3.4.1 沉淀溶解平衡与溶度积

3.4.1沉淀溶解平衡与溶度积
1．在AgCl饱和溶液中尚有AgCl固体存在，当向溶液中加入0.1 mol·L－1的盐酸时，下列说法正确的是()
A．AgCl沉淀溶解平衡正向移动
B．AgCl的溶解度增大
C．溶液中c(Ag＋)增大
D．溶液中c(Cl－)增大
2．下列有关溶度积常数(K sp)的说法正确的是()
A．常温下，向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体，BaCO3的K sp减小
B．溶度积常数(K sp)只受温度影响，温度升高K sp减小
C．溶度积常数(K sp)只受温度影响，温度升高K sp增大
D．常温下，向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体，Mg(OH)2的K sp不变
3．下列说法不正确的是()
A．K sp只与难溶电解质的性质和温度有关
B．由于K sp(ZnS)>K sp(CuS)，所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀
C．其他条件不变，离子浓度改变时，K sp不变
D．两种难溶电解质作比较时，K sp小的，溶解度一定小
4．要使工业废水中的重金属离子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：
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
5．在一定温度下，Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡：Mg(OH)2(s)2＋(aq)＋2OH －(aq)，若使固体Mg(OH)
的量减少，而且c(Mg2＋)不变，可采取的措施是()
2
A．加MgCl2B．加H2O
C．加NaOH D．加HCl
6．已知：25 ℃时，K sp(Mg(OH)2)＝5.61×10－12，K sp(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，在Mg(OH)2悬浊液中加入少量的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K sp比在20 mL 0.01 mol·L－1 NH4Cl 溶液中的K sp小
D．25 ℃时，在Mg(OH)2悬浊液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能转化为MgF2
7．某温度时，Ag2SO4在水溶液中的溶解平衡曲线如图所示，下列说法不正确的是()
A．b点对应的K sp(Ag2SO4)等于c点对应的K sp(Ag2SO4)
B．采取蒸发溶剂的方法可以使a点对应的溶液变为b点对应的溶液
C．该温度下，K sp(Ag2SO4)＝1.6×10－5
D．0.02 mol·L－1的AgNO3溶液与0.2 mol·L－1的Na2SO4溶液等体积混合不会生成沉淀8．(1)对于Ag2S(s)＋(aq)＋S2－(aq)，其K sp的表达式为____________________________。

(2)下列说法中不正确的是________。

A．用稀盐酸洗涤AgCl沉淀比用水洗涤损耗AgCl少
B．一般地，物质的溶解度随温度的升高而增加，故物质的溶解大多是吸热的
C．对于Al(OH)3(s)(OH)3(aq)3＋＋3OH－，前者为溶解平衡，后者为电离平衡D．除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用CO2－3好，说明Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的大E．沉淀反应中常加过量的沉淀剂，其目的是使沉淀更完全
(3)如何除去Mg(OH)2中混有的Ca(OH)2？__________________________________________。

9．以硫铁矿为原料生产硫酸所得的酸性废水中砷元素含量极高，为控制砷的排放，采用化学沉降法处理含砷废水，相关数据如下表：
回答以下问题：
(1)该硫酸工厂排放的废水中硫酸的物质的量浓度c(H2SO4)＝________mol·L－1。

(2)写出难溶物Ca3(AsO4)2的K sp表达式：
K sp[Ca3(AsO4)2]＝________。

若混合液中Al3＋、Fe3＋的浓度均为1.0×10－4 mol·L－1时，________先沉淀。

(3)在处理含砷废水时采用分段式，先向废水中投入生石灰调节pH到2，再投入生石灰将pH 调节到8左右使五价砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。

①将pH调节到2时废水中有大量沉淀产生，沉淀主要成分的化学式为________。

②Ca3(AsO4)2在pH调节到8左右才开始沉淀的原因为
________________________________________________________________________。

10．(2016·北京高二月考)下列现象不能用沉淀溶解平衡移动原理解释的是()
A．相同温度下，AgCl在水中的溶解度大于在氯化钠溶液中的溶解度
B．浓FeCl3溶液滴入沸水中继续加热形成红褐色透明液体
C．自然界地表层原生铜矿变成CuSO4溶液向下层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)
D．加入少量AgCl固体可以除去氯化钠溶液中的少量硫化钠杂质
11．(2016·厦门质检)25 ℃时，三种难溶银盐的K sp与颜色如下表，下列说法正确的是()
A．AgCl、Ag2CrO4、AgI饱和溶液中c(Ag＋)依次减小
B．Ag2CrO4饱和溶液中c(Ag＋)约为1.0×10－6 mol·L－1
C．向AgCl悬浊液中加入足量KI溶液，沉淀将由白色转化为黄色
D．向等浓度的KCl与K2CrO4的混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，将生成砖红色沉淀12．25 ℃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)＝6.3×10－18；K sp(CuS)＝1.3×10－36；K sp(ZnS)＝1.6×10－24。

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0.1 mol·L－1的Na2S溶液中，Zn2＋的浓度最大只能达到1.6×10－23 mol·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c(Fe2＋)变大、c(S2－)变小，但K sp(FeS)变大
13．(2016·邯郸摸底)硫酸镁在医疗上具有镇静、抗挛等功效。

以菱镁矿(主要成分是MgCO3)为主要原料制备硫酸镁的方法如下：
(1)步骤②中发生反应的离子方程式为_____________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)步骤④中调节pH＝6.0～6.5的目的是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)步骤⑤的操作为______________________________________________________________。

(4)已知酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如下表所示：
25 ℃时，向Mg(OH)2的饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液所呈现的颜色为________。

25 ℃时，K sp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12。

14．金属氢氧化物在酸中溶解度不同，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。

难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度S/mol·L－1如图。

(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为________。

A．<1 B．4左右C．>6
(3)在Ni(OH)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：
某工业废水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，最适宜向此工业废水中加入过量的________除去它们(选择序号)。

A．NaOH B．FeS C．Na2S
参考答案
1．D
解析加入盐酸后，c(Cl－)增大，使沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移动，溶液中c(Ag＋)降低，AgCl的溶解度减小，故A、B、C均错误；根据勒夏特列原理可推知，加入盐酸后溶液中c(Cl－)增大。

2．D
解析温度不变，溶度积常数不变，故A项错误；大多数难溶物的K sp随温度升高而增大，但也有少数物质相反，如Ca(OH)2，故B、C均错误。

3．D
解析相同温度下不同的难溶电解质，溶度积不同，这是由物质本身的性质决定的，对同一难溶电解质来说，温度不同K sp不同，K sp不受其他因素的影响。

4．A
解析PbSO4、PbCO3、PbS中，PbS的溶解度最小，因此最好选用硫化物将工业废水中的Pb2＋转化为PbS沉淀来除去。

5．B
解析无论加入多少水，只要Mg(OH)2固体没有完全溶解时，水溶液一定为饱和溶液，c(Mg2＋)不变。

6．B
解析A项，Mg(OH)2和MgF2两者阴、阳离子个数比相同，但Mg(OH)2的K sp小，c(Mg2＋)也小；B项，NH＋4水解显酸性，消耗OH－，使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移动，c(Mg2＋)增大；C项，K sp只受温度影响，故两者的K sp是相等的；D项，只要c(Mg2＋)·c2(F－)>K sp(MgF2)，Mg(OH)2就会转化为MgF2。

7．B
解析温度恒定时，曲线上任意点的K sp都相等，A项正确；a点对应Ag2SO4的不饱和溶液，但蒸发可以使溶液中的c(Ag＋)、c(SO2－4)都变大，故不能实现由a点对应的溶液变到b点对应的溶液，B项错误；由Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线可知：K sp(Ag2SO4)＝c2(Ag
＋)·c(SO2－4)＝(1×10－2)2×16×10－2＝1.6×10－5，C项正确；0.02 mol·L－1的AgNO3溶液与0.2 mol·L－1的Na2SO4溶液等体积混合后，溶液中c2(Ag＋)·c(SO2－4)＝0.012×0.1＝1×10－5＜K sp，所以混合液不会有沉淀生成，D项正确。

8．(1)K sp＝c2(Ag＋)·c(S2－)(2)D(3)加足量MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，洗涤即得纯净的Mg(OH)2
解析(1)由溶度积常数的概念直接写出。

(2)A.Cl－抑制AgCl溶解，正确；B.物质的溶解大多是吸热的，正确；C项正确；D.除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用CO2－3好，是因为Mg(OH)2的K sp更小，剩余的Mg2＋更少，错误；E项正确。

(3)根据沉淀的转化原理，向其中加Mg2＋即可。

9．(1)0.29(2)c3(Ca2＋)·c2(AsO3－4)Fe3＋
(3)①CaSO4②H3AsO4是弱酸，当溶液中pH调节到8左右时，酸碱反应，使溶液中AsO3－4浓度增大，至Q c>K sp，Ca3(AsO4)2开始沉淀
解析(1)H2SO4的浓度为28.42 g·L－1，转化为物质的量浓度为c＝n
V＝
28.42 g·L－1
98 g·mol－1
＝
0.29 mol·L－1。

(2)K sp的表达式为离子浓度幂的乘积。

K sp小的物质先生成沉淀，所以Fe3＋先沉淀。

(3)①当Ca2＋浓度增大时，Ca2＋与SO2－4可生成CaSO4沉淀。

②酸与碱发生中和反应，c(AsO3－4)增大，当Ca2＋与AsO3－4浓度幂的乘积达到Ca3(AsO4)2的K sp时，开始沉淀。

10．B
解析B项为胶体的形成，该过程与沉淀溶解平衡无关。

11．C
解析AgCl饱和溶液中c(Ag＋)＝ 1.8×10－10mol·L－1＝ 1.8×10－5mol·L－1，Ag2CrO4饱
和溶液中c(Ag＋)＝3
2×1.0×10－12mol·L－1＝
3
2×10－4 mol·L－1，故A、B、D均错误；溶
解度小的沉淀可转化为溶解度更小的沉淀，所以向AgCl悬浊液中加入足量KI溶液，会有黄色沉淀产生，C正确。

12．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ZnSO 4晶体加入到0.1 mol·L －1的Na 2S 溶液中，c (S 2－)将减至非常小，而Zn 2＋的浓度远远大于1.6×10－23 mol·L －1，故B 错；因CuS 比FeS 更难溶，FeS 沉淀可转化为CuS 沉淀，故C 正确；温度不变，K sp (FeS)不变，故D 错。

13．(1)2NH ＋
4＋MgO=====△
Mg 2＋
＋2NH 3↑＋H 2O
(2)抑制Mg 2＋
水解，以便得到更多更纯的产品
(3)蒸发浓缩，冷却结晶 (4)蓝色
解析 (1)步骤②中发生反应的离子方程式为2NH ＋4＋MgO=====△
Mg
2＋＋2NH 3↑＋H 2O 。

(2)步骤④中调节pH ＝6.0～6.5是为了抑制镁离子的水解，从而得到较纯净的硫酸镁晶体。

(3)步骤⑤是从溶液中得到硫酸镁晶体，故操作为将硫酸镁溶液蒸发浓缩，冷却结晶。

(4)25 ℃时，Mg(OH)2的饱和溶液中的c (OH －)＝
3
5.6×10－12×2 mol·L －1＝3
11.2×10－4 mol·L －1，则c (H
＋)＝
K w
c (OH －)＝
10－10
3
11.2
mol·L －1，pH ＝－lg c (H ＋)＝10＋lg 3
11.2>9.6，所以溶液呈蓝色。

14．(1)Cu 2＋
(2)B
(3)不能 Co 2＋
和Ni 2＋
沉淀的pH 范围相差太小
(4)Cu(OH)2＋4NH 3·H 2O===[Cu(NH 3)4]2＋
＋2OH －
＋4H 2O (5)B
解析 (1)据图知pH ＝4～5时，Cu 2＋开始沉淀为Cu(OH)2，因此pH ＝3时，铜元素主要以Cu 2＋形式存在。

(2)若要除去CuCl 2溶液中的Fe 3＋，以保证Fe 3＋完全沉淀，而Cu 2＋还未沉淀，据图知pH 为4左右。

(3)据图知，Co 2＋和Ni 2＋沉淀的pH 范围相差太小，无法通过调节溶液pH 的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co 2＋。

(4)据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式：Cu(OH)2＋4NH 3·H 2O===[Cu(NH 3)4]2＋＋2OH －＋4H 2O 。

(5)因为在FeS 、CuS 、PbS 、HgS 四种硫化物中只有FeS 的溶度积最大，且与其他三种物质的
溶度积差别较大，因此应用沉淀的转化可除去废水中的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，且因FeS也难溶，不会引入新的杂质。