高中化學(xué) 第三章 第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡學(xué)案 新人教版選修4

《高中化學(xué) 第三章 第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡學(xué)案 新人教版選修4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 第三章 第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡學(xué)案 新人教版選修4（17頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

難溶電解質(zhì)的溶解平衡 　1.了解難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡?！?.了解溶度積的意義。 3．知道沉淀的生成、沉淀的溶解、沉淀的轉(zhuǎn)化的本質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。 知識點(diǎn)一　沉淀溶解平衡 閱讀教材P61～P62，思考并填空。 1．25 ℃時，溶解性與溶解度的關(guān)系 不同的固體物質(zhì)在水中的溶解度不同，有的很大，有的很小，但無論大小，都有一定的溶解度。在25 ℃時，物質(zhì)的溶解度與溶解性的關(guān)系如下： 下列物質(zhì)，屬于易溶物質(zhì)的是①②③，屬于微溶物質(zhì)的是④⑤⑥，屬于難溶物質(zhì)的是⑦⑧⑨。 ①NaCl?、贜aOH　③H2SO4?、躆gCO3　⑤CaSO4 ⑥Ca(OH)2?、逤aCO3　⑧BaSO4?、酠g(OH)2 2．沉淀溶解平衡 (1)概念：在一定溫度下，當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時，即達(dá)到溶解平衡狀態(tài)。 (2)實(shí)例：AgCl沉淀體系中的溶解平衡可表示為AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。 由于沉淀、溶解之間的這種動態(tài)平衡的存在，決定了Ag＋與Cl－的反應(yīng)不能完全進(jìn)行到底。 (3)特征 1．把氫氧化鈣放入蒸餾水中，一段時間后達(dá)到如下平衡：Ca(OH)2(s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq)，加入以下溶液，可使Ca(OH)2(s)減少的是(　　) A．Na2S溶液　　　　　　　 B．AlCl3溶液 C．NaOH溶液 D．CaCl2溶液 答案：B 2．有關(guān)AgCl的沉淀溶解平衡的說法中，不正確的是(　　) A．AgCl的沉淀生成和溶解不斷進(jìn)行，但速率相等 B．AgCl難溶于水，溶液中沒有Ag＋和Cl－ C．升高溫度，AgCl沉淀的溶解度增大 D．向AgCl沉淀中加入NaCl固體，c(Ag＋)減小 解析：選B。AgCl固體在溶液中達(dá)到溶解平衡后，溶解與沉淀速率相等，但不為0，A項(xiàng)正確；AgCl難溶于水，但溶解的部分電離出Ag＋和Cl－，B項(xiàng)錯誤；一般來說，升高溫度有利于固體物質(zhì)的溶解，C項(xiàng)正確；向AgCl沉淀中加入NaCl固體，增大了Cl－濃度，促使溶解平衡逆向移動，c(Ag＋)減小，D項(xiàng)正確。 影響沉淀溶解平衡的因素 內(nèi)因 電解質(zhì)本身的性質(zhì) 外 因 溫度 溫度升高，多數(shù)溶解平衡向溶解的方向移動 稀釋 向溶解方向移動 同離子效應(yīng) 加入相同離子，向生成沉淀的方向移動 　(1)難溶電解質(zhì)可以是強(qiáng)電解質(zhì)(如BaSO4)，也可以是弱電解質(zhì)[如Al(OH)3]。 (2)向沉淀溶解平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)，生成更難溶物質(zhì)或氣體的離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動。 　一定溫度下，將足量的AgCl分別加入下列物質(zhì)中，AgCl的溶解度由大到小的排列順序是(　　) ①20 mL 0.01 molL－1 KCl溶液 ②30 mL 0.02 molL－1 CaCl2溶液 ③40 mL 0.03 molL－1 HCl溶液 ④10 mL蒸餾水 ⑤50 mL 0.05 molL－1 AgNO3溶液 A．①>②>③>④>⑤ B．④>①>③>②>⑤ C．⑤>④>②>①>③ D．④>③>⑤>②>① [解析]　AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，溶液中c(Cl－)或c(Ag＋)越大，越能抑制AgCl的溶解，AgCl的溶解度就越小。AgCl的溶解度大小只與溶液中Ag＋或Cl－的濃度有關(guān)，而與溶液的體積無關(guān)。①c(Cl－)＝0.01 molL－1；②c(Cl－)＝0.04 molL－1；③c(Cl－)＝0.03 molL－1；④c(Cl－)＝0 molL－1；⑤c (Ag＋)＝0.05 molL－1。Ag＋或Cl－濃度由小到大的排列順序?yàn)棰?①<③<②<⑤，故AgCl的溶解度由大到小的排列順序?yàn)棰?①>③>②>⑤。 [答案]　B 解答本題要注意以下3點(diǎn)： (1)溶液中存在平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)。 (2)Ag＋或Cl－都抑制氯化銀的溶解平衡且二者物質(zhì)的量濃度相等時對平衡的抑制程度相同。 (3)加水促進(jìn)氯化銀的溶解。 沉淀溶解平衡概念及特征 1．下列對沉淀溶解平衡的描述正確的是(　　) A．反應(yīng)開始時，溶液中各離子濃度相等 B．沉淀溶解達(dá)到平衡時，沉淀的速率和溶解的速率相等 C．沉淀溶解達(dá)到平衡時，溶液中溶質(zhì)的離子濃度相等，且保持不變 D．沉淀溶解達(dá)到平衡時，如果再加入難溶性的該沉淀物，將促進(jìn)溶解 解析：選B。A項(xiàng)，反應(yīng)開始時，各離子的濃度沒有必然的關(guān)系。C項(xiàng)，沉淀溶解達(dá)到平衡時，溶液中溶質(zhì)的離子濃度保持不變，但不一定相等。D項(xiàng)，沉淀溶解達(dá)到平衡時，如果再加入難溶性的該沉淀物，由于固體的濃度為常數(shù)，故平衡不發(fā)生移動。 2．(2016綿陽高二檢測)將一定量的硫酸鋇放入水中，對此有關(guān)的敘述正確的是(　　) A．硫酸鋇不溶于水，硫酸鋇固體質(zhì)量不會改變 B．最終會得到BaSO4的極稀的飽和溶液 C．因?yàn)锽a2＋＋SO===BaSO4↓很容易發(fā)生，所以不存在BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)的反應(yīng) D．因?yàn)锽aSO4難溶于水，所以改變外界條件也不會改變BaSO4的溶解性 解析：選B。BaSO4不溶于水并不是絕對不溶，它存在溶解平衡，當(dāng)沉淀溶解和生成的速率相等時，得到了BaSO4的飽和溶液，即建立了動態(tài)平衡BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO(aq)，A、C項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確；升高溫度，BaSO4溶解度增大，D項(xiàng)錯誤。 沉淀溶解平衡的影響因素 3．在有固態(tài)CaCO3存在的飽和溶液中，存在著如下平衡CaCO3(s)Ca2＋(aq)＋CO(aq)，加入下列溶液能使CaCO3質(zhì)量增加的是(　　) A．CaCl2溶液 B．KNO3溶液 C．NH4Cl溶液 D．NaCl溶液 解析：選A。加入KNO3溶液和NaCl溶液相當(dāng)于加入了H2O，使平衡向右移動，CaCO3質(zhì)量減少；加入NH4Cl溶液，由于NH水解顯酸性，消耗了CO，使平衡向右移動，促進(jìn)了CaCO3的溶解；而加入CaCl2溶液，增大了鈣離子的濃度，使平衡左移，CaCO3質(zhì)量增加。 4．25 ℃時，在含有大量PbI2的飽和溶液中存在著平衡PbI2(s)Pb2＋(aq)＋2I－(aq)，加入KI溶液，下列說法正確的是 (　　) A．溶液中PbI2溶解量不變 B．PbI2固體質(zhì)量不變 C．沉淀溶解平衡向左移動 D．溶液中Pb2＋濃度增大 解析：選C。加入KI溶液，c(I－)增大，平衡左移，c(Pb2＋)減小，PbI2固體質(zhì)量增加，溶液中PbI2溶解量減小。 知識點(diǎn)二　溶度積常數(shù) 閱讀教材P65～P66，思考并填空。 1．定義 一定溫度下，在難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，各離子濃度冪之積為常數(shù)，稱之為溶度積常數(shù)，用Ksp表示。 2．表達(dá)式 AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)，Ksp＝[c(An＋)]m[c(Bm－)]n。 例如：Ag2SO4的溶度積常數(shù)Ksp(Ag2SO4)＝c2(Ag＋)c(SO)。 3．影響因素 已知在Ca3(PO4)2的飽和溶液中c(Ca2＋)＝2.010－6 mol/L，c(PO)＝1.5810－6 mol/L，則Ca3(PO4)2的Ksp是多少？ 答案：Ca3(PO4)2的Ksp＝[c(Ca2＋)]3[c(PO)]2＝(2.010－6)3(1.5810－6)2≈2.010－29。 溶度積Ksp與離子積Qc的關(guān)系 通過比較溶度積與溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積——離子積Qc的相對大小，可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成或溶解： (1)Qc＞Ksp，溶液過飽和，有沉淀析出，直至溶液飽和，達(dá)到新的平衡。 (2)Qc＝Ksp，溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。 (3)Qc＜Ksp，溶液未飽和，無沉淀析出，若加入過量難溶電解質(zhì)，難溶電解質(zhì)溶解直至溶液達(dá)到飽和。 　(1)Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，而與沉淀的量和溶液中的離子濃度無關(guān)，它反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。 (2)陰、陽離子個數(shù)比相同的難溶電解質(zhì)，Ksp數(shù)值越大，難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)。若陰、陽離子個數(shù)比不相同，則不能用溶度積直接比較物質(zhì)的溶解性，需要轉(zhuǎn)化為溶解度(或飽和溶液中離子濃度)來比較大小。 (3)不僅難溶電解質(zhì)存在溶解平衡，在易溶的飽和溶液中也存在溶解平衡，如在NaCl飽和溶液中，加入NaCl固體，晶體溶解和析出的速率相等，存在動態(tài)平衡，這樣的情況也是溶解平衡。 　已知Ksp(AgCl)＝1.5610－10，Ksp(AgBr)＝7.710－13，Ksp(Ag2CrO4)＝9.010－12。某溶液中含有Cl－、Br－和CrO，濃度均為0.010 molL－1，向該溶液中逐滴加入0.010 molL－1的AgNO3溶液時，三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序?yàn)?　　) A．Cl－、Br－、CrO　　　　 B．CrO、Br－、Cl－ C．Br－、Cl－、CrO D．Br－、CrO、Cl－ [解析]　設(shè)加入一定體積的AgNO3溶液時，溶液中Cl－、Br－和CrO的濃度均為c molL－1，則形成AgCl、AgBr、Ag2CrO4沉淀所需Ag＋濃度分別是 molL－1、 molL－1、 molL－1，比較Ksp數(shù)值可知，Br－形成沉淀時所需Ag＋濃度最小，即最先產(chǎn)生沉淀；CrO形成沉淀時所需Ag＋濃度最大，即最后產(chǎn)生沉淀。 [答案]　C 　例2中，能否直接根據(jù)Ksp大小來推測生成沉淀的先后順序？ 答案：不能。AgCl、AgBr兩物質(zhì)的組成形式相同，可由Ksp大小直接判斷生成沉淀的先后順序，但Ag2CrO4中陰、陽離子的組成比例與AgCl、AgBr的不同，則必須由Ksp計(jì)算出生成沉淀所需Ag＋的最小濃度來推斷。 (1)相同溫度下，對于同類型物質(zhì)，Ksp數(shù)值越大，難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)。如由Ksp數(shù)值可知，溶解能力：AgCl>AgBr>AgI，Cu(OH)2Ksp(Ag2S)時，生成Ag2S沉淀，AgCl沉淀溶解平衡向右移動而逐漸溶解。 [答案]　現(xiàn)象：白色沉淀(AgCl)轉(zhuǎn)化成黑色沉淀(Ag2S)；離子方程式：Ag＋＋Cl－===AgCl↓，S2－(aq)＋2AgCl(s)===Ag2S(s)＋2Cl－(aq)。 　在沉淀的轉(zhuǎn)化中，可以由Ksp小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為Ksp更小的物質(zhì)，Ksp小的物質(zhì)能否轉(zhuǎn)化成Ksp較大些的物質(zhì)？ 答案：可以。在沉淀的轉(zhuǎn)化中，一般為Ksp小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為Ksp更小的物質(zhì)，且Ksp相差越大，越有利于轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化較完全。但也可以由Ksp小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為Ksp較大些的物質(zhì)，如雖然Ksp(BaSO4)Ksp(AgY)>Ksp(AgZ)，所以S(AgX)>S(AgY)>S(AgZ)。(2)向AgY的飽和溶液中加入少量的AgX固體，由于AgX的溶解度大于AgY的，溶液中的c(Ag＋)增大，AgY的溶解平衡向著形成沉淀的方向移動。(3)AgY的飽和溶液中，c(Ag＋)＝ molL－1＝ molL－1＝1.010－6 molL－1，假設(shè)0.188 g AgY固體完全溶解，則c(Ag＋)＝0.01 molL－1>1.010－6 molL－1，故0.188 g AgY不能完全溶解，其溶液中c(Y－)＝1.010－6 molL－1。(4)因Ksp(AgY)＝1.010－12＞Ksp(AgZ)＝8.710－17，所以能夠?qū)崿F(xiàn)AgY向AgZ的轉(zhuǎn)化。 答案：(1)S(AgX)＞S(AgY)＞S(AgZ)　(2)減小 (3)1.010－6 molL－1　(4)能　因Ksp(AgY)＞Ksp(AgZ)，故可以由AgY轉(zhuǎn)化為Ksp更小的AgZ 工業(yè)生產(chǎn)中沉淀溶解平衡的考查 3．已知相關(guān)物質(zhì)的溶度積常數(shù)見下表： 物質(zhì) Cu(OH)2 Fe(OH)3 CuCl CuI Ksp 2.210－20 2.610－39 1.710－7 1.310－12 某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，為得到純凈的CuCl22H2O晶體，加入________，調(diào)至pH＝4，使溶液中的Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，此時溶液中的c(Fe3＋)＝________。過濾后，將所得濾液低溫蒸發(fā)、濃縮結(jié)晶，可得到CuCl22H2O晶體。 解析：Fe(OH)3、Cu(OH)2的Ksp分別為2.610－39、2.210－20，則Fe(OH)3、Cu(OH)2飽和溶液中c(OH－)分別為2.9710－10molL－1、3.5310－7molL－1。除去酸性CuCl2溶液中的少量FeCl3，可加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3或CuO或CuCO3調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3＋先轉(zhuǎn)化為沉淀析出。pH＝4時，c(H＋)＝10－4molL－1，則c(OH－)＝molL－1＝1 10－10molL－1，此時c(Fe3＋)＝＝molL－1＝2.610－9molL－1。 答案：Cu(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu2(OH)2CO3] 2．610－9molL－1 4．某小型化工廠生產(chǎn)皓礬(ZnSO47H2O)的工藝流程如下圖所示： 已知：開始生成氫氧化物沉淀到沉淀完全的pH范圍分別為Fe(OH)3：2.7～3.7；Fe(OH)2：7.6～9.6；Zn(OH)2：5.7～8.0。 試回答下列問題： (1)加入的①應(yīng)是________，其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)加入的②，供選擇使用的有：氨水、NaClO溶液、20%H2O2溶液、濃硫酸、濃硝酸等，應(yīng)選用__________，其理由是________________________________________________________________________。 (3)加入的③是________，目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)鐵粉　將Cu2＋還原為Cu (2)20%H2O2溶液　H2O2為綠色氧化劑，還原產(chǎn)物為H2O，不產(chǎn)生雜質(zhì) (3)ZnO[或Zn(OH)2]　調(diào)節(jié)2.7≤pH≤3.7，使Fe3＋沉淀完全 重難易錯提煉 1.沉淀生成的主要方法有調(diào)節(jié)pH法和加沉淀劑法。 2．沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動。 3．溶度積“三要素” (1)含義：難溶電解質(zhì)溶液中離子濃度的冪之積。 (2)影響因素：Ksp只與溫度有關(guān)。 (3)意義：Ksp反映難溶電解質(zhì)的溶解能力，相同類型的難溶電解質(zhì)，Ksp越小，溶解能力越小。 4．溶度積規(guī)則 (1)當(dāng)Qc>Ksp，有沉淀析出。 (2)當(dāng)Qc＝Ksp，溶液飽和，沉淀和溶解處于平衡狀態(tài)。 (3)當(dāng)QcKsp(CuS)，所以ZnS沉淀在一定條件下可轉(zhuǎn)化為CuS沉淀 C．其他條件不變，離子濃度改變時，Ksp不變 D．兩種難溶電解質(zhì)作比較時，Ksp小的，溶解度一定小 解析：選D。相同溫度下不同的難溶電解質(zhì)，溶度積不同，這是由物質(zhì)本身的性質(zhì)決定的，對同一難溶電解質(zhì)來說，溫度不同Ksp不同，Ksp不受其他因素的影響。 4．要使工業(yè)廢水中的重金屬離子Pb2＋沉淀，可用硫酸鹽、碳酸鹽、硫化物等作沉淀劑，已知Pb2＋與這些離子形成的化合物的溶解度如下： 化合物 PbSO4 PbCO3 PbS 溶解度/g 1.0310－4 1.8110－7 1.8410－14 由上述數(shù)據(jù)可知，選用的沉淀劑最好為(　　) A．硫化物　　　　　　　　 B．硫酸鹽 C．碳酸鹽 D．以上沉淀劑均可 解析：選A。PbSO4、PbCO3、PbS中，PbS的溶解度最小，因此最好選用硫化物將工業(yè)廢水中的Pb2＋轉(zhuǎn)化為PbS沉淀來除去。 5．在一定溫度下，Mg(OH)2固體在水溶液中達(dá)到下列平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)，若使固體Mg(OH)2的量減少，而且c(Mg2＋)不變，可采取的措施是(　　) A．加MgCl2 B．加H2O C．加NaOH D．加HCl 解析：選B。無論加入多少水，只要Mg(OH)2固體沒有完全溶解時，水溶液一定為飽和溶液，c(Mg2＋)不變。 6．已知：25 ℃時，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6110－12，Ksp(MgF2)＝7.4210－11，下列說法正確的是(　　) A．25 ℃時，飽和Mg(OH)2溶液與飽和MgF2溶液相比，前者的c(Mg2＋)大 B．25 ℃時，在Mg(OH)2懸濁液中加入少量的NH4Cl固體，c(Mg2＋)增大 C．25 ℃時，Mg(OH)2固體在20 mL 0.01 mol/L氨水中的Ksp比在20 mL 0.01 mol/L NH4Cl溶液中的Ksp小 D．25 ℃時，在Mg(OH)2懸濁液中加入NaF溶液后，Mg(OH)2不可能轉(zhuǎn)化為MgF2 解析：選B。A項(xiàng)，Mg(OH)2和MgF2兩者陰、陽離子個數(shù)比相同，但Mg(OH)2的Ksp小，c(Mg2＋)也小；B項(xiàng)，NH水解顯酸性，消耗OH－，使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移動，c(Mg2＋)增大；C項(xiàng)，Ksp只受溫度影響，故兩者的Ksp是相等的；D項(xiàng)，只要c(Mg2＋)c2(F－)>Ksp(MgF2)，Mg(OH)2就會轉(zhuǎn)化為MgF2。 7．某溫度時，Ag2SO4在水溶液中的溶解平衡曲線如圖所示，下列說法不正確的是(　　) A．b點(diǎn)對應(yīng)的Ksp(Ag2SO4)等于c點(diǎn)對應(yīng)的Ksp(Ag2SO4) B．采取蒸發(fā)溶劑的方法可以使a點(diǎn)對應(yīng)的溶液變?yōu)閎點(diǎn)對應(yīng)的溶液 C．該溫度下，Ksp(Ag2SO4)＝1.610－5 D．0.02 molL－1的AgNO3溶液與0.2 molL－1的Na2SO4溶液等體積混合不會生成沉淀 解析：選B。溫度恒定時，曲線上任意點(diǎn)的Ksp都相等，A項(xiàng)正確；a點(diǎn)對應(yīng)Ag2SO4的不飽和溶液，但蒸發(fā)可以使溶液中的c(Ag＋)、c(SO)都變大，故不能實(shí)現(xiàn)由a點(diǎn)對應(yīng)的溶液變到b點(diǎn)對應(yīng)的溶液，B項(xiàng)錯誤；由Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲線可知：Ksp(Ag2SO4)＝c2(Ag＋)c(SO)＝(110－2)21610－2＝1.610－5，C項(xiàng)正確；0.02 molL－1的AgNO3溶液與0.2 molL－1的Na2SO4溶液等體積混合后，溶液中c2(Ag＋)c(SO)＝0.0120.1＝110－5＜Ksp，所以混合液不會有沉淀生成，D項(xiàng)正確。 8．(1)對于Ag2S(s)2Ag＋(aq)＋S2－(aq)，其Ksp的表達(dá)式為________________________。 (2)下列說法中不正確的是________。 A．用稀鹽酸洗滌AgCl沉淀比用水洗滌損耗AgCl少 B．一般地，物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而增加，故物質(zhì)的溶解大多是吸熱的 C．對于Al(OH)3(s)Al(OH)3(aq)Al3＋＋3OH－，前者為溶解平衡，后者為電離平衡 D．除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用CO好，說明Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的大 E．沉淀反應(yīng)中常加過量的沉淀劑，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？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)由溶度積常數(shù)的概念直接寫出。 (2)A.Cl－抑制AgCl溶解，正確；B.物質(zhì)的溶解大多是吸熱的，正確；C項(xiàng)正確；D.除去溶液中的Mg2＋，用OH－沉淀比用CO好，是因?yàn)镸g(OH)2的Ksp更小，剩余的Mg2＋更少，錯誤；E項(xiàng)正確。 (3)根據(jù)沉淀的轉(zhuǎn)化原理，向其中加Mg2＋即可。 答案：(1)Ksp＝c2(Ag＋)c(S2－)　(2)D　(3)加足量MgCl2溶液，充分?jǐn)嚢?，過濾，洗滌即得純凈的Mg(OH)2 9．以硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸所得的酸性廢水中砷元素含量極高，為控制砷的排放，采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表： 表1　幾種砷酸鹽的Ksp 難溶物 Ksp Ca3(AsO4)2 6.810－19 AlAsO4 1.610－16 FeAsO4 5.710－21 表2　工廠污染物排放濃度及允許排放標(biāo)準(zhǔn) 污染物 H2SO4 As 濃度 28.42 g/L 1.6 g/L 排放標(biāo)準(zhǔn) pH＝6～9 0.5 mg/L 回答以下問題： (1)該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c(H2SO4)＝________mol/L。 (2)寫出難溶物Ca3(AsO4)2的Ksp表達(dá)式： Ksp[Ca3(AsO4)2]＝________________。若混合液中Al3＋、Fe3＋的濃度均為1.010－4 mol/L時，________先沉淀。 (3)在處理含砷廢水時采用分段式，先向廢水中投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2，再投入生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右使五價砷以Ca3(AsO4)2形式沉降。 ①將pH調(diào)節(jié)到2時廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為________。 ②Ca3(AsO4)2在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始沉淀的原因?yàn)開_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)H2SO4的濃度為28.42 g/L，轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量濃度為c＝＝＝0.29 mol/L。 (2)Ksp的表達(dá)式為離子濃度冪的乘積。Ksp小的物質(zhì)先生成沉淀，所以Fe3＋先沉淀。 (3)①當(dāng)Ca2＋濃度增大時，Ca2＋與SO可生成CaSO4沉淀。②酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)，c(AsO)增大，當(dāng)Ca2＋與AsO濃度冪的乘積達(dá)到Ca3(AsO4)2的Ksp時，開始沉淀。 答案：(1)0.29　(2)c3(Ca2＋)c2(AsO)　Fe3＋ (3)①CaSO4　②H3AsO4是弱酸，當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右時，酸堿反應(yīng)，使溶液中AsO濃度增大，至Qc>Ksp，Ca3(AsO4)2開始沉淀 [能力提升] 10．(2016北京高二月考)下列現(xiàn)象不能用沉淀溶解平衡移動原理解釋的是(　　) A．相同溫度下，AgCl在水中的溶解度大于在氯化鈉溶液中的溶解度 B．濃FeCl3溶液滴入沸水中繼續(xù)加熱形成紅褐色透明液體 C．自然界地表層原生銅礦變成CuSO4溶液向下層滲透，遇到難溶的ZnS或PbS，慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS) D．加入少量AgCl固體可以除去氯化鈉溶液中的少量硫化鈉雜質(zhì) 解析：選B。B項(xiàng)為膠體的形成，該過程與沉淀溶解平衡無關(guān)。 11．(2016廈門質(zhì)檢)25 ℃時，三種難溶銀鹽的Ksp與顏色如下表，下列說法正確的是(　　) AgCl Ag2CrO4 AgI 顏色 白 磚紅 黃 Ksp 1.810－10 1.010－12 8.510－17 A.AgCl、Ag2CrO4、AgI飽和溶液中c(Ag＋)依次減小 B．Ag2CrO4 飽和溶液中c(Ag＋)約為1.010－6 mol/L C．向AgCl懸濁液中加入足量KI溶液，沉淀將由白色轉(zhuǎn)化為黃色 D．向等濃度的KCl與K2CrO4的混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，將生成磚紅色沉淀 解析：選C。AgCl飽和溶液中c(Ag＋)＝ mol/L＝10－5 mol/L，Ag2CrO4飽和溶液中 c(Ag＋)＝ mol/L＝10－4 mol/L，故A、B、D均錯誤；溶解度小的沉淀可轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀，所以向AgCl懸濁液中加入足量KI溶液，會有黃色沉淀產(chǎn)生，C正確。 12．25 ℃時，已知下列三種金屬硫化物的溶度積常數(shù)(Ksp)分別為Ksp(FeS)＝6.310－18；Ksp(CuS)＝1.310－36；Ksp(ZnS)＝1.610－24。下列關(guān)于常溫時的有關(guān)敘述正確的是(　　) A．硫化鋅、硫化銅、硫化亞鐵的溶解度依次增大 B．將足量的ZnSO4晶體加入到0.1 molL－1的Na2S溶液中，Zn2＋的濃度最大只能達(dá)到1.610－23 molL－1　 C．除去工業(yè)廢水中含有的Cu2＋，可采用FeS固體作為沉淀劑 D．向飽和的FeS溶液中加入FeSO4溶液后，混合液中c(Fe2＋)變大、c(S2－)變小，但Ksp(FeS)變大 解析：選C?；瘜W(xué)式所表示的組成中陰、陽離子個數(shù)比相同時，Ksp數(shù)值越大的難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)，由Ksp可知，常溫下，CuS的溶解度最小，故A錯；將足量的ZnSO4晶體加入到0.1 molL－1的Na2S溶液中，c(S2－)將減至非常小，而Zn2＋的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1.610－23 molL－1，故B錯；因CuS比FeS更難溶，F(xiàn)eS沉淀可轉(zhuǎn)化為CuS沉淀，故C正確；溫度不變，Ksp(FeS)不變，故D錯。 13．(2016邯鄲摸底)硫酸鎂在醫(yī)療上具有鎮(zhèn)靜、抗攣等功效。以菱鎂礦(主要成分是MgCO3)為主要原料制備硫酸鎂的方法如下： (1)步驟②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。 (2)步驟④中調(diào)節(jié)pH＝6.0～6.5的目的是________________________________。 (3)步驟⑤的操作為________________________________________________________________________。 (4)已知酸堿指示劑百里酚藍(lán)變色的pH范圍如下表所示： pH <8.0 8.0～9.6 >9.6 顏色 黃色 綠色 藍(lán)色 25 ℃時，向Mg(OH)2的飽和溶液中滴加2滴百里酚藍(lán)指示劑，溶液所呈現(xiàn)的顏色為________。 25 ℃時，Ksp[Mg(OH)2]＝5.610－12。 解析：(1)步驟②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2NH＋MgOMg2＋＋2NH3↑＋H2O。(2)步驟④中調(diào)節(jié)pH＝6.0～6.5是為了抑制鎂離子的水解，從而得到較純凈的硫酸鎂晶體。(3)步驟⑤是從溶液中得到硫酸鎂晶體，故操作為將硫酸鎂溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶。(4)25 ℃時，Mg(OH)2的飽和溶液中的c(OH－)＝ mol/L＝10－4 mol/L，則c(H＋)＝＝ mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝10＋lg>9.6，所以溶液呈藍(lán)色。 答案：(1)2NH＋MgOMg2＋＋2NH3↑＋H2O (2)抑制Mg2＋水解，以便得到更多更純的產(chǎn)品 (3)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶 (4)藍(lán)色 14．金屬氫氧化物在酸中溶解度不同，因此可以利用這一性質(zhì)，控制溶液的pH，達(dá)到分離金屬離子的目的。難溶金屬的氫氧化物在不同pH下的溶解度S/molL－1如圖。 (1)pH＝3時溶液中銅元素的主要存在形式是________。 (2)若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3＋，應(yīng)該控制溶液的pH為________。 A．<1　　　　　 B．4左右　　　　　C．>6 (3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2＋雜質(zhì)，________(填“能”或“不能”)通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法來除去，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)要使氫氧化銅沉淀溶解，除了加入酸之外，還可以加入氨水生成[Cu(NH3)4]2＋，寫出反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。 (5)已知一些難溶物的溶度積常數(shù)如下表： 物質(zhì) FeS MnS CuS PbS HgS ZnS Ksp 6.3 10－18 2.5 10－13 1.3 10－36 3.4 10－28 6.4 10－53 1.6 10－24 某工業(yè)廢水中含有Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，最適宜向此工業(yè)廢水中加入過量的________除去它們(選擇序號)。 A．NaOH B．FeS C．Na2S 解析：(1)據(jù)圖知pH＝4～5時，Cu2＋開始沉淀為Cu(OH)2，因此pH＝3時，銅元素主要以Cu2＋形式存在。 (2)若要除去CuCl2溶液中的Fe3＋，以保證Fe3＋完全沉淀，而Cu2＋還未沉淀，據(jù)圖知pH為4左右。 (3)據(jù)圖知，Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范圍相差太小，無法通過調(diào)節(jié)溶液pH的方法除去Ni(OH)2溶液中的Co2＋。 (4)據(jù)已知條件結(jié)合原子守恒即可寫出離子方程式：Cu(OH)2＋4NH3H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。 (5)因?yàn)樵贔eS、CuS、PbS、HgS四種硫化物中只有FeS的溶度積最大，且與其他三種物質(zhì)的溶度積差別較大，因此應(yīng)用沉淀的轉(zhuǎn)化可除去廢水中的Cu2＋、Pb2＋、Hg2＋，且因FeS也難溶，不會引入新的雜質(zhì)。 答案：(1)Cu2＋　(2)B (3)不能　Co2＋和Ni2＋沉淀的pH范圍相差太小 (4)Cu(OH)2＋4NH3H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O　(5)B