高二化学反应原理课时作业4：3.3.2 沉淀溶解平衡的应用

第2课时沉淀溶解平衡的应用
[经典基础题]
1.25℃时，已知下列三种金属硫化物的溶度积常数(K sp)分别为K sp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2；K sp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2；K sp(ZnS)＝1.6×10－24mol2·L－2。

下列关于常温时的有关叙述正确的是()
A.硫化锌、硫化铜、硫化亚铁的溶解度依次增大
B.将足量的ZnSO4晶体加入到0.1mol·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的浓度最大只能达到1.6×10－23mol·L－1
C.除去工业废水中含有的Cu2＋，可采用FeS固体作为沉淀剂
D.向饱和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中[Fe2＋]变大、[S2－]变小，但K sp(FeS)变大[答案] C
[解析]化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时，K sp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强，由K sp可知，常温下，CuS的溶解度最小，故A错；将足量的ZnSO4晶体加入到0.1mol·L－1的Na2S溶液中，S2－的浓度将减至非常小，而Zn2＋的浓度远远大于1.6×10－23mol·L－1；因CuS比FeS更难溶，FeS沉淀可转化为CuS沉淀；温度不变，K sp(FeS)不变。

2.已知K sp(AgCl)＝1.8×10－10mol2·L－2，K sp(AgI)＝1.0×10－16mol2·L－2。

下列说法错误的
是()
A.AgCl不溶于水，不能转化为AgI
B.在含有浓度均为0.001mol·L－1的Cl－、I－的溶液中缓慢加入AgNO3稀溶液，首先析出AgI 沉淀
C.AgI比AgCl更难溶于水，所以，AgCl可以转化为AgI
D.常温下，AgCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI，则NaI的浓度必须不低于1
1.8
×10－
11mol·L－1
[答案] A
[解析]组成结构相似的物质，溶度积越小，其溶解度越小，越易先形成沉淀，B项正确；溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现，所以A错、C对；AgCl溶液中[Ag＋]＝1.8×10－5mol·L－1。

要使AgI形成沉淀，则[Ag＋][I－]≥1.0×10－16mol2·L－2。

则[I
－]≥1.0×10－16
1.8×10－5
mol·L－1＝
1
1.8
×10－11mol·L－1，D正确。

3.已知：25℃时，K sp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12mol3·L－3，K sp(MgF2)＝7.42×10－11mol3·L－3。

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[Mg2＋]大
B.25℃时，Mg(OH)2的悬浊液加入少量的NH4Cl固体，[Mg2＋]增大
C.25℃时，Mg(OH)2固体在20mL0.01mol·L－1氨水中的K sp比在20mL0.01mol·L－1NH4Cl溶液中的K sp小
D.25℃时，在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化成为MgF2
[答案] B
[解析]A项，Mg(OH)2的溶度积小，故其电离的Mg2＋浓度要小一些，错；B项，NH＋4可以结合Mg(OH)2电离出的OH－离子，从而促使Mg(OH)2的电离平衡正向移动，[Mg2＋]增大，正确；C项，K sp仅与温度有关，错；D项，二者K sp接近，使用浓NaF溶液可以使Mg(OH)2转化成为MgF2，错。

4.已知几种难溶电解质的溶度积常数K sp(25℃)见下表：
A.由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小
B.将等体积的4×10－3mol·L－1的AgNO3溶液和4×10－3mol·L－1的K2CrO4溶液混合，有Ag2CrO4沉淀产生
C.向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到黄色AgBr悬浊液
D.向100mL0.1mol·L－1的Na2SO4溶液中加入1mL0.1mol·L－1的AgNO3溶液，有白色沉淀生
成
[答案] D
[解析]D项，混合溶液中c(Ag＋)＝0.1mol·L－1×
1mL
101mL≈0.001mol·L
－1，c2(Ag＋)c(SO2－4)＝
(0.001mol·L－1)2×0.1mol·L－1＝1×10－7mol3·L－3<1.4×10－5mol3·L－3，故不会产生沉淀。

5.自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。

下列分析正确的是()
A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B.原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性
C.CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2＋＋S2－===CuS↓
D.整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应
[答案] D
[解析]CuSO4与PbS反应可以生成CuS，所以CuS的溶解度小于PbS的，A错误；硫化物中硫的化合价为－2，均具有还原性，B错误；ZnS难溶于水，不能写成离子形式，C错误；铜的硫化物首先被氧化成CuSO4，然后硫酸铜与ZnS、PbS发生复分解反应生成更难溶的CuS，D正确。

6.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：
A.硫化物
B.硫酸盐
C.碳酸盐
D.以上沉淀剂均可
[答案] A
[解析]要将Pb2＋沉淀，就要形成溶解度更小的物质，由表中数据可知，PbS的溶解度最小，故沉淀剂最好为硫化物。

7.某溶液中含0.10mol·L－1Cd2＋和0.10mol·L－1Zn2＋。

为使Cd2＋形成CdS沉淀而与Zn2＋分离，S2－离子的浓度应控制在什么范围？[已知：K sp(CdS)＝3.6×10－29mol2·L－2，K sp(ZnS)＝1.6×10－24mol2·L－2]
[答案][S2－]在3.6×10－28～1.6×10－23mol·L－1之间可以使CdS沉淀而Zn2＋留在溶液中。

[解析]沉淀Cd2＋时所需S2－的最低浓度：
[S 2－]＝K sp
[Cd 2＋]＝3.6×10－290.10mol·L －1
＝3.6×10－28mol·L －1
不使ZnS 沉淀，S 2－的最高浓度： [S 2－]＝
K sp
[Zn 2＋]
＝1.6×10－240.10mol·L －1 ＝1.6×10－23mol·L －1。

8.已知：K sp (ZnS)＝1.6×10
－24
mol 2·L －
2，K sp (CuS)＝1.3×10
－36
mol 2·L －
2。

根据实验回答问题：
(1)在一支试管中加入2mL0.1mol·L －1
的ZnSO 4溶液，再滴加1mol·L －1
的Na 2S 溶液可观察到
的现象是____________。

(2)静置后倾去上层清液，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，然后向白色沉淀中滴加适量的0.1mol·L
－1
的CuSO 4溶液，振荡试管。

观察到的现象是______________。

(3)上述实验中反应的离子方程式是
①________________________________________________________________________。

②________________________________________________________________________。

(4)试用沉淀溶解平衡的原理分析解释(2)中实验现象的变化。

[答案] (1)有白色沉淀生成 (2)白色沉淀变为黑色沉淀 (3)①Zn 2＋
＋S 2－
===ZnS ↓ ②ZnS(s)＋Cu 2＋
===CuS(s)＋Zn 2＋
(4)第一次生成的白色沉淀为ZnS ，在水中建立了沉淀溶解平衡：ZnS(s)Zn 2＋(aq)＋S 2－
(aq)
K sp ＝1.6×10
－24
mol 2·L －
2，此时Q ＝K sp (ZnS)。

加入CuSO 4溶液后，Cu 2＋
、S 2－
的浓度商Q 大
于K sp (CuS)；[K sp (CuS)＝1.3×10
－36
mol 2·L －
2]；故Cu 2＋
、S 2－
结合生成CuS 沉淀，即ZnS 白色
沉淀转化为溶度积更小的CuS 黑色沉淀。

9.在Cl －
和CrO 2－
4离子浓度都是0.100mol·
L －1
的混合溶液中逐滴加入AgNO 3溶液(忽略体积改
变)时，问AgCl 和Ag 2CrO 4哪一种先沉淀？当Ag 2CrO 4开始沉淀时，溶液中Cl －
离子浓度是多少？
已知：K sp (AgCl)＝1.56×10－10
mol 2·L －
2
K sp (Ag 2CrO 4)＝9.0×10
－12
mol 3·L －
3。

[答案] AgCl 先沉淀；当Ag 2CrO 4开始沉淀时，溶液中Cl －
离子浓度是1.64×10－
5mol·L －
1 [解析] AgCl 开始沉淀所需[Ag ＋]为 [Ag ＋]＝K sp
(AgCl )[Cl －]
＝1.56×10－100.100mol·L －1
＝1.56×10－9mol·L －1
Ag 2CrO 4开始沉淀所需[Ag ＋]为 [Ag ＋]＝
K sp (Ag 2CrO 4)
[CrO 2－4
]＝9.0×10－12
0.100
mol·L －1
≈9.5×10－6mol·L －1 因此，AgCl 先沉淀。

当Ag 2CrO 4开始沉淀时：[Ag ＋]＝9.5×10－6mol·L －1 此时，[Cl －]＝K sp (AgCl )[Ag ＋]＝1.56×10－109.5×10－6mol·L
－1 ≈1.64×10－5mol·L －1。

[能力提升题]
10.蛇纹石可以看作由MgO 、Fe 2O 3、Al 2O 3、SiO 2组成。

由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下：
(1)蛇纹石加盐酸溶解后，溶液里除了Mg 2＋
外，还含有的金属离子是________。

(2)进行Ⅱ操作时，控制溶液pH ＝7～8。

有关氢氧化物沉淀的pH 见下表：
Ca(OH)22 [答案] (1)Fe 3＋
、Al 3＋
(2)Al(OH)3 Mg(OH)2
11.已知氨水与醋酸的电离程度在同温同浓度下相等，溶有一定量氨的氯化铵溶液呈碱性。

现
向少量的Mg(OH)2悬浊液中，加入适量的饱和氯化铵溶液，固体完全溶解。

甲同学的解释是：Mg(OH)2(s)Mg2＋＋2OH－①
NH＋4＋H2O NH3·H2O＋H＋②
由于NH＋4水解显酸性，H＋与OH－反应生成水，导致反应①的平衡右移，沉淀溶解；乙同学的解释是：
Mg(OH)2(s)Mg2＋＋2OH－③
NH＋4＋OH－NH3·H2O④
由于NH4Cl电离出的NH＋4与Mg(OH)2电离出的OH－结合，生成了弱电解质NH3·H2O，导致反应③的平衡右移，Mg(OH)2沉淀溶解。

(1)丙同学不能肯定哪位同学的解释合理，于是选用下列一种试剂，来证明甲、乙两位同学的解释只有一种正确，他选用的试剂是________(填字母序号)。

A.NH4NO3
B.CH3COONH4
C.Na2CO3
D.NH3·H2O
(2)请你说明丙同学作出该选择的理由________________________________________
________________________________________________________________________。

(3)丙同学将所选试剂滴入Mg(OH)2的悬浊液中，Mg(OH)2溶解；由此推知，甲和乙哪位同学的解释更合理？________(填“甲”或“乙”)；NH4Cl饱和溶液使Mg(OH)2悬浊液溶解的离子方程式是______________________________________________________________
________________________________________________________________________。

[答案](1)B(2)CH3COONH4溶液呈中性；滴入Mg(OH)2悬浊液，若Mg(OH)2不溶，则甲同学解释正确
(3)乙Mg(OH)2＋2NH＋4Mg2＋＋2NH3·H2O
[解析]甲乙解释的区别在于，甲认为是NH＋4的水解导致Mg(OH)2沉淀溶解，乙认为是由于NH＋4被电离出来，导致Mg(OH)2沉淀溶解。

由于任何盐在溶液中都能够发生电离，所以只要找出一种NH＋4的盐溶液，其中NH＋4不发生水解，或其水解可以被抵消，即可鉴别出。

由一水合氨和醋酸的电离程度在同温同浓度下相等，可知由CH3COONH4电离出的NH＋4可以认为是不发生水解，当将CH3COONH4加入Mg(OH)2悬浊液中，若乙的解释对，则Mg(OH)2应该溶解，若甲的解释对，Mg(OH)2不溶解。

12.已知在25℃的水溶液中，AgX、AgY、AgZ均难溶于水，但存在溶解平衡。

当达到平衡时，溶液中离子浓度的乘积是一个常数(此常数用K sp表示，K sp和水的K W相似)。

如：AgX(s)Ag ＋(aq)＋X－(aq)
K sp(AgX)＝[Ag＋][X－]＝1.8×10－10mol2·L－2
AgY(s)Ag＋(aq)＋Y－(aq)
K sp(AgY)＝[Ag＋][Y－]＝1.0×10－12mol2·L－2
AgZ(s)Ag＋(aq)＋Z－(aq)
K sp(AgZ)＝[Ag＋][Z－]＝8.7×10－17mol2·L－2
(1)根据以上信息，判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度的大小顺序为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体，则[Y－]________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)在25℃时，若取0.188g的AgY(相对分子质量188)固体放入100mL水中(忽略溶液体积的变化)，则溶液中Y－的物质的量浓度为________。

(4)由上述K sp判断，在上述(3)的体系中，能否实现AgY向AgZ的转化，并简述理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

[答案](1)S(AgX)＞S(AgY)＞S(AgZ)(2)减小
(3)1.0×10－6mol·L－1(4)能，因为K sp(AgY)＝1.0×10－12mol2·L－2＞K sp(AgZ)＝8.7×
10－17mol2·L－2
[解析](2)由于AgY比AgX更难溶，则向AgY的饱和溶液中加入AgX固体，发生沉淀的转化：AgX(s)＋Y－(aq)AgY(s)＋X－(aq)，则[Y－]减小。

(3)25℃时，AgY的K sp＝1.0×10－12mol2·L－2，即溶液达到饱和时，[Ag＋]＝[Y－]＝1.0×10－6mol·L－1，而将0.188gAgY溶于100mL水中，形成的为饱和溶液(溶质还有未溶解的)，则[Y－]＝1.0×10－6mol·L－1。

(4)由于K sp(AgZ)＜K sp(AgY)，可以实现AgY向AgZ的转化。

13.水体中重金属铅的污染问题备受关注。

水溶液中铅的存在形态主要有Pb2＋、Pb(OH)＋、Pb(OH)2、Pb(OH)－3、Pb(OH)2－4，各形态的浓度分数(α)随pH变化的关系如下图所示：
[1表示Pb 2＋
，2表示Pb(OH)＋
，3表示Pb(OH)2,4表示Pb(OH)－
3，5表示Pb(OH)2－
4]
(1)Pb(NO 3)2溶液中，[NO －
3]
[Pb 2＋]________2(填“＞”、“＝”或“＜”)；往该溶液中滴入氯化铵
溶液后，[NO －
3]
[Pb 2＋]增大，可能的原因是_________________________________________。

(2)往Pb(NO 3)2溶液中滴入稀NaOH 溶液，pH ＝8时溶液中存在的阳离子(Na ＋
除外)有________，由pH ＝8到pH ＝9时主要反应的离子方程式为_____________________。

(3)某课题小组制备了一种新型脱铅剂，能有效去除水中的微量铅，实验结果如下表：
离子
Pb 2＋
Ca 2＋
Fe 3＋
Mn 2＋
Cl －
处理前浓度/mg·L －
1 0.100 29.8 0.120 0.087 51.9 处理后浓度/mg·L －1
0.004
22.6
0.040
0.053
49.8
上是
________________________________________________________________________。

(4)如果该脱铅剂(用EH 表示)脱铅过程中主要发生的反应为2EH(s)＋Pb 2＋
E 2Pb(s)＋2H ＋
，
则脱铅的最合适pH 范围为________(填字母编号)。

A.3～4B.6～7C.8～9D.10～12
[答案] (1)＞ Pb 2＋
与Cl －
反应，Pb 2＋
浓度减小 (2)Pb 2＋
、Pb(OH)＋
、H ＋
Pb(OH)＋
＋OH －
=== Pb(OH)2 (3)Fe 3＋
(4)B
[解析] (1)由表中数据知溶液中的
Pb 2＋会发生水解，故
[NO －3]
[Pb 2＋]
＞2；加入NH 4Cl 溶液后，pH 减小，由图中可看出[Pb 2＋]应增大，但题中说明
[NO －3]
[Pb 2＋]
变大，只可能是Cl －与Pb 2＋发生了反
应。

该反应实际为Pb2＋＋2Cl－===PbCl2。

(2)由图中数据，知pH＝8时，Pb的存在形式有Pb2＋、Pb(OH)＋和Pb(OH)2，其中Pb2＋、Pb(OH)＋为阳离子，又溶液中必有H＋。

而由表中数据，pH＝8时，溶液中Pb的主要存在形式为Pb(OH)＋，而pH＝9时，溶液中Pb的主要存在形式为Pb(OH)2，因此，pH由8到9时，发生的主要反应为Pb(OH)＋＋OH－===Pb(OH)2。

(3)依照去除的百分率，可看出去除Fe3＋的效果最好(不必精确计算，估算即可)。

(4)要使Pb以Pb2＋形式存在，需要保持较低的pH，而又由于脱除反应生成H＋，pH太小会使反应难于正向进行，因此，应在保证Pb2＋的浓度的条件下，选择尽量高的pH，结合图表，pH应在6～7之间。