高考专题:沉淀溶解平衡

知识点1介绍：沉淀溶解平衡

1．物质的溶解性

电解质在水中的溶解度，有的很大，有的很小，但仍有度。在20℃时溶解性与溶解度的关系如下：

2．难溶物的溶解平衡

难溶电解质的溶解速率和沉淀速率相等，溶液里的离子处于饱和及固态电解质的量保持不变的状态，叫做难溶电解质的沉淀溶解平衡状态，简称沉淀溶解平衡。例如：

AgCl(s) Ag+(aq)+Cl―(aq)

说明：物质在水中“溶”与“不溶”是相对的，“不溶”是指难溶，没有绝对不溶的物质。

未溶解的固体 溶液中的离子

PbI2(s)

3．溶解平衡特征

（1）“动”——动态平衡，溶解的速率和沉淀的速率都不为0；

（2）“等”——v溶解=v沉淀；

（3）“定”——达到平衡时，溶液中离子的浓度保持不变；

（4）“变”——当改变外界条件时，溶解平衡将发生移动，达到新的平衡。

例1：(2011年海南模拟)下列有关AgCl沉淀的溶解平衡的说法中，不正确的是( B )

A．AgCl沉淀生成和溶解不断进行，但速率相等

B．AgCl难溶于水，溶液中没有Ag和Cl

C．升高温度，AgCl沉淀的溶解度增大

D．向AgCl沉淀中加入NaCl固体，AgCl沉淀的溶解度降低

解析：AgCl固体在溶液中达到溶解平衡后，溶解与沉淀速率相等，但不为0，A项正确；AgCl难溶于水，但溶解的部分电离出Ag和Cl，B项错误；一般来说，升高温度有利于固体物质的溶解，C项正确；向AgCl沉淀中加入NaCl固体，增大了Cl浓度，促使溶解平衡向左移动，降低了AgCl的溶解度，D项正确。

4．沉淀溶解平衡常数——溶度积

（1）定义：在一定条件下，难溶强电解质AmBn溶于水形成饱和溶液时，溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡，叫做沉淀溶解平衡。这时，离子浓度幂的乘积为一常数，叫做溶度积Ksp。

（2）表达式：

AmBn(s)mAn+(aq)+nBm―(aq) －＋－＋－Pb2+(aq)+2I―(aq) 未溶解的固体 溶液中的离子

Ksp=[c(An+)]m·[c(Bm―)]n

注意：溶度积（Ksp）的大小只与难溶电解质的性质和温度有关，与浓度无关。

（3）溶度积规则：

通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解；

Qc＞Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直至溶液饱和，达到新的平衡；

Qc＝Ksp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；

Qc＜Ksp，溶液未饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直至溶液饱和。

注意：（1）对同种类型物质，Ksp越小其溶解度越小，越容易转化为沉淀。

（2）对于化学式中阴、阳离子个数比不同的难溶电解质，不能直接比较Ksp的大小来确定其溶解能力的大小，需转化为溶解度来计算。

（3）溶液中的各离子浓度的变化只能使沉淀溶解平衡移动，并不改变溶度积。

例2：若在1 L蒸馏水中加入1滴(约0.05 mL)0.1 mol·L1的NaCl溶液，搅拌均匀后再滴入－

1滴0.1 mol·L1AgNO3溶液，请估算是否会产生沉淀(已知AgCl的Ksp＝1.8×10－－10)( A )

A．否 B．是 C．可能是 D．以上都不正确

解析：c(Cl)＝0.05×103L×0.1 mol·L1/1 L＝5×106 mol·L1 －－－－－

c(Ag)＝0.05×103L×0.1mol·L1/1 L＝5×106mol·L1 ＋－－－－

Qc＝c(Cl)·c(Ag)＝2.5×10－11

2．溶度积的计算

(1)已知溶度积求溶解度

以 Ag(aq)＋Cl(aq)为例，已知Ksp，则饱和溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)

＝

，结合溶液体积即求出溶解的AgCl的质量，利用公式

解度。

(2)已知溶解度求溶度积

已知溶解度S(因为溶液中溶解的电解质很少，所以溶液的密度可视为1 g·cm3)，则100 g－＋－－＋ 即可求出溶

水即0.1 L溶液中溶解的电解质的质量m为已知，则1 L溶液中所含离子的物质的量(即离子的物质的量浓度)便求出，利用公式即求出Ksp。

(3)两溶液混合是否会产生沉淀或同一溶液中可能会产生多种沉淀时判断产生沉淀先后顺序的问题，均可利用溶度积的计算公式或离子积与溶度积的关系式加以判断。

例3：(2010年山东理综)某温度下，Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)

衡后，改变溶液pH( B )

A．Ksp[Fe(OH)3]

B．加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点

C．c、d两点代表的溶液中c(H)与c(OH)乘积相等 ＋－

D．Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和

【解析】 本题考查沉淀溶解平衡知识，意在考查考生分析图形的能力和实际运用知识的能力。Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3)·c3(OH)，Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2)·c2(OH)，Fe3＋、Cu2浓度＋－＋－＋

相等(b、c点)时，Fe3对应的pH小，c(H)较大，则c(OH)较小，又知Ksp仅与温度有＋＋－

关，则Ksp[Fe(OH)3]

＋＋－ Fe3(aq)＋3OH(aq)，加入NH4Cl固体，因为NH4水解产生H，H与OH反应使平衡正向移动，c(Fe3)增大，B选项错误；c(H)和c(OH)的乘积为KW，KW仅与温度有关，则C

选项正确；由题意和题图知D选项正确。

5．影响沉淀溶解平衡的因素

内因：难溶电解质本身的性质。

外因：（1）浓度：加水冲稀，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，但Ksp不变。

（2）温度：多数难溶电解质溶解于水是吸热的，所以升高温度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，同时Ksp变大。

（3）同离子效应：向沉淀溶解平衡体系中，加入相同的离子，使平衡向沉淀方向移动，但Ksp不变。

（4）其他：向沉淀溶解平衡体系中，加入可与体系中某些离子反应生成更难溶的沉淀或气体，使平衡向溶解的方向移动，Ksp不变。

注意：溶解度随温度升高而增大的难溶电解质，升高温度后，沉淀溶解平衡向溶解的方向移动；溶解度随温度升高而减小的难溶电解质，升高温度后，沉淀溶解平衡向沉淀的方向移动。

例4：(2010年温州模拟)为了除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是( D )

A．NaOH B．Na2CO3 C．氨水 D．MgO

解析：本题常规方法是加入化学物质直接与Fe3反应形成沉淀，但在这里却巧妙地利用了＋

MgO消耗FeCl3水解生成的HCl促使FeCl3水解成Fe(OH)3，同时MgO转化成MgCl2，不引入新杂质，即使MgO过量，但它不溶于水，不会引起二次污染。

知识点2介绍 ：沉淀溶解平衡的应用

难溶电解质的沉淀溶解平衡在生产、科研和环保等领域有着许多应用。沉淀溶解平衡是一个动态平衡，当条件发生改变时，平衡也会相应地发生移动。我们在生产、生活中经常根据平衡移动原理，选择适当的条件，使平衡向着需要的方向移动。

1．沉淀的生成

（1）沉淀的方法：

①调节pH法：

例如：除去硫酸铜溶液中混有的少量铁离子。

方法：向溶液中加入氢氧化铜或碱式碳酸铜，调节溶液的pH在3～4之间，铁离子就

会转化为氢氧化铁而除去。

流程图：

②加沉淀剂法：如以Na2S、H2S等作沉淀剂，使某些金属离子如Cu2+、Hg2+等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀，也是分离、除去杂质常用的方法。反应如下：

Cu2++S2―＝CuS↓ Cu2++H2S＝CuS↓+2H+

Hg2++S2―＝HgS↓ Hg2++H2S＝HgS↓+2H+

（2）不同沉淀方法的应用

①直接沉淀法：除去指定的溶液中某种离子或获取该难溶电解质。

②分步沉淀法：鉴别溶液中含有哪些离子或分别获得不同难溶电解质。

③共沉淀法：除去一组某种性质相似的离子，加入合适的沉淀剂。

④氧化还原法：改变某离子的存在形式，促进其转变为溶解度更小的难溶电解质便于分离除去。

注意：（1）在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中，常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。

（2）沉淀法工艺流程示意图如图：

2．沉淀的溶解

根据溶度积规则，当Qc＜Ksp时，沉淀就向溶解的方向进行。因此，使沉淀溶解的总原则就是设法使构晶离子的浓度减小使之满足Qc＜Ksp。

常用的方法是：在难溶电解质饱和溶液中加入适当试剂使之与组成沉淀的一种构晶离子结合成另一类化合物，从而使之溶解。具体办法可采用酸碱溶解法、配位溶解法、氧化还原溶解法以及沉淀转化溶解法等。

（1）酸碱溶解法

例如：难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中

在上述反应中，气体CO2的生成和逸出，使CaCO3溶解平衡体系中的CO32―浓度不断减小，平衡向沉淀溶解方向移动。

注意：①类似的可用强酸溶解的难溶电解质还有FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等。

②医学上用BaSO4作“钡餐”，但不能用BaCO3，其原因是BaCO3溶于胃酸（盐酸）。

（2）盐溶解法

如Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液。

Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH―(aq)

NH3·H2O，使c(OH―)减小，使Mg(OH)2溶解当加入NH4Cl溶液时，NH4++OH―Mg(OH)2+2NH4Cl＝MgCl2+2NH3·H2O

（3）氧化还原法

有些金属硫化物如CuS、HgS等，其溶度积很小，在饱和溶液中c(S2―)特别小，不能溶于非氧化性强酸，只能溶于氧化性酸，减小c(S2―)，从而达到沉淀溶解的目的。如：

3CuS+8HNO3＝3Cu(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O

此法适用于溶解那些具有明显氧化性或还原性的难溶物。

（4）生成配合物使沉淀溶解

向沉淀体系中加入适当配合剂，使溶液中某离子生成稳定的配合物，减小其离子浓度，从而使沉淀溶解。如：

AgCl可溶于NH3·H2O

AgCl(s)+(aq)+Cl(aq) －平衡向右移动，直至沉淀完全溶解，总反应式为： 3·H2O [Ag(NH3)2]+

此法对用酸碱性不能溶解的难溶电解质具有重要意义。

（5）沉淀转化溶解法

此法是将难溶物转化为能被前三种方法溶解的沉淀，然后再溶解。例如：

23→BaCO3 重晶石（BaSO4）−−−−−饱和 NaCO

BaSO

+SO42 －BaCO3(s)

总反应的离子方程式为：

BaSO4+CO32―BaCO3+SO42―

注意：虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水，但在CO32―浓度较大的溶液中，BaSO4溶解在水中的Ba2+能与CO32―结合形成 BaCO3溶液。转化过程是用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4溶液，待达到平衡后，移走上层溶液；再加入饱和Na2CO3溶液，重复处理多次，使绝大部分BaSO4转化为BaCO3；最后加入盐酸，Ba2+即转入到溶液中。

3．沉淀的转化

根据难溶物质溶解度的大小，难溶物质间可以进行转化，例如：

AgNO3溶液和NaCl溶液反应，生成AgCl沉淀。当向体系中滴加KI溶液时，溶液中的Ag+和I―结合生成了更难溶解的AgI，由于溶液中Ag+浓度减小，促进了AgCl的溶解，最终AgCl全部转化为AgI。

同样，由于硫化银的溶解度比碘化银的溶解度更小，因此向体系中滴加硫化钠溶液时，碘化银转化为硫化银。

2→ AgCl −−→ AgI −−−→Ag2S AgNO3−−−NaClKINaS （白色沉淀） （黄色沉淀） （黑色沉淀）

注意：（1）沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。一般地，溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。

（2）沉淀的转化在生产、生活中的应用较多，如用FeS、MnS、H2S等除去废水中的重金属离子（Hg2+、Pb2+等）：

FeS(s)+Hg2+(aq)＝HgS(s)+Fe2+(aq)

例5：(2010年北京高考)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( D )

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

【解析】 A项，应为CuS的溶解度小于PbS的溶解度，所以有PbS＋Cu2===CuS＋Pb2＋

＋；B项，CuS中硫元素处于最低价态，有还原性；C项，ZnS不溶于水，CuSO4与ZnS反

＋＋应的离子方程式应为：Cu2＋ZnS===CuS＋Zn2；D项，铜的硫化物变为CuSO4的反应是

氧化还原反应，CuSO4与ZnS或PbS的反应是复分解反应。

4．生活中的沉淀溶解平衡

（1）溶洞里美丽的石笋、钟乳石和石柱是大自然创造的奇迹。石灰岩里不溶性的碳酸钙与水及二氧化碳反应能转化为微溶性的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]。溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶向溶洞底滴落时，水分蒸发、二氧化碳压强减小或温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙沉淀。这些沉淀经过千百万年的积聚，渐渐形成了钟乳石、石笋等。

（2）氟化物防龋齿的化学原理。

龋齿可能是由口腔细菌在糖代谢过程中释放出来的有机酸穿透牙釉质表面使牙齿的矿物质——羟（基）磷灰石[Ca5(PO4)3OH]溶解造成的。由于细菌在牙齿表面形成一层黏附膜——齿斑（或称菌斑），这些有机酸能够长时间地跟牙齿表面密切接触，使羟（基）磷灰石溶解：

Ca5(PO4)3OH+4H+＝5Ca2++3HPO42―+H2O

饮水、食物和牙膏里氟离子会跟羟（基）磷灰石发生沉淀转化生成氟磷灰石：

Ca5(PO4)3OH+F―＝Ca5(PO4)3F+OH―

溶解度研究证实氟磷灰石比羟磷灰石更能抵抗酸的侵蚀。这是由于氟离子体积小于氢氧根离子，在磷灰石晶结构里更匹配。此外，氟离子还能抑制口腔细菌产生酸。含氟牙膏已经使全世界千百万人减少龋齿，使人们的牙齿更健康。

[拓展延伸] 水垢中Mg(OH)2的生成

硬水中含有Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、MgSO4、CaSO4、CaCl2、MgCl2等钙盐、镁盐。硬水在煮沸时，可发生以下反应：

Ca(HCO3)2 △ CaCO3↓+CO2↑+H2O Mg(HCO3)2 △ MgCO3↓+CO2↑+H2O

持续加热可以使水中部分溶解的碳酸镁转化为更难溶的氢氧化镁，碳酸钙和氢氧化镁的混合物就是水垢的主要成分。

注：硬水是指含Ca2+、Mg2+较多的水。

【课后加强】

一、选择题

1．下列各操作中，不发生“先沉淀后溶解”现象的是 ( )

①向饱和Na2CO3溶液中不断通入过量的CO2气体 ②向AgNO3溶液中逐滴滴入过量的氨水

③向AgI胶体中逐滴加入过量的稀盐酸 ④向石灰水中通入过量的CO2

⑤向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸

A．①③⑤ B．①②③⑤ C．②④ D．全部

2．已知CuSO4溶液分别与Na2CO3溶液、Na2S溶液的反应情况如下：

(1)CuSO4＋Na2CO3

22主要：Cu2＋CO23＋H2O===Cu(OH)2↓＋CO2↑ 次要：Cu＋CO3===CuCO3↓ ＋－＋－

(2)CuSO4＋Na2S

主要：Cu2＋S2===CuS↓ 次要：Cu2＋S2＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2S↑ ＋－＋－

下列几种物质的溶解度大小的比较中，正确的是( )

A．CuSCu(OH)2>CuCO3

C．Cu(OH)2>CuCO3>CuS D．Cu(OH)2

3．已知如下物质的溶度积常数：FeS：Ksp＝6.3×10

＝1.6×10－24－18；CuS：Ksp＝1.3×10－36；ZnS：Ksp。下列说法正确的是( )

A．同温度下，CuS的溶解度大于ZnS的溶解度

B．将足量CuSO4溶解在0.1 mol/L的H2S溶液中，Cu2能达到的最大浓度为1.3×10＋－35 mol/L

C．因为H2SO4是强酸，所以Cu2＋H2S===CuS↓＋2H不能发生 ＋＋

D．除去工业废水中的Cu2，可以选用FeS作沉淀剂 ＋

4．(2010·北京高考)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

5．下表为有关化合物的pKsp，pKsp＝－lgKsp。某同学设计实验如下：①向AgNO3溶液中加入适量NaX溶液，得到沉淀AgX；②向①中加NaY，则沉淀转化为AgY；③向②中加入Na2Z，沉淀又转化为Ag2Z。则表中a、b、c的大小关系为( )

A．a＞b＞c B．6．工业上采用湿法炼锌过程中，以ZnSO4为主要成分的浸出液中，含有Fe3、Fe2、Cu2＋＋＋、Cl等杂质，这些杂质对锌的电解工序有妨碍，必须事先除去。现有下列试剂可供选－

择：

①酸性KMnO4溶液 ②NaOH溶液 ③ZnO ④H2O2溶液 ⑤Zn ⑥Fe ⑦AgNO3 ⑧Ag2SO4

下列说法不正确的是( ) ．

A．用酸性KMnO4溶液将Fe2氧化成Fe3，再转化为Fe(OH)3沉淀除去 ＋＋

B．用ZnO调节浸出液的酸碱性，可使某些离子形成氢氧化物沉淀

C．在实际生产过程中，加入Ag2SO4可除去Cl，是利用了沉淀转化的原理

D．也可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性

7．已知298 K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12－，取适量的MgCl2溶液，加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.0，则下列说法不正确的是( ) ．

A．所得溶液中的c(H)＝1.0×10

10－13＋－13 mol·L1 B．所得溶液中由水电离产生的c(H)＝－＋ mol·L1 －

＋－10C．所加的烧碱溶液pH＝13.0 D．所得溶液中的c(Mg2)＝5.6×10 mol·L1 －

8．某温度时，Ag2SO4在水中的沉淀溶解曲线如下图所示。该温度下，下列说法正确的是

(

)

A．含有大量SO24的溶液中肯定不存在Ag －＋

B．0.02 mol/L的AgNO3溶液与0.2 mol/L的Na2SO4溶液等体积混合不会生成沉淀

C．Ag2SO4的溶度积常数(Ksp)为1×103 －

D．a点表示Ag2SO4的不饱和溶液，蒸发可以使溶液由a点变到b点

9．常温下，Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度积常数依次为：Ksp(Ag2SO4)＝7.7×105、Ksp(AgCl)－

＝1.8×10－10、Ksp(AgI)＝8.3×10－17。下列有关说法中，错误的是( )

A．常温下，Ag2SO4、AgCl、AgI在水中的溶解能力依次减弱

B．在AgCl饱和溶液中加入NaI固体，有AgI沉淀生成

C．Ag2SO4、AgCl、AgI的溶度积常数之比等于它们饱和溶液的物质的量浓度之比

D．在Ag2SO4饱和溶液中加入Na2SO4固体有Ag2SO4沉淀析出

10．已知：25 ℃时，Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10

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 ＋－12，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11。下列说法正确

B．25 ℃时，在Mg(OH)2的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·L1氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol·L1 －－NH4Cl溶液中的Ksp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

11．在100 mL 0.01 mol·L1 KCl溶液中，加入1 mL 0.01 mol·L1的AgNO3溶液，下列说法－－

正确的是(已知AgCl的Ksp＝1.8×10－10 mol2·L2) ( ) zxxk －

A．有AgCl沉淀析出 B．无AgCl沉淀析出 C．无法确定 D．有沉淀但不是AgCl

二、非选择题

1．已知：25 ℃时，Ksp(BaSO4)＝1×10－10，Ksp(BaCO3)＝1×109。 －

(1)医学上进行消化系统的X射线透视时，常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸酸性很强(pH约为1)，但服用大量BaSO4仍然是安全的，BaSO4不溶于酸的原因是(用溶解平衡原理

解释)__________________________________。万一误服了少量BaCO3，应尽快用大量0.5 mol/L Na2SO4溶液给患者洗胃，如果忽略洗胃过程中Na2SO4溶液浓度的变化，残留在胃液中的Ba2浓度仅为________mol/L。 ＋

(2)长期使用的锅炉需要定期除水垢，否则会降低燃料的利用率。水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3，而后用酸除去。

①CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为___________________________________ ②请分析CaSO4转化为CaCO3的原理：______________________________________

2．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·L1)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______________(填序号)。

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)已知一些难溶电解质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________(填序号)。

A．NaOH B．FeS C．Na2S

3．(2010·江苏高考)以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：

(1)预氨化过程中有Mg(OH)2沉淀生成，已知常温下Mg(OH)2的Ksp＝1.8×10溶液中c(OH)＝3.0×106 mol/L，则溶液中c(Mg2)＝________。

－

－

＋

－11

，若

(2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为________。

(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁4.66 g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00 g和标准状况下CO2 0.896 L，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。

(4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数________(填“升高”、“降低”或“不变”)。

4．铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)，为制取纯净的CuCl2·2H2O，首先将其制成水溶液，然后按如图步骤进行提纯：

已知Cu2、Fe3和Fe2的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表：

＋

＋

＋

请回答下列问题：

(1)加入氧化剂的目的是________________________。 (2)最适合作氧化剂X的是__________。

A．K2Cr2O7 B．NaClO C．H2O2 D．KMnO4 (3)加入的物质Y是__________。

(4)若不用物质Y而是直接用碱能不能达到目的？______(填“能”或“不能”)。若能

，

不

用

回

答

；

若

不

能

，

试

解

释

原

因

______________________________________________。

(5)最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体？________(填“能”或“不能”)。若

能

，

不

用

回

答

；

若

不

能

，

回答该如何操作？

________________________________________。

(6)若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙，产生的现象是__________________________________

(7)若向溶液Ⅱ中加入镁粉，产生的气体是________。试解释原因_________________。

答 案

一、选择题

1、答案：A解析：①只发生反应Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓(析出NaHCO3)；②中先生成AgOH沉淀后溶解；③中AgI聚沉但不溶解；④中先生成CaCO3沉淀后溶解；⑤中只生成H2SiO3沉淀。 2.A 3.D 4.D

5．选B 根据沉淀的转化原理可知，溶解度小的沉淀总是向着溶解度更小的转化，再结合pKsp＝－lgKsp可知Ksp越小其pKsp越大，故B正确。

6．选A 用酸性KMnO4溶液氧化Fe2时，会引入K、Mn2等新的杂质，这些离子

＋

＋

＋

在后续反应中难以除去，影响生产。生产中应该使用H2O2溶液氧化Fe2，然后加入ZnO

＋

或ZnCO3调节溶液的pH，使Fe3等离子形成沉淀。Ag2SO4的溶解度大于AgCl，所以用

＋

Ag2SO4除去Cl利用了沉淀转化的原理。

7．C 8.B

9．选C 由数据可知A选项正确；Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，说明AgI更难溶，B选项正确；Ksp(Ag2SO4)＝c2(Ag)·c(SO2c(Cl)，Ksp(AgI)＝c(Ag)·c(I)，显4)，Ksp(AgCl)＝c(Ag)·

＋

－

＋

－

＋

－

－

然C选项错误；Ag2SO4饱和溶液中存在沉淀溶解平衡：Ag2SO4(s)

－

2Ag(aq)＋SO24

＋

－

(aq)，加入Na2SO4固体，SO24的浓度增大，平衡逆向移动，有Ag2SO4固体析出，D选项正确。

10．选B A项，Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀，可根据Ksp的大小比较离子浓度，Ksp[Mg(OH)2]比Ksp(MgF2)小，说明饱和Mg(OH)2溶液中的c(Mg2)更小；B项，因

＋

Mg(OH)2＋2NH4===Mg2＋2NH3·H2O，而使c(Mg2)增大；C项，Ksp不随浓度的改变而改

＋

＋

＋

变；D项加入NaF，当c(Mg2)·c2(F)>Ksp(MgF2)时有MgF2析出。

＋

－

11．A 二、非选择题 1．解析：(1)BaSO4(s)

22

Ba2(aq)＋SO24(aq)，由于Ba、SO4均不与H反应，无法使平

＋

－

＋

－

＋

K(BaSO)＋－

衡移动。c(Ba2)＝2×1010 mol/L。 －

c(SO4)

答案：(1)对于平衡BaSO4(s)

22

Ba2(aq)＋SO24(aq)，H不能减少Ba或SO4的浓

＋

－

＋

＋

－

－10

度，平衡不能向溶解的方向移动 2×10

－

－

2

(2)①CaSO4(s)＋CO23(aq)===CaCO3(s)＋SO4(aq)

2②CaSO4存在沉淀溶解平衡，加入Na2CO3溶液后，CO23与Ca结合生成CaCO3沉

－

＋

淀，Ca2浓度减小，使CaSO4的沉淀溶解平衡向溶解方向移动

＋

2．解析：(1)由图可知，在pH＝3时溶液中不会出现Cu(OH)2沉淀。

(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。

＋

＋

(3)从图示关系可看出，Co2和Ni2沉淀的pH范围相差太小，不能通过调控pH而达

＋

＋

到分离的目的。

(4)要使三种离子生成沉淀，最好选择难溶于水的FeS，使三种杂质离子转化为更难溶解的金属硫化物沉淀，同时又不会引入其他离子。

答案：(1)Cu2 (2)B (3)不能 Co2和Ni2沉淀的pH范围相差太小 (4)B

＋

＋

＋

3．(1)2.0 mol/L (2)NH4Cl

0.896 L2.00 g－2－2

(3)n(CO2)＝ mol， n(MgO)＝ mol， －4.00×10－＝5.00×10

22.4 L·mol40 g·mol

4.66 g－4.00×102 mol×44 g·mol1－2.00 g－

n(H2O)＝＝5.00×102 mol， －18 g·mol

－

－

n(MgO)∶n(CO2)∶n(H2O)＝5.00×102∶4.00×102∶5.00×102＝5∶4∶5，

－

－

－

碳式碳酸镁的化学式为Mg(OH)2·4MgCO3·4H2O。 (4)升高

4．解析：(1)由Cu2、Fe3和Fe2的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH知，当Fe2开

＋

＋

＋

＋

始沉淀时，Cu2已经沉淀完全；而当Fe3沉淀完全时，Cu2尚未沉淀，所以除去Cu2中的

＋

＋

＋

＋

Fe2时，需将Fe2氧化成Fe3后除去。

＋

＋

＋

(2)加入的氧化剂能把Fe2氧化成Fe3，同时又不能引入新杂质，所以应选用H2O2。

＋

＋

(3)当除去Cu2中的Fe3时，可以利用Fe3的水解：Fe3＋3H2O

＋

＋

＋

＋

＋

Fe(OH)3＋3H，所

＋

以加入的物质Y应具有以下条件：①能与H反应，使水解平衡向正反应方向移动，从而使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去；②不能引入新杂质，满足该条件的物质Y可以是

＋

CuO、Cu(OH)2、CuCO3或Cu2(OH)2CO3。

(4)若直接加碱使Fe3沉淀的同时，也能使Cu2沉淀。

＋

＋

(5)若直接蒸发结晶将得不到CuCl2·2H2O晶体，因为在对CuCl2溶液蒸发的过程中，CuCl2水解产生的HCl从溶液中挥发出来，导致CuCl2水解平衡向正反应方向移动，最终得到Cu(OH)2或CuO，而得不到CuCl2·2H2O晶体。为了抑制CuCl2水解，应在HCl气流中加热蒸发结晶。

(6)在溶液Ⅱ中存在FeCl3、CuCl2的水解平衡，溶液呈酸性，加入的碳酸钙与水解产生的H反应，导致c(H)减小，水解平衡向正反应方向移动，直至反应完全，所以产生气泡和沉淀，同时碳酸钙溶解。

(7)在溶液Ⅱ中存在FeCl3、CuCl2的水解平衡，溶液呈酸性，加入的镁粉与水解产生的H反应，导致c(H)减小，水解平衡向正反应方向移动，直至反应完全，所以产生氢气和Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀。

答案：(1)将Fe2氧化成Fe3，便于生成沉淀与Cu2分离

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＋

＋

＋

＋

＋

＋

(2)C

(3)CuO[Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3也可以]

(4)不能 加碱使Fe3沉淀的同时也能使Cu2沉淀

＋

＋

(5)不能 应在HCl气流中加热蒸发结晶 (6)碳酸钙溶解，产生气泡和沉淀

(7)氢气(H2) 镁粉与FeCl3、CuCl2水解产生的H反应而生成氢气

＋