高中人教版 (新课标)第一章 认识有机化合物第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法第2课时同步测试题

第2课时　沉淀反应的应用

[目标要求]　1.了解沉淀反应的应用。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。

(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、沉淀的溶解

1．Mg(OH)2溶解性

Mg(OH)2难溶于水；能溶于盐酸，反应的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O；能溶于NH4Cl溶液反应的离子方程式为Mg(OH)2＋2NH===Mg2＋＋2NH3·H2O。

2．沉淀溶解的原理

根据平衡移动原理，对于在水中难溶的电解质，如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子，使平衡向沉淀溶解的方向移动，就可以使沉淀溶解。

3．溶解沉淀的试剂类型

(1)主要类型：用强酸溶解。例如，溶解CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2等难溶电解质。

(2)用某些盐溶液溶解。例如：Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液，化学方程式为Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O。

三、沉淀的转化

1．实验探究

(1)Ag＋的沉淀物的转化

(2)Mg(OH)2与Fe(OH)3的转化

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。

4．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)CaCO3Ca2＋(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．要使工业废水中的重金属Pb2＋离子沉淀，可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂，已知Pb2＋离子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

答案　A

解析　PbS的溶解度最小，沉淀最彻底，故选A。

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．NaOH           B．Na2CO3          C．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。

知识点二　沉淀的溶解

3．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．MgCl2           B．NaOH           C．MgSO4         D．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。

4．下列关于沉淀的叙述不正确的是(　　)

A．生产、科研中常利用生成沉淀来达到分离或除杂的目的

B．沉淀的溶解只能通过酸碱中和反应来实现

C．沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动

D．一般来说，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现

答案　B

解析　酸碱中和反应是实现沉淀溶解的方法之一，沉淀的溶解也可以通过其他途径实现。

知识点3　沉淀转化

5．向5 mL NaCl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＝Ag2S                   B．AgCl<AgI<Ag2S

C．AgCl>AgI>Ag2S                     D．AgI>AgCl>Ag2S

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AgCl>AgI>Ag2S。

6．已知如下物质的溶度积常数：FeS：Ksp＝6.3×10－18；CuS：Ksp＝6.3×10－36。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

B．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FeS

D．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．在BaSO4饱和溶液中加入少量BaCl2溶液时产生沉淀，若以Ksp表示BaSO4的溶度积常数，则平衡后溶液中(　　)

A．c(Ba2＋)＝c(SO)＝(Ksp)

B．c(Ba2＋)·c(SO)＝Ksp，c(Ba2＋)>c(SO)

C．c(Ba2＋)·c(SO)>Ksp，c(Ba2＋)＝c(SO)

D．c(Ba2＋)·c(SO)≠Ksp，c(Ba2＋)<c(SO)

答案　B

2．往含I－和Cl－的稀溶液中滴入AgNO3溶液，沉淀的质量与加入AgNO3溶液体积的关系如下图所示。则原溶液中c(I－)/c(Cl－)的比值为(　　)

A．(V2－V1)/V1       B．V1/V2         C．V1/(V2－V1)        D．V2/V1

答案　C

解析　从图象变化情况看，O―→V1主要是生成AgI沉淀，V1―→V2段主要是生成AgCl沉淀，所以溶液中c(I－)/c(Cl－)＝。

练方法技巧

3．难溶电解质在水溶液中存在着电离平衡。在常温下，溶液里各离子浓度以它们化学计量数为方次的乘积是一个常数，叫溶度积常数(Ksp)。例如：Cu(OH)2(s)Cu2＋(aq)＋2OH－，Ksp＝c(Cu2＋)·[c(OH)－]2＝2×10－20。当溶液中各离子浓度方次的乘积大于溶度积时，则产生沉淀，反之固体溶解。

(1)某CuSO4溶液里c(Cu2＋)＝0.02 mol·L－1，如要生成Cu(OH)2沉淀，应调整溶液的pH，使之大于________。

(2)要使0.2 mol·L－1 CuSO4溶液中Cu2＋沉淀较为完全(使Cu2＋浓度降至原来的千分之一)，则应向溶液里加入NaOH溶液，使溶液pH为________。

答案　(1)5　(2)6

解析　(1)根据信息，当c(Cu2＋)[c(OH－)]2＝2×10－20时开始出现沉淀，则c(OH－)＝＝＝10－9 mol·L－1，c(H＋)＝10－5 mol·L－1，pH＝5，所以要生成

Cu(OH)2沉淀，应调整pH≥5。

（2）要使Cu2＋浓度降至 mol·L－1＝2×10－4 mol·L－1，c(OH－)＝＝10－8

mol·L－1，c(H＋)＝10－6 mol·L－1，此时溶液的pH＝6。

练综合拓展

4．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℃)

实验步骤如下：

①往100 mL 0.1 mol·L－1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 mol·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Na2CO3 3 g，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___________________________________________________。

(1)    请补充第④步操作及发生的现象：______________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)大

(2)Na2CO3＋CaSO4===Na2SO4＋CaCO3↓

(3)洗去沉淀中附着的SO

(4)向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解并放出无色无味气体

解析　本题考查的知识点为教材新增加的内容，题目在设计方式上为探究性实验，既注重基础知识，基本技能的考查，又注重了探究能力的考查。由Ksp表达式不难看出其与溶解度的关系，在硫酸钙的悬浊液中存在着：CaSO4(aq)===SO(aq)＋Ca2＋(aq)，而加入Na2CO3后，溶液中CO浓度较大，而CaCO3的Ksp较小，故CO与Ca2＋结合生成沉淀，即CO＋Ca2＋===CaCO3↓。既然是探究性实验，必须验证所推测结果的正确性，故设计了③④步操作，即验证所得固体是否为碳酸钙。

5．已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10－12，现在向0.001 mol·L－1

 K2CrO4和0.01 mol·L－1 KCl混合液中滴加0.01 mol·L－1 AgNO3溶液，通过计算回答：

(1)Cl－、CrO谁先沉淀？

(2)刚出现Ag2CrO4沉淀时，溶液中Cl－浓度是多少？(设混合溶液在反应中体积不变)

答案　(1)Cl－先沉淀　(2)4.13×10－6 mol·L－1

解析　由Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)得c(Ag＋)＝＝＝1.8×10－8 mol·L－1。

由Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrO)，得c(Ag＋)＝＝mol·L－1＝4.36×10－5mol·L－1，生成AgCl沉淀需c(Ag＋)＝1.8×10－8 mol·L－1＜生成Ag2CrO4沉淀时所需c(Ag＋)，故Cl－先沉淀。刚开始生成Ag2CrO4沉淀时，c(Cl－)＝＝mol·L－1＝4.13×10－6 mol·L－1。