2021届（鲁科版）高考化学一轮复习沉淀溶解平衡学案4页

沉淀溶解平衡
闻名于世的桂林溶洞、北京石花洞、娄底梅山龙宫,它们就是由于水和二氧化碳
的缓慢侵蚀而创造出来的杰作。
石灰石的主要成分为 CaCO3,当它遇到溶有 CO2的水时就会发生反应变成可溶性
的碳酸氢钙,溶有碳酸氢钙的水,当从溶洞顶滴到洞底时,由于水分的蒸发或压
强减小,以及温度的变化都会使二氧化碳溶解度减小而析出碳酸钙的沉淀。这些
沉淀经过千百万年的积聚,渐渐形成了钟乳石、石笋等,洞顶的钟乳石与地面的
石笋连接起来了,就会形成奇特的石柱。反应的化学方程式为 CaCO3+CO2+H2O
Ca(HCO3)2,
Ca(HCO3)2 CaCO3↓+CO2↑+H2O。
在自然界中不断发生上述反应于是就形成了溶洞中的各种景观。
问题 1.CaCO3难溶于水,属于电解质吗?(素养角度——宏观辨识与微观探析)
提示:是。CaCO3难溶于水,但其属于盐类,属于强电解质。
问题 2.试从溶解平衡的角度解释碳酸钙溶于含有 CO2的水的原理?(素养角度
——变化观念与平衡思想)
提示:CaCO3溶于水的溶解平衡为 CaCO3(s) Ca2+(aq)+C (aq),当遇到含有
CO2的水时发生:CO2+H2O+C 2 HC ,促进碳酸钙的溶解平衡向右进行,逐
渐溶解,生成 Ca(HCO3)2溶液。

问题 3.“滴水石穿”是物理变化还是化学变化?你能解释其道理吗?(素养角度
——变化观念与平衡思想)
提示:化学变化。原理同问题 2。
问题 4.碳酸钙可以溶于强酸(如硝酸),但硫酸钡不能溶于强酸,为什么?(素养角
度——变化观念与平衡思想)
提示:CaCO3的溶解平衡为 CaCO3(s) Ca2+(aq)+C (aq),加入硝酸后 C
与 H+反应生成 CO2,使 c(C )减小,溶解平衡右移,碳酸钙逐渐溶解;BaSO4的
溶解平衡为 BaSO4(s) Ba2+(aq)+S (aq),加入硝酸后, Ba2+、S 都不与 H+
和 N 反应,两者浓度都不改变,平衡不移动,故 BaSO4不溶解。
镁在自然界中以化合态存在,主要分布于镁矿石(白云石矿、菱镁矿等)、盐湖、
海水等资源中。
某同学设计了从模拟海水中制备 MgO的实验方案:
Na+ Mg2+ Ca2+ Cl- HC模拟海水中
的离子浓度
/mol·L-1
0.439 0.050 0.011 0.560 0.001
注:溶液中某种离子的浓度小于 1.0×10-5 mol·L-1,可认为该离子不存在;实验
过程中,假设溶液体积不变。已知:
Ksp(CaCO3)=4.96×10-9,Ksp(MgCO3)=6.82×10-6 ,
Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10-6,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12。

下列说法中正确的是 (　　)
A.沉淀物 X为 CaCO3
B.滤液 M中存在 Mg2+,不存在 Ca2+
C.滤液 N中存在 Mg2+、Ca2+
D.步骤②中若改为加入 4.2 g NaOH固体,沉淀物 Y为 Ca(OH)2和 Mg(OH)2的混合
物
【解析】选 A。加入 NaOH溶液, HC 与 OH-反应生成 C ,此时 c(Ca2+)·
c(C )=0.011×0.001=1.1×10-5>Ksp(CaCO3),c(Mg2+)·c(C )=0.050×
0.001
=5×10-5>Ksp(MgCO3),由于 Ksp(CaCO3)沉淀后溶液中 c(C )= =4.5×10-7<1×10-5,因此 C 完全沉淀,则
无 MgCO3沉淀生成,A对;滤液 M中 c(Ca2+)=0.010 mol·L-1,c(Mg2+)=0.050
mol·L-1,B错;pH=11时,c(OH-)=10-3 mol·L-1,c(Ca2+)·c2(OH-)=10-2×
10-6=10-8<4.68×10-6,Ca2+不沉淀,c(Mg2+)·c2(OH-)=5×10-2×10-6=5×10-8>5.61
×10-12,Mg2+沉淀,故滤液 N中存在 Ca2+,不存在 Mg2+,C错;若改为加入 4.2 g NaOH
固体,则 c(OH-)=0.105 mol·L-1,则 c(Mg2+)·c2(OH-)=0.050×(0.105)2=5.51×
10-4>Ksp[Mg(OH)2],c(Ca2+)·c2(OH-)
=0.010×(0.105)2=1.10×10-4>Ksp[Ca(OH)2],由于 Ksp[Mg(OH)2]则先生成 Mg(OH)2沉淀,并且沉淀完全,生成沉淀后溶液中 c(OH-)=(0.105-0.05
×
2) mol·L-1=0.005 mol·L-1,此时 c(Ca2+)·c2(OH-)=0.010×(0.005)2=2.5×10-7

【加固训练】
　　杂卤石是主要的固体钾矿物。杂卤石中含有 K2SO4·MgSO4·2CaSO4,其在水
中存在如下平衡: K2SO4·MgSO4·2CaSO4(s) 2Ca2+(aq)+2K+(aq)+Mg2+(aq)+4S
(aq),不同温度下,K+的浸出浓度与溶浸时间的关系如图所示。则下列说法
错误的是 (　　)
A.向该体系中分别加入饱和 NaOH溶液和饱和碳酸钠溶液,沉淀溶解平衡均向右
移动
B.分析可知 T1>T2>T3
C.升高温度,溶浸速率增大,平衡向右移动
D.该物质的
Ksp=c2(Ca2+)·c2(K+)·c(Mg2+)·c4(S )/c(K2SO4·MgSO4·2CaSO4)
【解析】选 D。加入饱和 NaOH溶液和饱和碳酸钠溶液,Ca2+和 Mg2+浓度减小,则溶
解平衡向右移动,故 A 正确;温度越高,溶浸速率越快,达到平衡所需要时间越短,
据题干图示可知温度由高到低的顺序为 T1>T2>T3,故 B正确;由题图可知,溶解平
衡吸热,则升高温度,溶浸速率增大,平衡向正反应方向移动,故 C正确;K2SO4·
MgSO4·2CaSO4是纯固体,则由反应可知,该平衡的 Ksp=c2(Ca2+)·c2(K+)·
c(Mg2+)·c4(S ),故 D错误。

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