第八章第四讲难溶电解质的溶解平衡Word文件下载.docx
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Fe(OH)3+3H+、CuO+2H+===Cu2++H2O。
(2)沉淀剂法
如用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为H2S+Cu2+===CuS↓+2H+。
2.沉淀的溶解
(1)酸溶解法
如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++H2O+CO2↑。
(2)盐溶液溶解法
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2NH
===Mg2++2NH3·
H2O。
(3)配位溶解法
如AgCl溶于氨水,离子方程式为AgCl+2NH3·
H2O===[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O。
3.沉淀的转化
(1)实质:
沉淀溶解平衡的移动。
如MgCl2溶液
Mg(OH)2
Fe(OH)3,则Ksp[Mg(OH)2]>
Ksp[Fe(OH)3]。
(2)规律:
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,沉淀的溶解度差别越大,越容易转化。
(3)应用
锅炉除垢:
将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为CaSO4+CO
===CaCO3+SO
。
矿物转化:
CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS,离子方程式为ZnS+Cu2+===CuS+Zn2+。
1.(教材改编)下列有关沉淀溶解平衡的说法中,正确的是( )
A.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),说明AB2的溶解度小于CD的溶解度
B.在氯化银的沉淀溶解平衡体系中加入蒸馏水,氯化银的Ksp增大
C.在碳酸钙的沉淀溶解平衡体系中加入稀盐酸,沉淀溶解平衡不移动
D.向氯化银沉淀溶解平衡体系中加入碘化钾固体,氯化银沉淀可转化为碘化银沉淀
解析:
选D。
不同类型的物质不能根据Ksp比较其溶解度相对大小,A错;
温度不变Ksp为一常数,B错;
碳酸钙沉淀溶解平衡体系中加入稀盐酸促进了碳酸钙的溶解,C错。
2.(2016·
无锡联考)要使工业废水中的Pb2+沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂,已知Pb2+与这些离子形成的化合物的溶解度如下:
化合物
PbSO4
PbCO3
PbS
溶解度/g
1.03×
10-4
1.81×
10-7
1.84×
10-14
由上述数据可知,沉淀剂最好选用( )
A.硫化物 B.硫酸盐
C.碳酸盐D.以上沉淀剂均可
选A。
沉淀工业废水中的Pb2+时,生成沉淀的反应进行得越完全越好,由于PbS的溶解度最小,故最好选硫化物作为沉淀剂。
名师点拨
(1)难溶电解质不一定是弱电解质,如BaSO4、AgCl等都是强电解质。
(2)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1×
10-5mol·
L-1时,沉淀已经完全。
把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:
Ca(OH)2(s)
Ca2+(aq)+2OH-(aq)。
下列说法正确的是( )
A.恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
B.给溶液加热,溶液的c(OH-)增大
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
D.向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
[解析] 恒温下Ksp不变,加入CaO后,溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液,pH不变,A错误;
加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的c(OH-)减小,B错误;
加入Na2CO3溶液,沉淀溶解平衡向右移动,Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体,固体质量增加,C正确;
加入NaOH固体,溶液中c(OH-)增大,平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,D错误。
[答案] C
已知Ca(OH)2(s)
Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH<
0,判断对该平衡体系的下列说法是否正确。
(1)升高温度,平衡逆向移动。
( )
(2)向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度。
(3)除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子,可以向溶液中加入适量的NaOH溶液。
答案:
(1)√
(2)×
(3)×
(1)绝大多数固体的溶解度随温度的升高而增大,但有少数物质的溶解度随着温度的升高而减小,如Ca(OH)2。
(2)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。
(3)复分解反应总是向着某些离子浓度减小的方向进行,若生成难溶电解质,则向着生成溶度积较小的难溶电解质的方向进行。
题组一 沉淀溶解平衡及其影响因素
1.(教材改编)下列说法正确的是( )
①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,溶液中各种离子的溶解(或沉淀)速率都相等
②难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动
③向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2溶液,则SO
沉淀完全,溶液中只含Ba2+、Na+和Cl-,不含SO
④Ksp小的物质其溶解能力一定比Ksp大的物质的溶解能力小
⑤为减少洗涤过程中固体的损失,最好选用稀H2SO4代替H2O来洗涤BaSO4沉淀
⑥洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好
A.①②③ B.①②③④⑤⑥
C.⑤D.①⑤⑥
C
2.下列说法错误的是( )
A.(2015·
高考全国卷Ⅰ,10-D)将0.1mol·
L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·
L-1CuSO4溶液,先有白色沉淀生成,后变为浅蓝色沉淀,则Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
B.(2014·
高考安徽卷)根据“溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化”推出结论“ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀”
C.(2014·
高考重庆卷)Ca(HCO3)2溶液与过量NaOH溶液反应可得到Ca(OH)2
D.(2014·
高考重庆卷)25°
C时Cu(OH)2在水中的溶解度大于其在Cu(NO3)2溶液中的溶解度
选C。
A.向MgSO4溶液中加入NaOH溶液发生反应:
MgSO4+2NaOH===Na2SO4+Mg(OH)2↓,有白色沉淀产生,再滴加CuSO4溶液,白色沉淀转化为浅蓝色沉淀,发生反应为CuSO4+Mg(OH)2===Cu(OH)2+MgSO4,因为Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的溶度积小,发生了沉淀的转化,A正确;
B.根据溶解平衡可知,溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀转化,硫化铜比硫化锌更难溶,因此ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀,B正确;
C.碳酸氢钙溶液与过量的氢氧化钠溶液反应生成碳酸钙沉淀、碳酸钠和水,反应的离子方程式为Ca2++2HCO
+2OH-===CO
+2H2O+CaCO3↓,得不到氢氧化钙,C错误;
D.氢氧化铜在溶液中存在溶解平衡Cu(OH)2(s)
Cu2+(aq)+2OH-(aq),硝酸铜溶液中铜离子浓度大,抑制氢氧化铜的溶解,因此Cu(OH)2在水中的溶解度大于其在硝酸铜溶液中的溶解度,D正确。
题组二 沉淀溶解平衡在工农业生产中的应用
3.已知25℃时,FeS、CuS的溶度积常数分别为6.3×
10-18、6.3×
10-36。
A.向H2S的饱和溶液中通入少量SO2气体,溶液的酸性增强
B.将足量的CuSO4溶解在0.1mol·
L-1的H2S溶液中,溶液中Cu2+的最大浓度为6.3×
10-35mol·
L-1
C.因为H2SO4是强酸,所以反应:
CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4不能发生
D.除去工业废水中的Cu2+可以选用FeS作沉淀剂
向H2S的饱和溶液中通入少量SO2气体,发生反应2H2S+SO2===3S↓+2H2O,溶液酸性减弱,A项错误;
B项忽视了H2S为弱酸,在溶液中不能完全电离出S2-,错误;
因为CuS难溶于水,也难溶于硫酸,故可发生反应CuSO4+H2S===CuS↓+H2SO4,C项错误;
向含Cu2+的工业废水中加入FeS时,FeS电离出的S2-与Cu2+结合生成沉淀,导致FeS的溶解平衡右移,可有效地除去废水中的Cu2+,D项正确。
4.
(1)金属氢氧化物在酸中溶解度不同,因此可以利用这一性质,控制溶液的pH,达到分离金属离子的目的。
难溶金属氢氧化物在不同pH下的溶解度S(mol·
L-1)如图。
①pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是________________________________________________________________________。
②若要除去CuCl2溶液中少量的Fe3+,应该控制溶液的pH______________。
A.<
1 B.在4左右 C.>
6
(2)已知常温下一些难溶物的溶度积常数如表:
物质
FeS
MnS
CuS
HgS
ZnS
Ksp
6.3×
10-18
2.5×
10-13
1.3×
10-36
3.1×
10-28
6.1×
10-53
1.6×
10-21
某工业废水中含有Cu2+、Pb2+、Hg2+,最适宜向此工业废水中加入过量的________除去它们。
A.NaOHB.FeSC.Na2S
(1)①由题图可以看出pH=3时,不产生Cu(OH)2沉淀,铜元素主要是以Cu2+的形式存在。
②由题图可知pH<
1时,Fe3+不产生沉淀;
pH在2.5~4.5之间,Fe3+沉淀完全而Cu2+不产生沉淀;
pH>
6时Cu2+沉淀完全,故应控制pH在4左右。
(2)根据几种硫化物的溶度积可知CuS、PbS、HgS的溶解度比FeS小得多;
加入FeS可将Cu2+、Pb2+、Hg2+转化为硫化物沉淀,而过量的FeS不溶解,所以FeS为最佳试剂,而NaOH、Na2S过量时都会存在于废水中。
(1)①Cu2+ ②B
(2)B
(1)一定温度下,沉淀溶解平衡曲线上的任意一点都代表指定温度下的饱和溶液,由对应的离子浓度可求Ksp。
(2)并非Ksp越小,其物质的溶解度就越小。
对于阴、阳离子的个数比相同的难溶电解质,它们的溶解能力可以直接用Ksp的大小来比较,Ksp越小,其物质的溶解度就越小;
而对于阴、阳离子的个数比不同的难溶电解质,它们的溶解能力就不能直接用Ksp的大小来比较。
考点二 溶度积常数及其应用[学生用书P196]
1.表达式
对于溶解平衡MmAn(s)
mMn+(aq)+nAm-(aq),Ksp=cm(Mn+)·
cn(Am-)。
2.意义
溶度积(Ksp)反映了物质在水中的溶解能力。
3.影响因素
溶度积常数只与难溶电解质的性质和温度有关,而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。
4.溶度积规则
某难溶电解质的溶液中任一情况下有关离子浓度的乘积Qc(离子积)与Ksp的关系:
1.下列有关Ksp的叙述中正确的是( )
①Ksp大的电解质,其溶解度一定大
②Ksp只与电解质的本性有关,而与外界条件无关
③Ksp表示难溶电解质在水中达到沉淀溶解平衡时,溶液中离子浓度计量数次幂之积
④Ksp的大小与难溶电解质的性质和温度有关
A.①③ B.②④
C.③④D.①②
对于不同类型的难溶电解质,Ksp大的,其溶解度不一定大;
Ksp的大小与难溶电解质的性质以及温度有关。
2.已知:
25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×
10-12,Ksp(MgF2)=7.42×
10-11。
A.25℃时,饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2+)大
B.25℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4Cl固体,c(Mg2+)增大
C.25℃时,Mg(OH)2固体在20mL0.01mol·
L-1氨水中的Ksp比在20mL0.01mol·
L-1NH4Cl溶液中的Ksp小
D.25℃时,在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2不可能转化为MgF2
选B。
A项,Mg(OH)2与MgF2同属于AB2型沉淀,可根据Ksp的大小比较离子浓度,Ksp[Mg(OH)2]比Ksp(MgF2)小,说明饱和Mg(OH)2溶液中的c(Mg2+)更小;
B项,因Mg(OH)2+2NH
H2O,而使c(Mg2+)增大;
C项,Ksp不随浓度的改变而改变;
D项,Mg(OH)2的Ksp与MgF2的Ksp数量级接近,若F-浓度足够大,Mg(OH)2也可能转化为MgF2。
(1)对于溶解平衡:
AmBn(s)
mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)·
cn(Bm-),对于相同类型的物质,Ksp的大小反映了难溶电解质在溶液中溶解能力的大小,也反映了该物质在溶液中沉淀的难易。
(2)与化学平衡常数一样,Ksp与温度有关。
不过温度改变不大时,Ksp变化也不大,常温下的计算可不考虑温度的影响。
(2016·
河南中原名校摸底)①已知t℃时AgCl的Ksp=2×
10-10;
②在t℃时,Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
A.在t℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×
10-8
B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y点变成X点
C.在t℃时,以0.01mol·
L-1AgNO3溶液滴定20mL0.01mol·
L-1KCl和0.01mol·
L-1K2CrO4的混合溶液(溶液体积不变),CrO
先沉淀
D.在t℃时,反应Ag2CrO4(s)+2Cl-(aq)
2AgCl(s)+CrO
(aq)的平衡常数K=2.5×
108
[解析] 在t℃时,Ag2CrO4(s)
2Ag+(aq)+CrO
(aq)的Ksp=(10-3)2×
10-5=10-11,A错误;
在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4,即增大了c(CrO
),可使溶液由Y点变成Z点,B错误;
沉淀0.01mol·
L-1Cl-需Ag+2×
10-8mol·
L-1,沉淀0.01mol·
L-1CrO
需Ag+10-4.5mol·
L-1,因此Cl-先沉淀,C错误;
K=
=
=2.5×
108,D正确。
[答案] D
某温度时AgCl的Ksp=1.80×
10-10,将0.002mol·
L-1的NaCl和0.002mol·
L-1的AgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl沉淀生成?
写出推断过程。
Qc=c(Cl-)·
c(Ag+)=0.001×
0.001=10-6>
Ksp,有沉淀生成。
溶度积图像是沉淀溶解平衡理论的难点,溶度积图像突破方法:
第一步,识图像。
认识图像横坐标、纵坐标表示什么,如表示离子浓度、pM等;
曲线上的点表示达到平衡状态,曲线上方的点代表“过饱和溶液”,曲线下方的点代表“不饱和溶液”。
第二步,想原理。
涉及的原理主要有溶度积表达式书写、影响沉淀溶解平衡的因素以及溶度积常数的影响因素。
如浓度不会改变溶度积,溶度积只与温度有关,多数情况下,温度越高,溶度积越大。
第三步,找联系。
即将图像与溶度积原理联系起来,分析题目设置的问题,如求离子浓度、判断沉淀溶解平衡状态等。
题组一 关于Ksp的概念考查
1.(教材改编)下列有关溶度积常数Ksp的说法正确的是( )
A.常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小
B.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp减小
C.溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp增大
D.常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变
温度不变,溶度积常数不变,故A项不正确;
大多数物质的Ksp随温度升高而增大,但也有少数物质(如氢氧化钙)相反,故B、C均不正确。
2.[2015·
高考全国卷Ⅰ,28-
(1)
(2)]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:
(1)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________。
(2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。
取一定量的浓缩液,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,溶液中
为________。
已知Ksp(AgCl)=1.8×
10-10,Ksp(AgI)=8.5×
10-17。
(1)浓缩液中碘元素以I-的形式存在,I-具有还原性,可将MnO2还原为Mn2+。
(2)当AgCl开始沉淀时,溶液中
≈4.7×
10-7。
(1)MnSO4(或Mn2+)
(2)4.7×
题组二 有关Ksp的计算及图像题
3.[2015·
高考全国卷Ⅱ,26-(4)]酸性锌锰干电池是一种一次性电池,回收处理该废电池可得到多种化工原料。
有关数据如下表所示:
Zn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp近似值
10-17
10-39
用废电池的锌皮制备ZnSO4·
7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为________,加碱调节至pH为________时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×
L-1时,即可认为该离子沉淀完全);
继续加碱至pH为________时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1mol·
L-1)。
若上述过程不加H2O2后果是________________________,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Fe与稀H2SO4反应生成FeSO4,再被H2O2氧化转化为Fe2(SO4)3。
Fe(OH)3的Ksp=c(Fe3+)·
c3(OH-),则Fe3+恰好沉淀完全时,c(OH-)=
≈10-11.3mol·
L-1,则溶液的pH=2.7。
Zn(OH)2的Ksp=c(Zn2+)·
c2(OH-),则Zn2+开始沉淀时,c(OH-)=
=10-8mol·
L-1,溶液的pH=6。
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近,不加入H2O2将Fe2+转化为Fe3+,很难将Zn2+和Fe2+分开。
Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分离不开
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
4.(2016·
中学生化学报选粹)几种金属硫化物的溶度积如图所示:
已知pM=-lgc(M2+),pS=-lgc(S2-)。
A.相同温度下,溶解度:
S(HgS)>
S(CuS)>
S(FeS)
B.硫化铜难溶于稀硫酸,而硫化汞易溶于稀硫酸
C.a点对应的硫化铜悬浊液中溶度积常数为Ksp(CuS)=1×
D.MS溶解的条件是c(M2+)·
c(S2-)>
Ksp(MS)
审题关键:
(1)从图像看,pM越大,c(M2+)越小;
pS越大,c(S2-)越小。
(2)HgS、CuS、FeS的沉淀类型相同,都是AB型。
(3)溶度积越大,溶解度越大。
(4)曲线上每一点都代表“对应物质的饱和溶液”,即达到沉淀溶解平衡状态。
A项,硫化汞溶度积最小,硫化亚铁溶度积最大,它们组成类型相同,溶度积越大,溶解度越大,所以,硫化汞溶解度最小,硫化亚铁溶解度最大,错误;
B项,根据c(M2+)·
c(S2-)与Ksp(MS)的关系知,如果硫化铜难溶于稀硫酸,则硫化汞更难溶于稀硫酸,错误;
C项,曲线上每个点对应的金属硫化物都处在沉淀溶解平衡状态,pCu+pS=-[lgc(Cu2+)+lgc(S2-)],Ksp(CuS)=10-(pCu+pS),正确;
D项,硫化物溶解的条件是c(M2+)·
c(S2-)<
Ksp(MS),错误。
一、选择题
1.下列叙述正确的是( )
A.一般认为沉淀离子浓度小于10-5mol/L时,则认为已经沉淀完全
B.反应AgCl+NaBr===AgBr+NaCl能在水溶液中进行,是因为AgCl比AgBr更难溶于水
C.Al(OH)3(s)
Al3+(aq)+3OH-(aq)表示沉淀溶解平衡,Al(OH)3
Al3++3OH-表示水解平衡
D.只有反应速率很高的化学反应才能应用于工业生产
反应AgCl+NaBr===AgBr+NaCl能在水溶液中进行说明AgBr比AgCl更难溶于水,B项错误;
Al(OH)3
Al3++3OH-表示Al(OH)3的电离平衡,C项错误;
化学反应能否应用于工业生产与反应速率无必然联系,D项错误。
2.25℃时,PbCl2固体在不同浓度盐酸中的溶解度如图所示。
在制备PbCl2的实验中,洗涤PbCl2固体最好选用( )
A.蒸馏水 B.1.00mol·
L-1盐酸
C.5.00mol·
L-1盐酸D.10.00mol·
观察题图知,PbCl2固体在浓度为1.00mol·
L-1的盐酸中,溶解度最小。
3.将氨水滴加到盛有AgCl的试管中直至AgCl完全溶解,对上述过程的有关解释或叙述正确的是( )
A.所得溶液中c(Ag+)·
c(Cl-)>
Ksp(AgCl)
B.上述实验说明Cl-与NH
间有很强的结合力
C.所得溶液中形成了难电离的物质
D.上述过程中NH3·
H2O的电离
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- 第八 第四 讲难溶 电解质 溶解 平衡