第2课时 沉淀溶解平衡的应用
题组一 沉淀的生成与溶解
1．要使工业废水中的重金属Pb2＋沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋与这些离子形成的化合物的溶解度如下：
化合物 PbSO4 PbCO3 PbS
溶解度/g 1.03×10－4 1.81×10－7 1.84×10－14
由上述数据可知，选用的沉淀剂最好为( )
A．硫化物 B．硫酸盐
C．碳酸盐 D．以上沉淀剂均可
2．向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化)，下列数值变小的是( )
A．c(CO) B．c(Mg2＋)
C．c(H＋) D．Ksp(MgCO3)
3．已知在pH为4～5的环境中，Cu2＋、Fe2＋几乎不水解，而Fe3＋几乎完全水解。工业上制CuCl2溶液是将浓盐酸用蒸气加热到80 ℃左右，再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法可行的是( )
A．向溶液中通入Cl2，再加入纯净的CuO粉末调节pH为4～5
B．向溶液中通入H2S使Fe2＋沉淀
C．向溶液中通入Cl2，再通入NH3，调节pH为4～5
D．加入纯Cu将Fe2＋还原为Fe
4．实验室测定水体中氯离子的含量时常使用AgNO3溶液滴定法，已知在25 ℃时几种银盐的Ksp和颜色如下表：
难溶盐 AgCl AgBr AgI Ag2CrO4 Ag2CO3
Ksp 1.8×10－10 5.4×10－13 8.5×10－17 2.0×10－12 8.1×10－12
颜色 白色 淡黄色 黄色 砖红色 白色
可用作滴定Cl－指示剂的是( )
A．K2CrO4 B．Na2CO3
C．NaBr D．NaI
题组二 沉淀的转化
5．某小组研究沉淀之间的转化，实验设计如下(已知：AgCl为白色固体，AgI为黄色固体)：
下列分析不正确的是( )
A．浊液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)
B．实验①和②说明Ag＋(aq)与Cl－(aq)的反应是有限度的
C．实验③中颜色变化说明AgCl转化为AgI
D．实验①和③可以证明AgI比AgCl更难溶
6．已知：Ksp(CuS)＝1.3×10－36，Ksp(MnS)＝2.6×10－13。工业生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2＋：Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列说法错误的是( )
A．反应达平衡后，继续加入MnS，废水中Cu2＋的去除率增加
B．该反应可将工业废水中的Cu2＋沉淀完全
C．向平衡体系中加入少量CuSO4固体后，c(Mn2＋)变大
D．该反应的平衡常数K＝2.0×1023
7．已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确的是( )
A．25 ℃时，饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大
B．25 ℃时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，c(Mg2＋)增大
C．25 ℃时，Mg(OH)2固体在20 mL 0.01 mol·L－1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl溶液中的Ksp小
D．25 ℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2
8．工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去[已知：Ksp(CaCO3)＝1×10－10，Ksp(CaSO4)＝9×10－6]，下列说法错误的是( )
A．升高温度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH－)均会增大
B．沉淀转化的离子方程式为CO(aq)＋CaSO4(s)CaCO3(s)＋SO(aq)
C．该条件下，CaCO3溶解度约为1×10－3 g
D．CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，＝9×104
9．可溶性钡盐有毒，医院中常用无毒硫酸钡作为内服“钡餐”造影剂。医院抢救钡离子中毒者时，除催吐外，还需要向中毒者胃中灌入硫酸钠溶液。已知：某温度下，Ksp(BaCO3)＝5.1×
10－9；Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10。下列推断正确的是( )
A．不用碳酸钡作为内服造影剂，是因为碳酸钡比硫酸钡更难溶
B．可以用0.36 mol·L－1的Na2SO4溶液给钡离子中毒者洗胃
C．抢救钡离子中毒者时，若没有硫酸钠也可以用碳酸钠溶液代替
D．误饮c(Ba2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的溶液时，会引起钡离子中毒
10．在AgCl悬浊液中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。已知常温下，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10。下列叙述正确的是( )
A．常温下，AgCl悬浊液中c(Cl－)≈1.34×10－5 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沉淀，说明Ksp(AgCl)＜Ksp(AgBr)
D．常温下，将0.001 mol·L－1 AgNO3溶液与0.001 mol·L－1 KCl溶液等体积混合，无沉淀析出
11.不同温度(T1和T2)时，硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是( )
A．T1＞T2
B．加入BaCl2固体，可使溶液由a点变到c点
C．c点时，在T1、T2两个温度下均有固体析出
D．a点和b点的Ksp相等
12．氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)是重要的化工原料，可用作反应的催化剂、消毒剂等。由孔雀石[主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量FeCO3、SiO2]制备氯化铜晶体的方案如下：
下列有关说法不正确的是( )
A．酸溶时适当升高温度并不断搅拌，有利于提高铜的浸取率
B．滤渣Ⅰ为SiO2
C．常温下，已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，欲使调pH后溶液中c(Fe3＋)≤4.0×10－5 mol·
L－1，必须控制溶液pH≥3
D．在坩埚中加热CuCl2·xH2O晶体可得到纯净的无水CuCl2
13．工业上制取CuCl2的生产流程如下：
请结合下表数据，回答问题：
物质 Fe(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)3
溶度积(25 ℃) 8.0×10－16 2.2×10－20 4.0×10－38
完全沉淀时的pH范围 ≥9.6 ≥6.4 3～4
(1)在溶液A中加入NaClO的目的是_________________________________________。
(2)在溶液B中加入CuO的作用是___________________________________________。
(3)操作a的目的是________________________________________________________。
(4)在Cu(OH)2中加入盐酸使Cu(OH)2转化为CuCl2，采用稍过量盐酸和低温蒸干的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．(2022·湖北黄石高二检测)废弃电池随意丢弃会对土壤或水产生污染，电池中含有的重金属离子对植物生长有毒害作用，摄入人体还会伤害人的脑细胞、神经、肝、肾、骨骼等。某同学查阅资料得知一些难溶物常温下的溶度积常数如表：
物质 FeS CuS(黑色) MnS(红色) PbS HgS ZnS
Ksp 6.3×10－18 1.3×10－35 2.5×10－13 3.4×10－28 6.4×10－33 1.6×10－24
物质 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 Pb(OH)2 Zn(OH)2 －
Ksp 2.6×10－39 3.2×10－34 4.5×10－13 1.0×10－16 1.2×10－17 －
(1)该同学在含有相同浓度Mn2＋和Cu2＋的溶液中滴加Na2S的稀溶液，观察到先出现的沉淀颜色是________，该实验说明在相同条件下Ksp越小，物质的溶解度_________(填“越大”或“越小”)。
(2)已知室温下铁离子开始沉淀的pH为1.0，则此溶液中Fe3＋的物质的量浓度为________，若溶液中含有与Fe3＋等浓度的Al3＋，调节pH使Fe3＋沉淀完全时，其中________(填“含有”或“不含有”)Al(OH)3沉淀。
(3)某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋杂质，利用沉淀转化原理最适宜加入过量的________(填字母)。
A．FeS B．Fe2O3
C．Na2S D．ZnO
写出加入该试剂除去Pb2＋时发生反应的离子方程式：__________________________。
(4)由FeCl3·6H2O晶体得到纯的无水FeCl3，需要进行的操作是__________________。
15．软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如图：
已知：部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表
金属阳离子 Fe3＋ Al3＋ Mn2＋ Mg2＋
完全沉淀时的pH 3.2 5.2 10.4 12.4
(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为_________________________。
(2)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为__________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填字母)。
a．CaO b．MgO
c．Al2O3 d．氨水
(3)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2＋的离子方程式：____________________________________________________________，该反应的平衡常数为________(结果保留一位小数)(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10－3；CaF2的Ksp＝1.5×10－10；MgF2的Ksp＝7.4×10－11)。
(4)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是_______________
____________________________________________________________(用离子方程式表示)。
第2课时 沉淀溶解平衡的应用
1．A 2.A 3.A
4．A [测定水体中的Cl－，选用AgNO3溶液滴定，当Cl－消耗完后，Ag＋应与指示剂反应，生成一种有色的沉淀，则选择的指示剂的阴离子应在Cl－后面沉淀，显然不能选择NaBr和NaI，另外Ag2CO3为白色沉淀，无法与AgCl沉淀区分开来，故只能选择K2CrO4。当Ag＋浓度相同时，Cl－在CrO之前沉淀，设两者达到沉淀溶解平衡时，溶液中c(Ag＋)分别为x mol·
L－1和y mol·L－1，AgCl：x2＝1.8×10－10，x≈1.34×10－5 ；Ag2CrO4：＝2.0×10－12，y≈1.59×
10－4，由此可知CrO沉淀时需要的Ag＋浓度更大。]
5．B
6．A [达到平衡后，增加MnS的使用量，平衡不移动，废水中Cu2＋的去除率不改变，故A错误；利用此反应可将工业废水中的Cu2＋沉淀完全，故B项正确；c(Cu2＋)增大，平衡正向移动，所以c(Mn2＋)变大，故C正确；该反应的平衡常数K＝＝＝2.0×1023，故D正确。]
7．B [A项，Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀，Ksp[Mg(OH)2]
10．A [AgCl的溶度积Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝1.8×10－10，则AgCl悬浊液中c(Cl－)＝c(Ag＋)≈1.34×10－5 mol·L－1，A正确；温度不变，Ksp(AgCl)不变，B错误；向AgCl悬浊液中加入少量NaBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，说明AgBr的溶解度小于AgCl，则有Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)，C错误；0.001 mol·L－1 AgNO3溶液与0.001 mol·L－1 KCl溶液等体积混合，此时离子积Q＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝0.000 52＝2.5×10－7＞Ksp(AgCl)，故可以生成AgCl沉淀，D错误。]
11．D [因为硫酸钡在水中溶解时吸收热量，则温度升高硫酸钡的Ksp增大，T2时硫酸钡的Ksp大于T1时硫酸钡的Ksp，故T2＞T1，A错误；硫酸钡溶液中存在着沉淀溶解平衡，a点在平衡曲线上，加入BaCl2固体，c(Ba2＋)增大，平衡左移，c(SO)应降低，所以不能使溶液由a点变到c点，B错误；在T1时c点溶液的Q＞Ksp，有沉淀析出，在T2时c点溶液的Q＜Ksp，没有沉淀析出，C错误；温度不变，Ksp不变，同一温度下，在曲线上的任意一点Ksp都相等，D正确。]
12．D
13．(1)将Fe2＋氧化为Fe3＋，使后续分离更加完全 (2)调节溶液的pH为3～4，使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀 (3)洗涤Cu(OH)2表面的可溶性杂质 (4)抑制Cu2＋的水解
14．(1)黑色 越小 (2)2.6 mol·L－1 含有 (3)A FeS(s)＋Pb2＋(aq)Fe2＋(aq)＋PbS(s)
(4)在HCl气流中加热
解析 (1)由于Ksp(MnS)>Ksp(CuS)，所以CuS更难溶，在含有相同浓度的Mn2＋和Cu2＋的溶液中滴加Na2S的稀溶液，优先析出CuS沉淀，为黑色沉淀。
(2)室温下铁离子开始沉淀的pH为1.0，则溶液中c(OH－)＝10－13 mol·L－1，此溶液中Fe3＋的物质的量浓度为c(Fe3＋)＝＝ mol·L－1＝2.6 mol·L－1，调节pH使Fe3＋沉淀完全时，认为溶液中c(Fe3＋)<10－5 mol·L－1，此时溶液中c3(OH－)＝＝＝2.6×10－34，此时c(Al3＋)·c3(OH－)＝2.6×2.6×10－34＝6.76×10－34>Ksp[Al(OH)3]，所以含有Al(OH)3沉淀。
(3)加入试剂应足量，为避免引入新的杂质，且要使三种离子生成沉淀，最好选择难溶于水的FeS，使它们转化为更难溶解的金属硫化物沉淀，同时可避免引入新的杂质，FeS除去Pb2＋时发生反应的离子方程式为FeS(s)＋Pb2＋(aq)Fe2＋(aq)＋PbS(s)。
(4)在空气中直接加热FeCl3·6H2O晶体得不到纯的无水FeCl3，原因是在空气中直接加热FeCl3·6H2O晶体会发生水解生成氢氧化铁和HCl，为了抑制其水解应该在干燥的HCl气流中加热脱水。
15．(1)MnO2＋SO2===SO＋Mn2＋
(2)Al(OH)3、Fe(OH)3 ab
(3)MnF2(s)＋Mg2＋(aq)Mn2＋(aq)＋MgF2(s) 7.2×107
(4)Mn2＋＋2H2OMn(OH)2＋2H＋
解析 (1)SO2将MnO2还原为MnSO4，故“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为MnO2＋SO2===SO＋Mn2＋。(2)调节pH至5～6，由氢氧化物完全沉淀的pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣1为Fe(OH)3、Al(OH)3，除杂过程中不能引入新杂质，所以可加氧化钙或氧化镁调节溶液的pH。(3)氟化锰是难溶物，书写离子方程式用化学式形式，反应的离子方程式是MnF2(s)＋Mg2＋(aq)Mn2＋(aq)＋MgF2(s)；K＝＝＝＝≈7.2×107。(4)MnSO4是强酸弱碱盐，水解使溶液呈酸性，离子方程式为Mn2＋＋2H2OMn(OH)2＋2H＋。
