《2025年优化探究同步导学案高中化学选择性必修1人教版》

1. 利用浓度商(Q)与平衡常数($K_{sp}$)的相对大小判断沉淀的溶解和生成：
(1)Q ＞$K_{sp}$，溶液中的离子生成沉淀，直至平衡；
(2)Q =$K_{sp}$，沉淀溶解与离子生成沉淀处于平衡状态；
(3)Q ＜$K_{sp}$，若体系中有足量固体，则固体溶解，直至平衡。
例如：①常使用 $ BaSO_4$ 作为内服造影剂，这种透视技术俗称钡餐透视，但$BaCO_3$不可用作钡餐，如果误服可溶性钡盐，中毒者应尽快使用 5%的 $ Na_2 SO_4$溶液 洗胃。
②石笋、钟乳石和石柱的形成，涉及的化学反应有：$ CaCO_3 + CO_2 + H_2 O \longrightarrow Ca(HCO_3 )_2$ 、$ Ca(HCO_3 )_2 \xlongequal\Delta CaCO_3\downarrow + H_2 O + CO_2\uparrow$ 。
③珊瑚虫可以从周围的海水中获取$Ca^{2+}$和$HCO_3^-$，经反应 $ Ca^{2+} + 2 HCO_3^- \rightleftharpoons CaCO_3 + CO_2 + H_2 O$ 形成珊瑚。

答案： 1.
(1)＞
(2)=
(3)＜ ①$ BaSO_4$ $ Na_2 SO_4$溶液 ②$ CaCO_3 + CO_2 + H_2 O \longrightarrow Ca(HCO_3 )_2$ $ Ca(HCO_3 )_2 \xlongequal\Delta CaCO_3\downarrow + H_2 O + CO_2\uparrow$ ③$ Ca^{2+} + 2 HCO_3^- \rightleftharpoons CaCO_3 + CO_2 + H_2 O$

2. 沉淀溶解的方法
(1)强酸溶解法：如溶解$CaCO_3$、FeS、$Cu(OH)_2$等难溶电解质；
已知，$CaCO_3$溶于盐酸的过程如下：
$CaCO_3(s)⇌CO_3^{2 - }(aq) + Ca^{2 + }(aq)\stackrel{ + H^ + }{\rightleftharpoons}HCO_3^-(aq)\stackrel{ + H^ + }{\rightleftharpoons}H_2CO_3\stackrel{}{\longrightarrow}H_2O + CO_2↑$
请描述上述过程：$ CO_2$气体的生成和逸出，使$ CaCO_3$溶解平衡体系中的$ CO_3^{2-}$浓度不断减小，$Q( CaCO_3) ＜ K_{sp}( CaCO_3)$，导致平衡向沉淀溶解的方向移动 。
只要盐酸的量足够，$CaCO_3$就可以完全溶解。
(2)盐溶液溶解法：如$Mg(OH)_2$沉淀可溶于$NH_4Cl$溶液，化学方程式为$ Mg(OH)_2 + 2 NH_4 Cl \longrightarrow MgCl_2 + 2 NH_3· H_2 O$ 。

答案： 2.
(1)$ CO_2$气体的生成和逸出，使$ CaCO_3$溶解平衡体系中的$ CO_3^{2-}$浓度不断减小，$Q( CaCO_3) ＜ K_{sp}( CaCO_3)$，导致平衡向沉淀溶解的方向移动
(2)$ Mg(OH)_2 + 2 NH_4 Cl \longrightarrow MgCl_2 + 2 NH_3· H_2 O$

3. 沉淀生成的方法
(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，可使$Fe^{3 + }$转变为 $ Fe(OH)_3$ 沉淀而除去。离子方程式为$ Fe^{3+} + 3 NH_3· H_2 O \longrightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3 NH_4^+$ ；
(2)加沉淀剂法：如在工业废水处理过程中，以$Na_2S$作沉淀剂，使废水中的某些金属离子如$Cu^{2 + }$、$Hg^{2 + }$等，生成极难溶的 CuS、HgS 等沉淀而除去。离子方程式为$ Cu^{2+} + S^{2-} \longrightarrow CuS\downarrow$ 、$ Hg^{2+} + S^{2-} \longrightarrow HgS\downarrow$ 等。
(3)相同离子法：增大沉淀溶解平衡体系中某种离子的浓度，使平衡向生成沉淀的方向移动，如向 AgCl 饱和溶液中加入饱和食盐水可继续生成 AgCl 沉淀。
(4)氧化还原法：改变离子的存在形式，促使其转化为溶解度更小的难溶电解质，便于分离出来，例如通过氧化还原反应将$Fe^{2 + }$氧化为$Fe^{3 + }$，从而生成更难溶的$Fe(OH)_3$沉淀。
特别提醒 (1)一般来说，当溶液中有多种可以沉淀的离子且生成相同类型的沉淀时，越难溶($K_{sp}$越小)的越先沉淀。
(2)当离子浓度小于$1×10^{ - 5} mol·L^{ - 1}$时，认为该离子已完全沉淀。

答案： 3.
(1)$ Fe(OH)_3$ $ Fe^{3+} + 3 NH_3· H_2 O \longrightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3 NH_4^+$
(2)$ Cu^{2+} + S^{2-} \longrightarrow CuS\downarrow$ $ Hg^{2+} + S^{2-} \longrightarrow HgS\downarrow$

1. 常温下，向$BaCO_3$饱和溶液中加入$Na_2CO_3$固体，平衡左移，$BaCO_3$的$K_{sp}$减小。 (×)
2. 不可能使要除去的离子全部通过沉淀除去。一般认为残留在溶液中的离子浓度小于$1.0×10^{ - 5} mol·L^{ - 1}$时，已经完全沉淀。 (√)

答案： 1. × 2. √