动态
地分析难溶电解质的溶解平衡。能用平衡移动原理分析理解沉淀的溶解与生成、沉淀转化
的实质。
2.证据推理与模型认知:知道溶度积的意义,建立根据溶度积和离子积的大小关系判断反
应进行方向的思维模型。
3.科学探究与创新意识:学会用沉淀溶解平衡的移动解决生产、生活中的实际问题,并设
计实验探究方案,进行沉淀转化等实验探究。
一、难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.沉淀溶解平衡
(1)含义
在一定温度下的水溶液中,当难溶电解质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)溶解平衡的建立
固体溶质 溶液中的溶质
(3)特点(同其他化学平衡):逆、等、定、动、变(适用平衡移动原理)
2.难溶电解质沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因(决定因素):难溶电解质本身的性质。
(2)外因:温度、浓度等条件的影响符合勒夏特列原理。
(3)已知沉淀溶解平衡:Mg(OH) (s) Mg2+(aq)+2OH-(aq),请分析当改变下列条件时,
2
对该沉淀溶解平衡的影响,填写下表(浓度变化均指平衡后和原平衡比较):
条件改变 移动方向 c(Mg2+) c(OH-)
加少量水 正向移动 不变 不变
升温 正向移动 增大 增大
加MgCl (s) 逆向移动 增大 减小
2
加盐酸 正向移动 增大 减小
加NaOH(s) 逆向移动 减小 增大
二、溶度积常数
1.概念
难溶电解质的沉淀溶解平衡常数称为溶度积常数,简称溶度积,符号为K ,K 的大小反
sp sp
映难溶电解质在水中的溶解能力。2.表达式
A B (s) mAn+(aq)+nBm-(aq)
m n
K =cm(An+)·cn(Bm-)。
sp
如:Fe(OH) (s) Fe3+(aq)+3OH-(aq)
3
K =c(Fe3+)·c3(OH-)。
sp
3.影响因素
溶度积K 值的大小只与难溶电解质本身的性质和温度有关。
sp
4.应用
定量判断给定条件下有无沉淀生成。
Q:离子积对于A B (s) mAn+(aq)+nBm-(aq)任意时刻Q=cm(An+)·cn(Bm-)。
m n
(1)Q>K ,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。
sp
(2)Q=K ,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。
sp
(3)QK 时,有沉淀析出。溶液中Cl-、Br-、 的浓
sp度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO 溶液时,溶解度小的先
3
满足Q>K ,有沉淀析出。比较K ,AgBr、AgCl同类型,溶解度:AgBr<AgCl。再比较
sp sp
AgCl、Ag CrO 沉淀所需c(Ag+),Cl-沉淀时所需c(Ag+)≥
2 4
mol·L-1=1.8×10-8 mol·L-1, 沉淀时所需c(Ag+)≥
mol·L-1=3.0×10-5 mol·L-1,故推知三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、 ,故选
C。
8.已知常温下K (AgCl)=1.6×10-10,K (AgI)=8.3×10-17,下列有关说法正确的是( )
sp sp
A.常温下,AgCl在纯水中的K 比在AgNO 溶液中的K 大
sp 3 sp
B.向AgI与AgCl的悬浊液中加入几滴浓NaCl溶液, 不变
C.在AgCl的饱和溶液中通入HCl,有AgCl析出,且溶液中c(Ag+)=c(Cl-)
D.向AgCl与AgI等体积混合的饱和溶液中加入足量浓AgNO 溶液,产生的AgCl沉淀的
3
物质的量少于AgI
【答案】B
【解析】 只随温度的改变而改变,所以二者 相等,A项错误; 与 的悬浊液
中滴入几滴浓 溶液,仍是二者的饱和溶液, ,温
度不变 不变,故 不变,B项正确;在 的饱和溶液中通入
增大, 的沉淀溶解平衡向左移动,有 析出,
溶液中 增大, 减小, 不再相等,C项错误;在 和
两饱和溶液中,前者 大于后者 ,且 与 等体积混合的
饱和溶液中, ,由 可知,
,则加入足量浓 溶液, 沉淀的物质的量增加更多,D项错误;答
案选B。
9.某兴趣小组进行下列实验:
①将0.1 mol·L-1 MgCl 溶液和0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到浊液
2
②取少量①中浊液,滴加0.1 mol·L-1 FeCl 溶液,出现红褐色沉淀
3
③将①中浊液过滤,取少量白色沉淀,滴加0.1 mol·L-1 FeCl 溶液,白色沉淀变为红褐色沉
3
淀④另取少量白色沉淀,滴加饱和NH Cl溶液,沉淀溶解
4
下列说法中不正确的是
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) (s) Mg2+(aq)+2OH-(aq)
2
C.实验②和③均能说明Fe(OH) 比Mg(OH) 难溶
⇌ 3 2
D.NH Cl溶液中的NH 可能是④中沉淀溶解的原因
4
【答案】C
【分析】将 的 溶液和 的 溶液等体积混合得到氢氧化镁悬
浊液和氯化钠以及剩余氢氧化钠的混合物,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:
。
【解析】将①中所得浊液氢氧化镁过滤,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:
,所得滤液中含少量 ,故A正确;①中浊液中存在氢氧化镁,
存在沉淀溶解平衡: ,故B正确;实验②中是因为剩余的氢氧
化钠和氯化铁之间反应生成氢氧化铁的缘故,不能说明 比 难溶,实验③
中氢氧化镁沉淀转化为红褐色的氢氧化铁沉淀,发生的反应为
,故C错误;氢氧化镁存在沉淀溶解
平衡: ,加氯化铵会和氢氧根离子之间反应,所以平衡正向移动
沉淀溶解,故D正确;故选C。
10.已知①相同温度下:K [Zn(OH) ]>K (ZnS),K (MgCO )>K [Mg(OH) ];②电离出
sp 2 sp sp 3 sp 2
S2-的能力:FeS>HS>CuS,则下列离子方程式错误的是
2
A.将FeS加入稀盐酸中:FeS+2H+=Fe2++H S↑
2
B.向CuSO 溶液中通HS气体:Cu2++H S=CuS↓+2H+
4 2 2
C.将ZnCl 溶液和NaS溶液混合:Zn2++S2-+2H O=Zn(OH) ↓+H S↑
2 2 2 2 2
D.向少量Mg(HCO ) 溶液中加入足量NaOH溶液:Mg2++2 +4OH-=Mg(OH) ↓+2
3 2 2
+2H O
2
【答案】C
【分析】在相同温度下,结合溶度积可知,溶度积越小,越难溶,溶液中的离子优先结合
生成难溶或更难溶的物质;结合电离出S2-的能力:FeS>HS>CuS,则结合S2-能力逐渐增
2
强,反应向结合S2-的能力强的方向移动,由此分析。
【解析】电离出S2-的能力为FeS>HS,H+更易结合S2-,则离子反应方程式为:
2
FeS+2H+═H S↑+Fe2+,故A不符合题意;由②电离出S2-的能力:HS>CuS可知,Cu2+更易
2 2
结合S2-,则铜离子和硫化氢反应生成硫化铜,离子反应方程式为:Cu2++H S═CuS↓+2H+,
2
故B不符合题意;相同温度下:K [Zn(OH) ]>K (ZnS),ZnS比 Zn(OH) 更难溶,锌离子
sp 2 sp 2和硫离子先结合生成硫化锌沉淀,则Zn2++ S2-+2H O═Zn(OH) ↓+H S↑不能发生,且ZnS不
2 2 2
溶于水,故C符合题意;相同温度下:K (MgCO )>K [Mg(OH) ]可知,Mg(OH) 更难溶,
sp 3 sp 2 2
少量碳酸氢镁的物质的量设为1mol,用去的氢氧化钠的物质的量为4mol,其中2mol和镁
离子反应生成氢氧化镁沉淀,2mol与碳酸氢根结合生成碳酸根离子,离子反应为Mg2++2
+4OH-=Mg(OH) ↓+2 +2H O,故D不符合题意;答案选C。
2 2
11.25℃时,用 溶液沉淀Ba2+、Pb2+、Ca2+三种金属离子(M2+),所需 最低浓度
的负对数值 与 关系如图所示,下列说法正确的是
A.
B.a点可表示 的饱和溶液,且
C.b点可表示 的不饱和溶液,且
D.向 浓度为 的废水中加入足量 粉末,会有 沉淀析出
【答案】D
【分析】根据负对数值 与 计算式可知,负对数只越高,
则对应离子浓度越低,图中直线代表对应硫酸盐的饱和溶液,直线上方离子浓度较低,代
表不饱和溶液,直线下方离子浓度较高,代表过饱和溶液。
【解析】由图可以看出,当 相同时, ,则形
成沉淀时 ,所以 ,故A
错误;
a点 ,所以 ,故B错误;假设b点的 对应图中饱
和溶液时的 ,此时b点对应的 小于饱和溶液的 ,则b点的
大于饱和溶液的 ,此时 ,因此b点代表过饱和溶液,
故C错误;由于 ,故向 浓度为 的废水中加入足
量 粉末,会有 沉淀析出,故D正确。故答案为D12.将AgCl分别加入盛有:①5mL水②6mL0.5 溶液③10mL0.2
溶液④5mL0.1 盐酸的烧杯中,均有固体剩余,各溶液中 从大到小的顺序排
列正确的是
A.①④③② B.②③④① C.④③②① D.①③②④
【答案】A
【分析】在AgCl饱和溶液中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl‒(aq),加入Cl‒平衡
逆向移动c(Ag+)会减小,加入Cl‒的浓度越大,c(Ag+)越小,即c(Ag+)与c(Cl‒)大小顺序相
反,据此分析。
【解析】①水中没有Cl‒,即5mL水对AgCl的沉淀溶解平衡没有抑制作用,①中c(Ag+)最
大;②6mL0.5mol/LNaCl溶液中含有Cl‒,且c(Cl‒)=0.5mol/L,对AgCl的沉淀溶解平衡有
抑制作用,则②中c(Ag+)小于①中c(Ag+);③10mL0.2mol/LCaCl 溶液中含有Cl‒,
2
c(Cl‒)=0.2mol/L×2=0.4mol/L,对AgCl的沉淀溶解平衡有抑制作用,则②中c(Ag+)小于③
中c(Ag+);④5mL0.1mol/L盐酸中含有Cl‒,且c(Cl‒)=0.1mol/L,对AgCl的沉淀溶解平衡
有抑制作用,则④中c(Ag+)大于③中c(Ag+);综上所述,各溶液中c(Ag+)从大到小的顺序
为①④③②,A项正确。答案选A。
13.硫化镉 是一种难溶于水的黄色颜料,在水溶液中存在如下溶解平衡:
,其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是
A.图中温度
B.图中各点对应的 的关系为:
C.向m点的溶液中加入少量 固体,溶液组成由m沿 线向p方向移动
D.温度降低时,q点的饱和溶液的组成由q沿 线向p方向移动
【答案】B
【解析】根据题干信息CdS(s) Cd2+(aq)+S2-(aq) 可知CdS在水中溶解过程是一个吸
热过程,升高温度平衡正向移动,故K =c(Cd2+)•c(S2-)增大,从图中可知T<T,A正确;
sp 1 2
图象中m、n、p点均为在温度T 下所测离子浓度,故K (m)=K (n)=K (p),B错误;m点
1 sp sp sp
达到沉淀溶解平衡,加入少量NaS固体,平衡逆向移动,c(S2-)增大,c(Cd2+)减小,溶液组
2
成由m沿mpn线向p方向移动,C正确;平衡CdS(s) Cd2++S2-正向吸热,温度降低时,q
点对应饱和溶液溶解度下降,说明溶液中c(S2-)和c(Cd2+)同时减小,q点的饱和溶液的组成
⇌由q沿qp线向p方向移动,D正确;故答案为B。
14.不同温度(T 和T)时,硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,已知硫酸钡在水
1 2
中溶解时吸收热量。下列说法正确的是
A.T>T
1 2
B.加入BaCl 固体,可使溶液由a点变到c点
2
C.c点时,在T、T 两个温度下均没有固体析出
1 2
D.图中c点对应的是T 时硫酸钡的过饱和溶液
1
【答案】D
【解析】硫酸钡在水中溶解时吸收热量,升高温度,BaSO 的溶度积常数增大。根据图象
4
可知温度:T>T,A错误;硫酸钡在溶液中存在着溶解平衡,a点在平衡曲线上,加入
2 1
BaCl 固体,会增大c(Ba2+),沉淀溶解平衡逆向移动,导致溶液中c( )降低,所以不能
2
使溶液由a点变到c点,B错误;在T 时c点表示Q>Ksp,溶液为过饱和溶液,有沉淀析
1 c
出;在T 时c点表示Q<Ksp,溶液不饱和,没有沉淀析出,C错误;根据图象可知:在
2 c
T 时c点表示Q>Ksp,所以此时的溶液为过饱和溶液,D正确;故合理选项是D。
1 c
15.一定温度下,AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)体系中,c(Ag+)和c(Cl−)的关系如图所示。下列
说法错误的是
⇌
A.a、b、c三点对应的K 相等
sp
B.d点的溶液为AgCl的不饱和溶液
C.AgCl在c点的溶解度比b点的大
D.AgCl溶于水形成的饱和溶液中,c(Ag+)=c(Cl−)
【答案】C【解析】由于K 仅仅是温度的函数,a、b、c三点均在溶解平衡曲线上,温度相同,故对
sp
应的K 相等,A正确;由图示可知,d点在溶解平衡曲线的下面,故d点的溶液为AgCl
sp
的不饱和溶液,B正确;c(Cl-)或c(Ag+)越大抑制AgCl的溶解程度越大,使其溶解度降低越
大,c点时c(Cl-)大,所以c点抑制AgCl的溶解程度大,即AgCl在c点的溶解度比b点的
小,C错误; AgCl溶于水产生溶解平衡:AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),故形成的饱和溶液
中c(Ag+)=c(Cl−),D正确;故答案为C。
16.常温下,Fe(OH) 和Cu(OH) 沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列有关说法正确的
3 2
是( )
A.K [Fe(OH)]>K [Cu(OH)]
sp 3 sp 2
B.a、b、c、d四点的K 不同
w
C.在Fe(OH) 饱和溶液中加入适量硝酸钾晶体可使a点变到b点
3
D.d点时的Cu(OH) 溶液为不饱和溶液
2
【答案】D
【解析】根据图示,b点c(Fe3+)与c点c(Cu2+)相等,而b点c(OH-)=10-12.7
mol·L-1,c点c(OH-)=10-9.6 mol·L-1,根据K [Fe(OH)]=c(Fe3+)·c3(OH-),
sp 3
K [Cu(OH)]=c(Cu2+)·c2(OH-),显然K [Fe(OH)]<K [Cu(OH)],A项错
sp 2 sp 3 sp 2
误;a、b、c、d四点的温度相同,K 相同,B项错误;在Fe(OH) 饱和溶液中加入适量
w 3
硝酸钾晶体,对Fe(OH) 的沉淀溶解平衡没有影响,C项错误;d点位于Cu(OH) 沉
3 2
淀溶解平衡曲线左方,为不饱和溶液,D项正确;故选D。
17.25 ℃时,K (FeS)=6.3×10-18,K (CuS)=1.3×10-36,K (ZnS)=1.3×10-24。
sp sp sp
下列有关说法中正确的是( )
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1.3×10-36 mol·L-1
C.向物质的量浓度相同的FeCl 、ZnCl 的混合液中加入少量NaS,只有FeS沉淀生成
2 2 2
D.ZnS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+Zn2+(aq)的平衡常数为1.0×1012
【答案】D
【解析】由于K (CuS)=1.3×10-36<K (ZnS)=1.6×10-24<K (FeS)=6.3×10-18,所以溶
sp sp sp
解度CuS<ZnS<FeS,故A错误;根据K (CuS)=1.3×10-36=c(Cu2+)c(S2-)可知,c
sp(Cu2+)= ××10-18 mol·L-1;故B错误;K (FeS)>K (ZnS),所以应首先生成
sp sp
ZnS沉淀,故C错误;K= = = =1.0×1012;故D正确;故选
D。
18.Ag SO 的溶解度随温度升高而增大,T℃时,Ag SO 在水中的沉淀溶解平衡曲线如图
2 4 2 4
所示,下列说法正确的是
A.a点与d点K 数值不相等
sp
B.a点溶液降低温度,则a点可沿虚线移动到c点
C.T℃,从曲线a点数据计算可知,K (Ag SO )=2.25×10−4
sp 2 4
D.向a点的悬浊液中加入NaSO 固体,溶液组成可能会由a向d方向移动
2 4
【答案】D
【解析】溶度积为温度函数,温度不变,溶度积不变,则T℃时,a点与d点K 数值相等,
sp
故A错误;由图可知,a点溶液中银离子浓度和硫酸根离子浓度相等,降低温度,硫酸银
的溶度积减小,会析出硫酸银,饱和溶液中银离子浓度是硫酸根离子的浓度的2倍, 则a
点不能沿虚线移动到c点,故B错误;由图可知,T℃时,a点溶液中银离子浓度和硫酸根
离子浓度相等,都为1. 5×10−2mol/L,则硫酸银的溶度积K (Ag SO )=( 1. 5×10−2)2× 1.
sp 2 4
5×10−2=3.37 5×10−5,故C错误;向a点的悬浊液中加入硫酸钠固体,溶液中硫酸根离子浓
度增大,温度不变,溶度积不变,则溶液中的银离子浓度减小,溶液组成可能会由a向d
方向移动,故D正确;故选D。
19.硫酸锶(SrSO )在水中的沉淀溶解平衡曲线如下(已知:0℃为273K)。下列说法正确的
4
是A.363K时, 随 的增大而增大
B.三个不同温度中,363K时 最小
C.283K时,图中a点对应的溶液是饱和溶液
D.313K时,图中a点对应的溶液比1mol/L的 溶液导电性强
【答案】B
【解析】Ksp只与温度有关,与浓度 无关,A错误; 已知Ksp=c(Sr2+)
,由题干信息可知,当 相同时,B错误;三个不同温度中,363K时c(Sr2+)浓度最
小,即 最小,B正确;由图像可知:a点在283K溶解平衡曲线的下方,属于不
饱和溶液,C错误;电解质溶液的导电能力与自由移动离子浓度成正比,313K时,图中a
点对应的溶液中自由移动的Sr2+和 比1mol/L的 溶液中自由移动离子H+和 的
浓度小得多,故后者导电性强,D错误;故答案为B。
20.完成下列问题。
(1)H C O 是一种二元弱酸,HC O 溶液中各粒子浓度在其总浓度中所占比值叫其分布系数,
2 2 4 2 2 4
常温下某浓度的HC O 溶液中各粒子分布系数随pH的变化如图所示,据此分析:该温度
2 2 4
下,HC O 的电离平衡常数K =___________,0.1mol/L的NaHC O 溶液中离子浓度从大
2 2 4 a2 2 4
到小排列的顺序为___________。
(2)已知p(Ag+)=-lgc(Ag+),p(X-)=-lgc(X-)。某温度下,AgBr、AgCl在水中的沉淀溶解平衡
曲线如图所示,a点的坐标为(5,5),b点的坐标为(7,7)。已知:K (AgCl)>K (AgBr),看
sp sp
图分析可知:①K (AgBr)=___________,向饱和AgCl溶液中加入NaCl固体,a点___________变到d点
sp
(填“能”或“不能”)。
②如果向AgBr的悬浊液中滴加1mol/LKCl溶液,原来的沉淀___________(填“能”或“不
能”)完全转化为AgCl,请从化学平衡常数角度解释原因___________。
【答案】(1)10-4.30 c(Na+)> c( )>(H+)> c( )>(OH-)
(2)1.0×10-14 能 不能 该转化反应的化学平衡常数等于AgBr和AgCl的K 之
sp
比,K值太小,不能完全转化
【解析】(1)该温度下,HC O 的电离平衡常数K = ,由图像可知,
2 2 4 a2
pH=4.30时,c( )=c( ),则K =c(H+)=10-4.30;0.1mol/LNaHC O 溶液的pH=4.5,
a2 2 4
说明 电离程度大于 水解程度,则c( )>c( ),溶液呈酸性且氢离子
的电离来自于水的电离、 的电离(H+)> c( ),故离子浓度从大到小排列的顺序为
c(Na+)> c( )>(H+)> c( )>(OH-);
(2)①由图可知,纵横坐标的乘积越大,K (AgX)越小,则a、d点在AgCl的沉淀溶解平
sp
衡曲线上,b点在AgBr沉淀溶解平衡曲线上;K (AgBr)= c(Ag+)×c(Br-)=1.0×10-7 mol·L-
sp
1×1.0×10-7 mol·L-1=1.0×10-14 mol2·L-2;向饱和AgCl溶液中加入NaCl固体,氯离子浓度
增大,p(X-)=-lgc(X-)减小,平衡逆向移动,银离子浓度减小,p(Ag+)=-lgc(Ag+)增大,故a
点能变到d点;②如果向AgBr的悬浊液中滴加1mol/LKCl溶液,该转化反应的化学平衡常
数等于AgBr和AgCl的K 之比,K值太小,不能完全转化,原来的沉淀不能完全转化为
sp
AgCl。