2014-2015学年高中化学专题3第四单元第2课时沉淀溶解平衡原理的应用课时作业苏教版选修4

1第2课时沉淀溶解平衡原理的应用[目标要求]1.了解沉淀溶解平衡的应用。2.知道沉淀转化的本质。一、沉淀的生成1．沉淀生成的应用在涉及无机制备、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．沉淀的方法(1)调节pH法：如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁，使其溶解于水，再加入氨水调节pH至7～8，可使Fe3＋转变为Fe(OH)3沉淀而除去。反应如下：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4。(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＋。二、沉淀的转化1．实验探究(1)Ag＋的沉淀物的转化实验步骤实验现象有白色沉淀生成白色沉淀变为黄色黄色沉淀变为黑色化学方程式AgNO3＋NaCl===AgCl↓＋NaNO3AgCl＋KI===AgI＋KCl2AgI＋Na2S===Ag2S＋2NaI实验结论溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀(2)Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化实验步骤实验现象产生白色沉淀产生红褐色沉淀化学方程式MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2实验结论Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解度小2.沉淀转化的方法对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀，可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀。3．沉淀转化的实质沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般说来，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。24．沉淀转化的应用沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。(1)锅炉除水垢水垢[CaSO4(s)――→Na2CO3溶液CaCO3――→盐酸Ca2＋(aq)]其反应方程式是CaSO4＋Na2CO3CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。(2)对一些自然现象的解释在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。例如，各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液，并向深部渗透，遇到深层的闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)时，便慢慢地使之转变为铜蓝(CuS)。其反应如下：CuSO4＋ZnS===CuS＋ZnSO4，CuSO4＋PbS===CuS＋PbSO4。知识点一沉淀的生成1．在含有浓度均为0.01mol·L－1的Cl－、Br－、I－的溶液中，缓慢且少量的加入AgNO3稀溶液，结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是()A．AgCl、AgBr、AgIB．AgI、AgBr、AgClC．AgBr、AgCl、AgID．三种沉淀同时析出答案B解析AgI比AgBr、AgCl更难溶于水，故Ag＋不足时先生成AgI，析出沉淀的先后顺序是AgI、AgBr、AgCl，答案为B。2．为除去MgCl2溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是()A．NaOHB．Na2CO3C．氨水D．MgO答案D解析要除FeCl3实际上是除去Fe3＋，由于pH≥3.7时，Fe3＋完全生成Fe(OH)3，而pH≥11.1时，Mg2＋完全生成Mg(OH)2，所以应加碱性物质调节pH使Fe3＋形成Fe(OH)3；又由于除杂不能引进新的杂质，所以选择MgO。3．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PbSO4PbCO3PbS溶解度/g1.03×10－41.81×10－71.84×10－14由上述数据可知，选用沉淀剂最好为()A．硫化物B．硫酸盐C．碳酸盐D．以上沉淀剂均可答案A解析PbS的溶解度最小，沉淀最彻底，故选A。知识点二沉淀的转化4．向5mLNaCl溶液中滴入一滴AgNO3溶液，出现白色沉淀，继续滴加一滴KI溶液并振荡，沉淀变为黄色，再滴入一滴Na2S溶液并振荡，沉淀又变成黑色，根据上述变化过程，分析此三种沉淀物的溶解度关系为()A．AgCl＝AgI＝Ag2SB．AgClAgIAg2SC．AgClAgIAg2SD．AgIAgClAg2S答案C解析沉淀溶解平衡总是向更难溶的方向转化，由转化现象可知三种沉淀物的溶解度关系为AgClAgIAg2S。5．已知如下物质的溶度积常数：FeS：Ksp＝6.3×10－18mol2·L－2；CuS：Ksp＝6.3×10－36mol2·L－2。下列说法正确的是()A．同温度下，CuS的溶解度大于FeS的溶解度3B．同温度下，向饱和FeS溶液中加入少量Na2S固体后，Ksp(FeS)变小C．向含有等物质的量的FeCl2和CuCl2的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，最先出现的沉淀是FeSD．除去工业废水中的Cu2＋，可以选用FeS作沉淀剂答案D解析A项由于FeS的Ksp大，且FeS与CuS的Ksp表达式是相同类型的，因此FeS的溶解度比CuS大；D项向含有Cu2＋的工业废水中加入FeS，FeS会转化为更难溶的CuS，可以用FeS作沉淀剂；B项Ksp不随浓度变化而变化，它只与温度有关；C项先达到CuS的Ksp，先出现CuS沉淀。练基础落实1．以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2＋、Pb2＋、Cd2＋等金属离子，通过添加过量难溶电解质MnS，可使这些金属离子形成硫化物沉淀而除去。根据上述实验事实，可推知MnS具有的相关性质是()A．具有吸附性B．溶解度与CuS、PbS、CdS等相同C．溶解度大于CuS、PbS、CdSD．溶解度小于CuS、PbS、CdS答案C2．当氢氧化镁固体在水中达到溶解平衡Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)时，为使Mg(OH)2固体的量减少，须加入少量的()A．MgCl2B．NaOHC．MgSO4D．NaHSO4答案D解析若使Mg(OH)2固体的量减小，应使Mg(OH)2的溶解平衡右移，应减小c(Mg2＋)或c(OH－)。答案为D。3．已知常温下：Ksp[Mg(OH)2]＝1.2×10－11mol3·L－3，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10mol2·L－2，Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10－12mol3·L－3，Ksp(CH3COOAg)＝2.3×10－3mol·L－2。下列叙述正确的是()A．等体积混合浓度均为0.2mol/L的AgNO3溶液和CH3COONa溶液一定产生CH3COOAg沉淀B．将0.001mol/L的AgNO3溶液滴入0.001mol/L的KCl和0.001mol/L的K2CrO4溶液中先产生Ag2CrO4沉淀C．在Mg2＋为0.121mol/L的溶液中要产生Mg(OH)2沉淀，溶液的pH至少要控制在9以上D．向饱和AgCl水溶液中加入NaCl溶液，Ksp(AgCl)变大答案C4．已知下表数据：物质Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp/25℃8.0×10－16mol3·L－32.2×10－20mol3·L－34.0×10－38mol4·L－4完全沉淀时的pH范围≥9.6≥6.43～4对含等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液的说法，不正确的是()①向该混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先看到红褐色沉淀②向该混合溶液中逐滴加4入NaOH溶液，最先看到白色沉淀③向该混合溶液中加入适量氯水，并调节pH到3～4后过滤，可获得纯净的CuSO4溶液④在pH＝5的溶液中Fe3＋不能大量存在A．①②B．①③C．②③D．②④答案C练方法技巧5．含有较多Ca2＋、Mg2＋和HCO－3的水称为暂时硬水，加热可除去Ca2＋、Mg2＋，使水变为软水。现有一锅炉厂使用这种水，试判断其水垢的主要成分为()(已知Ksp(MgCO3)＝6.8×10－6mol2·L－2，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12mol3·L－3)A．CaO、MgOB．CaCO3、MgCO3C．CaCO3、Mg(OH)2D．CaCO3、MgO答案C解析考查沉淀转化的原理，加热暂时硬水，发生分解反应：Ca(HCO3)2=====△CaCO3↓＋CO2↑＋H2O，Mg(HCO3)2=====△MgCO3↓＋CO2↑＋H2O，生成的MgCO3在水中建立起平衡：MgCO3(s)Mg2＋(aq)＋CO2－3(aq)，而CO2－3发生水解反应：CO2－3＋H2OHCO－3＋OH－，使水中的OH－浓度增大，由于Ksp[Mg(OH)2]Ksp(MgCO3)，在持续加热的条件下，使MgCO3逐渐转化为更难溶的Mg(OH)2，因此水垢的主要成分就成为CaCO3和Mg(OH)2。6．某温度时，BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。提示：BaSO42＋(aq)＋SO2－4(aq)的平衡常数Ksp＝c(Ba2＋)·c(SO2－4)，称为溶度积常数，下列说法正确的是()提示：BaSO4(s)Ba2＋(aq)＋SO2－4(aq)的平衡常数Ksp＝c(Ba2＋)·c(SO2－4)，称为溶度积常数。A．加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点B．通过蒸发可以使溶液由d点变到c点C．d点无BaSO4沉淀生成D．a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp答案C解析由溶度积公式可知，在溶液中当c(SO2－4)升高时，c(Ba2＋)要降低，而由a点变到b点c(Ba2＋)没有变化，A错；蒸发浓缩溶液时，离子浓度都升高，而由d点变到c点时，c(SO2－4)却没变化，B错；d点落在平衡图象的下方，说明Kspc(Ba2＋)·c(SO2－4)，此时是未饱和溶液，无沉淀析出，C正确；该图象是BaSO4在某一确定温度下的平衡曲线，温度不变，溶度积不变，a点和c点的Ksp相等，D错。练综合拓展7．已知难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡：MmAn(s)mMn＋(aq)＋nAm－(aq)Ksp＝[c(Mn＋)]m·[c(Am－)]n，称为溶度积。某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性，查得如下资料：(25℃)5难溶电解质CaCO3CaSO4MgCO3Mg(OH)2Ksp2.8×10－9mol2·L－29.1×10－6mol2·L－26.8×10－6mol2·L－21.8×10－12mol3·L－3实验步骤如下：①往100mL0.1mol·L－1的CaCl2溶液中加入100mL0.1mol·L－1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成。②向上述悬浊液中加入固体Na2CO33g，搅拌，静置，沉淀后弃去上层清液。③再加入蒸馏水搅拌，静置，沉淀后再弃去上层清液。④________________________________________________________________________。(1)由题中信息知Ksp越大，表示电解质的溶解度越______(填“大”或“小”)。(2)写出第②步发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)设计第③步的目的是________________________________________________________________________。(4)请补充第④步操作及发生的现象：__________________________________________________________________________________________________________________________________