《2024年新编高中同步作业高中化学选修1人教版》

任务二 溶度积及其应用
[探究活动]
CaSO₄在生活中有广泛应用，除大量用作建筑材料和水泥原料外，还用作番茄、土豆罐头中的组织强化剂、酿造用水的硬化剂、酒的风味增强剂等。建材、水泥生产中可用于制作各种模型，医疗上用作石膏绷带。常温下，CaSO₄在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，结合图像进行分析，交流讨论。
　　　
活动1 图中哪些点表示常温下CaSO₄形成的饱和溶液？哪些点处于过饱和状态？
活动2 结合图中数据计算常温下CaSO₄的Kₛₚ(CaSO₄)。a点和c点的Kₛₚ(CaSO₄)是否相等？
活动3 向d点溶液中加入适量CaCl₂固体，能否实现d点到c点的变化？
活动4 向a点溶液中加入适量Na₂SO₄固体，能否实现a点到b点的变化？判断依据是什么？

答案： [探究活动]
1. 提示：$a$、$c$点表示饱和溶液，$b$点处于过饱和状态。
2. 提示：常温下$K_{sp}(CaSO_{4})=c(Ca^{2+})\cdot c(SO_{4}^{2 - })=1.8×10^{-3}×5×10^{-3}=9×10^{-6}$；$ac$两点温度相同，$K_{sp}$相等。
3. 提示：加入适量$CaCl_{2}$固体，$c(Ca^{2+})$增大，$c(SO_{4}^{2 - })$不变，可实现$d$点到$c$点的变化。
4. 提示：$a$点溶液中加入适量$Na_{2}SO_{4}$固体，$c(SO_{4}^{2 - })$增大，由于$K_{sp}(CaSO_{4})$不变，则$c(Ca^{2+})$减小，故不能实现$a$点到$b$点的变化。

[评价活动]
1. 25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Kₛₚ)如下表：
　
下列叙述不正确的是（ ）
A. 向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 mol·L⁻¹ KI溶液，有黄色沉淀产生
B. 25 ℃时，AgCl、AgBr、AgI、Ag₂S饱和水溶液中Ag⁺的浓度相同
C. 25 ℃，AgCl固体在等物质的量浓度NaCl、CaCl₂溶液中的溶度积相同
D. 在100 mL 1.8×10⁻⁶ mol·L⁻¹NaCl溶液中，加入1 mL 1×10⁻³mol·L⁻¹ AgNO₃溶液，不能产生白色沉淀

答案： [评价活动]
1. B　解析：由四种物质的溶度积可知溶解度大小关系为$AgCl＞AgBr＞AgI＞Ag_{2}S$，故 A 正确，B 错误；由于溶度积是温度的函数，温度不变其值不变，C 正确；加入$1mL$硝酸银溶液后$c(Cl^{-})$可认为保持不变，即$c(Cl^{-})=1.8×10^{-6}mol\cdot L^{-1}$，而$AgNO_{3}$溶液相当于稀释$100$倍，故$c(Ag^{+})=1×10^{-5}mol\cdot L^{-1}$，$Q = c(Cl^{-})\cdot c(Ag^{+})=1.8×10^{-11}＜K_{sp}(AgCl)$，故没有沉淀生成，D 正确。

2. 不同温度(T₁和T₂)时，硫酸钡在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示，已知硫酸钡在水中溶解时吸收热量。下列说法正确的是（ ）
　　　　　
A. T₁＞T₂
B. 加入BaCl₂固体，可使溶液由a点变到c点
C. c点时，在T₁、T₂两个温度下均有固体析出
D. a点和b点的Kₛₚ相等

答案： 2. D　解析：因为硫酸钡在水中溶解时吸收热量，温度升高硫酸钡的$K_{sp}$增大，$K_{sp}(T_{2})＞K_{sp}(T_{1})$，故$T_{2}＞T_{1}$，A 错误；硫酸钡溶液中存在着沉淀溶解平衡，$a$点在平衡曲线上，加入$BaCl_{2}$，$c(Ba^{2+})$增大，平衡左移，$c(SO_{4}^{2 - })$应降低，所以不能使溶液由$a$点变到$c$点，B 错误；在$T_{1}$时$c$点溶液的$Q＞K_{sp}(T_{1})$，有沉淀析出，在$T_{2}$时$c$点溶液的$Q＜K_{sp}(T_{2})$，没有沉淀析出，C 错误；$K_{sp}$是常数，温度不变，$K_{sp}$不变，在曲线上的任意一点$K_{sp}$都相等，D 正确。

3. 已知25 ℃时，Kₛₚ(FeS)=6.3×10⁻¹⁸；Kₛₚ(CuS)=6.3×10⁻³⁶；Kₛₚ(ZnS)=1.6×10⁻²⁴。下列说法错误的是（ ）
A. 相同温度下，CuS的溶解能力小于ZnS的溶解能力
B. 除去工业废水中的Cu²⁺，可以选用FeS作沉淀剂
C. 0.01 mol CuSO₄完全溶解在1 L 0.023 mol·L⁻¹的Na₂S溶液中，Cu²⁺浓度为4.85×10⁻³⁴ mol·L⁻¹
D. 在ZnS的饱和溶液中，加入FeCl₂溶液，一定不产生FeS沉淀

答案： 3. D　解析：对于相同数目离子组成的难溶物，$K_{sp}$越小越难溶，$K_{sp}(CuS)=6.3×10^{-36}＜K_{sp}(ZnS)=1.6×10^{-24}$，则$CuS$的溶解能力小于$ZnS$的溶解能力，A 正确；$K_{sp}(CuS)=6.3×10^{-36}＜K_{sp}(FeS)=6.3×10^{-18}$，$CuS$比$FeS$更难溶，含有$Cu^{2+}$的工业废水中可加入$FeS$作沉淀剂，B 正确；根据$Na_{2}S + CuSO_{4}=CuS\downarrow + Na_{2}SO_{4}$，剩余$S^{2 - }$物质的量为$0.023mol - 0.01mol = 0.013mol$，$c(S^{2 - })=0.013mol\cdot L^{-1}$，$c(Cu^{2+})=\frac{K_{sp}(CuS)}{c(S^{2 - })}=\frac{6.3×10^{-36}}{0.013}mol\cdot L^{-1}\approx4.85×10^{-34}mol\cdot L^{-1}$，C 正确；在$ZnS$的饱和溶液中$c(S^{2 - })=c(Zn^{2+})=\sqrt{K_{sp}(ZnS)}=\sqrt{1.6×10^{-24}}mol\cdot L^{-1}\approx1.26×10^{-12}mol\cdot L^{-1}$，加入$FeCl_{2}$溶液，当$c(Fe^{2+})\cdot c(S^{2 - })＞K_{sp}(FeS)$，即$c(Fe^{2+})＞\frac{K_{sp}(FeS)}{c(S^{2 - })}=\frac{6.3×10^{-18}}{1.26×10^{-12}}mol\cdot L^{-1}=5×10^{-6}mol\cdot L^{-1}$(忽略体积变化)时，可以有$FeS$沉淀生成，D 错误。