1、第4节 难溶电解质的溶解平衡,-2-,考纲要求:了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。理解溶度积(Ksp)的含义,能进行相关的计算。,-3-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,难溶电解质的溶解平衡 1.溶解平衡状态 (1)定义。 沉淀溶解平衡状态是指在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液时,沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等的状态。 例如,在一定温度下,当AgCl溶于水形成饱和溶液时,AgCl溶于水形成Ag+和Cl-的速率等于溶液中的Ag+与Cl-结合生成AgCl的速率的状态,属于溶解平衡状态。 (2)溶解平衡的建立。 固体溶质 溶液中的溶质 v(溶解)v(沉淀),固体溶解 v(溶解)=v(沉淀
2、),溶解平衡 v(溶解)v(沉淀),析出晶体,-4-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(3)特点。,-5-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(4)沉淀溶解平衡的影响因素。,-6-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-7-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.沉淀溶解平衡的应用 (1)沉淀的生成。 调节pH法。 如除去CuCl2溶液中的杂质FeCl3,可以向溶液中加入CuO,调节溶液的pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去。离子方程式为CuO+2H+=Cu2+H2O,Fe3+3H2O=Fe(OH)3+3H+。 沉淀剂法。 如用H2S沉淀Hg2+的离子方程式为Hg2+H2S=H
3、gS+2H+。,-8-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(2)沉淀的溶解。 酸溶解法。 如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为 CaCO3+2H+=Ca2+H2O+CO2。 Cu(OH)2溶于稀硫酸,离子方程式为 Cu(OH)2+2H+=Cu2+2H2O。 盐溶液溶解法。 如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为,-9-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(3)沉淀的转化。 实质:沉淀溶解平衡的移动。 规律:一般说来,溶解度小的沉淀容易转化成溶解度更小的沉淀。沉淀的溶解度差别越大,越容易转化。 应用。 a.锅炉除垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为b.矿物转化:CuSO4溶
4、液遇PbS转化为CuS,离子方程式为 Cu2+PbS=CuS+Pb2+。,-10-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,自主巩固 判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)沉淀达到溶解平衡状态,溶液中各离子浓度一定相等 ( ) (2)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动 ( ) (3)某物质的溶解性为难溶,则该物质不溶于水 ( ) (4)因溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化,故ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀 ( ) (5)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度 ( ) (6)AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且K(AgX)=c(Ag+)c(X-),故K(AgI
5、)K(AgCl) ( ) (7)向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液,白色沉淀变成黑色:2AgCl+S2-=Ag2S+2Cl- ( ),-11-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,1.沉淀溶解平衡及其影响因素的理解 (1)沉淀溶解平衡是化学平衡的一种,沉淀溶解平衡的移动也同样遵循勒夏特列原理。 (2)难溶电解质的溶解过程有的是吸热过程,有的是放热过程。 (3)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。在难溶物质的饱和溶液中,溶解度小的沉淀会转化为溶解度更小的沉淀。,-12-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,上述转化说明溶解度的大小关系是AgClAgBrAgIAg2S。 说明:溶解度较小的沉淀,
6、在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀。例如:在饱和BaSO4溶液中加入高浓度Na2CO3溶液,也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。 2.沉淀完全的理解 用沉淀法除杂不可能将杂质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110-5 molL-1时,沉淀已经完全。,-13-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,例1下列说法符合事实的是( ) A.物质的量浓度相同的硫酸氢铵溶液和醋酸铵溶液中,硫酸氢铵中的铵根离子物质的量浓度较小 B.在10 mL 0.1 molL-1的AgNO3溶液中加入6 mL等浓度的NaCl溶液,有白色沉淀产生,再加入6 mL等浓度的Na2S溶液,溶液中又
7、有黑色沉淀生成,说明Ksp(Ag2S)Ksp(AgCl) C.物质的量浓度均为0.02 molL-1的弱酸HX及其盐NaX等体积混合后:c(X-)+c(HX)=0.02 molL-1 D.已知Ksp(AgCl)=1.5610-10,Ksp(Ag2CrO4)=9.010-12。在含Cl-、浓度相同的溶液中滴加AgNO3溶液时,首先生成Ag2CrO4沉淀,答案,解析,-14-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,方法技巧沉淀先后顺序的判断 向溶液中加入沉淀剂,当可能有多种沉淀生成时,哪种沉淀的溶解度最小(当各种沉淀的Ksp表达式相同时,Ksp越小,沉淀的溶解度越小),则最先生成该沉淀。 (1)向含
8、等浓度Cl-、Br-、I-的混合溶液中加入AgNO3溶液,最先生成的沉淀是AgI。 (2)向含等浓度 、OH-、S2-的混合溶液中加入CuSO4溶液,最先生成的沉淀是CuS。 (3)向Mg(HCO3)2溶液中加入适量NaOH溶液,生成的沉淀是Mg(OH)2而不是MgCO3,因为Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。,-15-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.已知Ca(OH)2悬浊液中存在平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq) H0,下列有关该平衡体系的说法正确的是( ) 升高温度,平衡逆向移动 向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度 除去氯化钠溶
9、液中混有的少量钙离子,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液 恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高 给溶液加热,溶液的pH升高 向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加 向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变 A. B. C. D.,答案,解析,-16-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.钡盐生产过程中排出大量钡泥主要含有BaCO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等,某工厂本着资源利用和降低生产成本的目的,在生产BaCO3的同时,充分利用钡泥来制取Ba(NO3)2晶体及其他副产品,其部分工艺流程如下:,已知:Fe(OH)3和Fe(OH)2完全沉淀时溶液的pH分别为
10、3.2和9.7; Ba(NO3)2在热水中的溶解度大,在冷水中的溶解度小; Ksp(BaSO4)=1.110-10,Ksp(BaCO3)=5.110-9。,-17-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(1)该厂生产的BaCO3因含有少量BaSO4而不纯,提纯的方法是:将产品加入足量饱和的Na2CO3溶液中充分搅拌、过滤、洗涤。用离子方程式说明该提纯的原理: 。 (2)上述流程中Ba(FeO2)2与HNO3溶液反应生成两种盐和H2O,反应的化学方程式为 。 (3)结合本厂生产实际X试剂应选下列中的 (填序号)。 A.BaCl2 B.BaCO3 C.Ba(NO3)2 D.Ba(OH)2 (4)废
11、渣2为 。 (5)操作为 。 (6)过滤3后的母液应循环到容器 (填“a”“b”或“c”)中。 (7)称取w g的晶体样品溶于蒸馏水中加入足量的稀硫酸,反应后经一系列操作称重所得沉淀质量为m g,则该晶体的纯度可表示为 。,-18-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-19-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,(3)加入X是为了调节硝酸钡和硝酸铁溶液的pH,使硝酸铁转化为氢氧化铁沉淀而除去,并且不引入新的杂质,因此合适的试剂是碳酸钡。 (4)调节硝酸钡和硝酸铁溶液的pH为45,产生的沉淀是氢氧化铁,过滤出的废渣是氢氧化铁。 (5)加入氢氧化钡调溶液至pH=7后,溶液中的溶质是硝酸钡,由于B
12、a(NO3)2在热水中的溶解度大,在冷水中的溶解度小,因此要析出硝酸钡晶体,需要蒸发浓缩、冷却结晶。 (6)过滤后的滤液是硝酸钡的饱和溶液,循环利用可以充分利用原料,同时减少对环境的污染,因此母液应循环到容器c中。,-20-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,-21-,考点一,考点二,基础梳理,溶度积常数及其应用 1.溶度积和离子积,考点突破,-22-,考点一,考点二,基础梳理,2.Ksp的影响因素 (1)内因:难溶物质本身的性质,这是决定因素。 (2)外因。 温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解方向移动,Ksp增大。 特别提醒浓度:加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ks
13、p不变。其他:向平衡体系中加入可与体系中某些离子反应生成更难溶物质或更难电离物质或气体的离子时,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。,考点突破,-23-,考点一,考点二,基础梳理,自主巩固 (1)一定温度下,AgCl的Ksp=1.8010-10。将0.002 molL-1的NaCl和0.002 molL-1的AgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl沉淀生成? 有沉淀生成。 (2)一定温度下,1 L溶液中最多含有7.4 g Ca(OH)2,该温度下Ca(OH)2的溶度积为0.004。加水稀释,Ca(OH)2的溶度积不变(填“变大”“不变”或“变小”,下同);升高温度Ca(OH)2的溶度积变小。,考
14、点突破,-24-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,1.溶度积的有关计算及其应用 (1)已知溶度积,求溶液中的某种离子的浓度,如Ksp=a的饱和AgCl溶液中,c(Ag+)= molL-1。 (2)已知溶度积、溶液中某离子的浓度,求溶液中的另一种离子的浓度,如某温度下AgCl的Ksp=a,在0.1 molL-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10a molL-1。,-25-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,2.沉淀溶解平衡的有关图像 沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线,曲线上的任一点,都是同一温度下,恰好生成沉淀时的离子浓度,有相同的Ksp。如图中的A点和C
15、点均表示BaSO4的饱和溶液;曲线上方的任一点均表示过饱和溶液,如B点,说明溶液中有BaSO4沉淀析出,此时QcKsp;曲线下方的任一点均表示不饱和溶液,如D点,此时QcKsp。同一难溶电解质的溶解平衡曲线,在同一温度下是同一条曲线,所以在同一曲线上的任意一点的Ksp相同,曲线上的点对应的横坐标和纵坐标的数值(各离子的浓度)幂的乘积就是Ksp。如图中,由C点到A点表示向BaSO4饱和溶液中加入含Ba2+的固体盐或浓溶液。,-26-,考点一,考点二,例2已知常温下Ksp(AgCl)=1.610-10、Ksp(AgI)=2.010-16,下列说法中正确的是 ( ),答案,解析,基础梳理,考点突破,
16、-27-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,例3(2018全国)用0.100 molL-1 AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 molL-1 Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是( ),A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10 B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)c(Cl-)=Ksp(AgCl) C.相同实验条件下,若改为0.040 0 molL-1 Cl-,反应终点C移到A D.相同实验条件下,若改为0.050 0 molL-1 Br-,反应终点C向B方向移动,答案,解析,-28-,考点一,考点二,思维模板 沉淀溶解平衡图像题的解题模板
17、沉淀溶解平衡图像题与化学平衡图像题一样,都是利用化学平衡移动原理解答问题。但沉淀溶解平衡图像题更难且易错,常见的思维途径如下: 第1步:观察纵、横坐标表示何种变量。 第2步:找到坐标的关键点、线段的变化及含义。 第3步:利用Ksp进行相应换算、推断,根据沉淀溶解平衡原理分析曲线(平衡线)变化。,基础梳理,考点突破,-29-,考点一,考点二,跟踪训练 3.硫酸锶(SrSO4)可用于烟火和陶瓷工业,该物质是矿物天青石的主要成分,可由Na2SO4溶液加入锶盐溶液沉淀而得。如图是硫酸锶的溶解曲线,下列说法正确的是 ( )A.图像中A、C两点的溶度积:Ksp(A)Ksp(C) B.363 K时的溶度积K
18、sp(SrSO4)=1.010-3.20 C.SrSO4的溶解度随温度升高而增大 D.313 K时,B点为饱和溶液,D点为不饱和溶液,基础梳理,考点突破,答案,解析,-30-,考点一,考点二,4.某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,另含少量铁、铝、铜等金属化合物)作脱硫剂,通过如下简化流程,既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。,基础梳理,考点突破,-31-,考点一,考点二,请回答下列问题: (1)上述流程脱硫实现了 (填序号)。 a.废弃物的综合利用 b.白色污染的减少 c.酸雨的减少 d.臭氧层空洞的减少 (2)用离子方程式表示出步骤中用MnCO3除去A
19、l3+的反应原理:。 (3)已知Ksp(CuS)=8.410-45,Ksp(NiS)=1.410-24;在步骤除铜、镍的过程中,当Ni2+恰好完全沉淀此时溶液中c(Ni2+)=1.010-5 molL-1,则溶液中Cu2+的浓度是 molL-1。 (4)步骤生成无水MnO2的化学方程式是 。 (5)产品MnO2可作电池材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可以制得MnO2,其阳极的电极反应式是 。,基础梳理,考点突破,-32-,考点一,考点二,(6)已知废气中SO2浓度为8.0 gm-3,软锰矿浆对SO2的吸收率可达90%,则处理100 m3燃煤尾气,可得到硫酸锰晶体(MnSO4H2O,相对分子质
20、量为169)的质量为 kg(结果保留3位有效数字)。,答案:(1)ac (2)3MnCO3+2Al3+3H2O=3Mn2+3CO2+2Al(OH)3 (3)6.010-26 (4)2KMnO4+3MnSO4+2H2O=K2SO4+5MnO2+2H2SO4 (5)Mn2+2H2O-2e-=MnO2+4H+ (6)1.90,基础梳理,考点突破,-33-,考点一,考点二,解析:(1)利用软锰矿作脱硫剂,通过题给简化流程,既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2,因此该过程减少了SO2的排放,从而减少了酸雨的产生,又能制得电池材料MnO2,实现了废弃物的综合利用,故a、c项正确。 (2)由流程
21、图可知,步骤中向含杂质的MnSO4溶液中加入MnCO3,其目的是除去铁、铝,除去Al3+的离子方程式为3MnCO3+2Al3+3H2O=3Mn2+3CO2+2Al(OH)3。,基础梳理,考点突破,-34-,考点一,考点二,(4)由流程图可知,步骤中在MnSO4溶液中加入KMnO4,经操作X分离得到K2SO4和MnO2,故步骤中+2价Mn和+7价Mn转变为+4价Mn,结合得失电子守恒和元素守恒写出化学方程式。 (5)用惰性电极电解MnSO4溶液制得MnO2,该过程Mn2+发生了氧化反应,电极反应式为Mn2+2H2O-2e-=MnO2+4H+。 (6)根据硫元素守恒可知,被吸收的SO2的物质的量等
22、于得到硫酸锰晶体的物质的量,则有,m(MnSO4H2O)=11.25 mol169 gmol-1=1 901.25 g1.90 kg。,基础梳理,考点突破,-35-,1.2个主要特征 (1)v(溶解)=v(沉淀)0。 (2)离子的浓度保持不变。 2.3个关系 当QcKsp时:溶液过饱和,有沉淀析出。 3.2个应用 (1)沉淀的溶解与生成;(2)沉淀的转化。,-36-,难溶电解质 的溶解平衡,-37-,2,1,3,4,6,7,5,1.工业上向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的CaSO4转化为CaCO3后用盐酸去除。下列叙述不正确的是( ) A.温度升高,Na2CO3溶液的KW和c(OH-
23、)均会增大 B.沉淀转化的离子方程式为 C.盐酸中,CaCO3的溶解性强于CaSO4 D.向Na2CO3溶液通入CO2后,阴离子浓度均减小,D,解析:水的电离及碳酸根离子的水解都是吸热过程,升温促进水的电离和碳酸根离子的水解,KW和c(OH-)均会增大,A项正确;沉淀转化的离子方程式 ,B项正确;盐酸与CaCO3反应生成氯化钙、水和二氧化碳,盐酸与CaSO4不反应,C项正确;Na2CO3溶液与CO2反应生成NaHCO3,碳酸氢根离子浓度增大,D项错误。,-38-,2,1,3,4,6,7,5,2.(2018广东深圳模拟)化工生产中常用MnS作为沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:Cu2+(aq)+M
24、nS(s) CuS(s)+Mn2+(aq),下列说法错误的是( ) A.MnS的Ksp比CuS的Ksp大 B.该反应达平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+) C.向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,c(Mn2+)变大 D.该反应的平衡常数,B,解析:根据沉淀转化向溶度积小的方向进行,可知Ksp(MnS) Ksp(CuS),A项正确;该反应达平衡时,c(Mn2+)、c(Cu2+)保持不变,但不一定相等,B项错误;向平衡体系中加入少量CuSO4固体后,平衡正向移动,c(Mn2+)变大,C项正确;该反应的平衡常数,-39-,4,3,1,2,6,7,5,3.25 时,下列5种盐的溶度积常数(Ksp)分
25、别是:,结合相关数据分析,下列说法不正确的是( ) A.除去溶液中的Ag+用硫化钠溶液比硫酸钠溶液效果好 B.向AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡体系中加入少量氯化钠固体,溶液中c(Ag+)不变 C.向少量溴化银悬浊液中加入足量饱和食盐水,沉淀颜色会由浅黄色变为白色 D.向生成的黄色AgI沉淀中滴加少量Na2S溶液,沉淀会变为黑色,答案,解析,-40-,4,3,1,2,6,7,5,4.(2017全国)在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下
26、列说法错误的是( )A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7 B.除Cl-反应为Cu+Cu2+2Cl-=2CuCl C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好 D.2Cu+=Cu2+Cu平衡常数很大,反应趋于完全,答案,解析,-41-,6,7,5,3,1,2,4,5.向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是( ) A. B.c(Mg2+) C.c(H+) D.Ksp(MgCO3),A,-42-,6,7,5,3,1,2,4,6.已知:25 时Ksp(BaSO4)=1.010-10。该温度下,CaSO4悬浊液中,c(Ca2+)与 的关系如图所示,下列叙述
27、正确的是( )A.向A点的溶液中加入等物质的量固体Na2SO4或Ca(NO3)2,析出的沉淀量不同 B.A、B、C、D四点对应的体系中,D点体系最稳定 C.升高温度后,溶液可能会由A点转化为B点 D.反应Ba2+(aq)+CaSO4(s) BaSO4(s)+Ca2+(aq)的平衡常数K=9.0104,答案,解析,-43-,6,7,5,3,1,2,4,7.(1)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题: 大量的碘富集在海藻中,用水浸取后浓缩,再向浓缩液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2。该反应的还原产物为 。 上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。取一定量的浓缩液,向
28、其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中 为 。已知Ksp(AgCl)=1.810-10,Ksp(AgI)=8.510-17。,-44-,6,7,5,3,1,2,4,(2)七铝十二钙(12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料,用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下:煅粉主要含MgO和 ,用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后,镁化合物几乎不溶,若滤液中c(Mg2+)小于510-6 molL-1,则溶液pH Mg(OH)2的Ksp=5.010-12;该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3,原因是 。,-45-,6,7,5,3,1,2,4,答案 (1)MnSO4(或Mn2+) 4.710-7 (2)CaO 11 若使用(NH4)2SO4,会生成微溶的CaSO4进入滤渣,造成CaCO3产率降低,
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