届高考化学核心突破沉淀溶解与平衡讲+练 有答案修正版.docx
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届高考化学核心突破沉淀溶解与平衡讲+练有答案修正版
专题四沉淀溶解与平衡
【体系构建】
核心一 难溶电解质的沉淀溶解平衡
1.含义:
在一定温度下的水溶液中,当沉淀溶解和生成的速率相等时,即建立了溶解平衡状态。
2.溶度积常数:
[以AnBm(s)=nAm+(aq)+mBn-(aq)为例]
(1)表达式:
Ksp=[c(Am+)]n×[c(Bn-)]m
(2)离子积(Qc):
Qc与Ksp的表达式相同,当Qc=Ksp,处于平衡状态。
Ksp的影响因素:
内因:
难溶物质本身的性质。
外因:
Ksp只与温度有关。
(3)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:
3.影响沉淀溶解平衡的因素
(1)内因
难溶电解质本身的性质,这是决定因素。
(2)外因
以AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq) ΔH>0为例
外界条件
移动方向
平衡后c(Ag+)
平衡后c(Cl-)
Ksp
升高温度
正向
增大
增大
增大
加水稀释
正向
减小
减小
不变
加入少量AgNO3
逆向
增大
减小
不变
通入HCl
逆向
减小
增大
不变
通入H2S
正向
减小
增大
不变
核心二、沉淀溶解平衡的四个注意要点
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.溶度积大的难溶电解质的溶解度不一定大,只有组成相似的难溶电解质才有可比性。
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。
4.一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。
核心三、溶度积在沉淀溶解平衡中的“三大应用”
1.沉淀的生成
(1)条件:
离子浓度积(Qc)大于溶度积(Ksp)。
(2)应用:
①分离离子:
同一类型的难溶电解质,如AgCl、AgBr、AgI,溶度积小的物质先析出,溶度积大的物质后析出。
②控制溶液的pH来提纯物质,如除去CuCl2中的FeCl3就可以向溶液中加入CuO或Cu(OH)2等物质,将Fe3+转化为Fe(OH)3而除去。
2.沉淀的溶解
当溶液中溶度积Qc小于Ksp时,沉淀可以溶解,其常用的方法有:
(1)酸碱溶解法:
加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应,降低离子浓度,使平衡向溶解的方向移动,如CaCO3可溶于盐酸。
(2)盐溶解法:
加入盐溶液,与沉淀溶解平衡体系中某种离子反应生成弱电解质,从而减小离子浓度使沉淀溶解,如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液。
(3)氧化还原法:
通过发生氧化还原反应使平衡体系中的离子浓度降低,从而使沉淀溶解,如Ag2S溶于硝酸。
3.沉淀的转化
(1)沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动。
一般是溶解度小的沉淀会转化生成溶解度更小的沉淀。
(2)溶解度较小的沉淀在一定条件下也可以转化成溶解度较大的沉淀,如在BaSO4的饱和溶液中加入高浓度的Na2CO3溶液,也可以转化成溶解度较大的BaCO3沉淀。
【答题技法】
1.沉淀溶解平衡图象分析注意:
(1)结合相关离子浓度的沉淀溶解平衡曲线可知,曲线上任意一点均为饱和溶液,曲线下方的点为非饱和溶液,曲线上方的点为过饱和溶液,可根据Qc与Ksp的大小判断。
(2)求Ksp时可找曲线上合适的一点确定离子浓度进行计算,曲线上任意一点的Ksp相同。
(3)当坐标表示浓度的对数时,要注意离子浓度的换算,如lgc(X)=a,则c(X)=10amol·L-1。
2.关于Ksp计算的五种类型:
(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+)=mol·L-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0.1mol·L-1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体,达到平衡后c(Ag+)=10amol·L-1。
【核心训练】
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,而后用盐酸去除。
下列叙述不正确的是( )
A.温度升高,Na2CO3溶液的Kw和c(OH-)均会增大
B.沉淀转化的离子方程式为CO32-(aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+SO42-(aq)
C.在盐酸溶液中,CaCO3的溶解性大于CaSO4
D.Na2CO3溶液遇CO2后,阴离子浓度均减小
【解析】选D。
温度升高,Kw增大,温度升高促进碳酸钠溶液水解,c(OH-)增大,A正确;加入碳酸钠溶液,把硫酸钙转化为碳酸钙:
CO32-(aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+SO42-(aq),B正确;因为碳酸钙与盐酸反应,而硫酸钙不与盐酸反应,所以在盐酸溶液中碳酸钙的溶解性大于硫酸钙,C正确;根据CO32-+CO2+H2O====2HCO3-知,HCO3-浓度增大,D错误。
2.某温度下,难溶物FeR的水溶液中存在平衡:
FeR(s)
Fe2+(aq)+R2-(aq),其沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.可以通过升温实现由a点变到c点
B.b点对应的Ksp等于a点对应的Ksp
C.d点可能有沉淀生成
D.该温度下,Ksp=4×10-18
【解析】选B。
升高温度,FeR溶液中Fe2+和R2-的浓度同时增大,A错误;沉淀溶解平衡曲线上的点均为平衡点,温度不变,Ksp不变,B正确;d点相对于平衡点a点,c(Fe2+)相同,c(R2-)小于a点,没有沉淀生成,C错误;选a点或b点计算,得Ksp(FeR)=2×10-18,D错误。
3.下列说法中正确的是( )
A.用等体积的蒸馏水或0.01mol·L-1盐酸洗涤AgCl沉淀,AgCl损失量相同
B.向MgCO3沉淀中滴加NaOH溶液可以得到Mg(OH)2沉淀
C.向氨水中加入NH4Cl或NaOH固体,溶液的pH均增大
D.AgCl在水中的Ksp比在NaCl溶液中的大
【解析】选B。
AgCl沉淀在水中存在溶解平衡:
AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq),用盐酸洗涤时,c(Cl-)较大,使平衡逆向移动,AgCl损失量小,A错误;MgCO3沉淀存在溶解平衡,由于Mg(OH)2的溶解度小于MgCO3,滴加NaOH溶液时,Mg2+与OH-结合生成Mg(OH)2沉淀,B正确;氨水中存在电离平衡:
NH3·H2ONH4++OH-,加入NH4Cl固体,平衡逆向移动,溶液的pH减小;加入NaOH固体,平衡逆向移动,但溶液中OH-的浓度增大,pH增大,C错误;溶度积只与温度有关,D错误。
4.已知298K时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp5.6×10-12,取适量的MgCl2溶液,加入一定量的烧碱溶液达到沉淀溶解平衡,测得pH=13.0,则下列说法不正确的是( )
A.所得溶液中c(H+)=10-13mol·L-1
B.所得溶液中由水电离产生的c(OH-)=10-13mol·L-1
C.所加的烧碱溶液的pH=13.0
D.所得溶液中的c(Mg2+)=5.6×10-10mol·L-1
【解析】选C。
pH=13.0,则所得溶液中的c(H+)=10-13mol·L-1,A正确;溶液呈碱性,溶液中的H+是由水电离出来的,故c水(OH-)=c水(H+)=10-13mol·L-1,B正确;MgCl2溶液中加NaOH溶液后混合溶液的pH=13,故所加NaOH溶液pH>13,C错误;pH=13.0的溶液中c(OH-)=
0.1mol·L-1,故溶液中的c(Mg2+)=
mol·L-1=5.6×10-10mol·L-1,D正确。
5.t℃时,卤化银(AgX,X=Cl、Br)的两条溶解平衡曲线如图所示,已知AgCl、AgBr的Ksp依次减小,且p(Ag+)=-lgc(Ag+),p(X-)=-lgc(X-),利用p(X-)-p(Ag+)的坐标系可表示出AgX的溶度积与溶液中的c(Ag+)和c(X-)的相互关系,下列说法错误的是( )
A.t℃时,c点可表示AgCl的不饱和溶液
B.B线表示的是AgBr溶解平衡曲线
C.取a、b两点处溶液等体积混合,维持t℃不变,混合溶液中一定无白色沉淀生成
D.在t℃时,AgCl(s)+Br-(aq)
AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K=104
【解析】选A。
根据题图,p(Ag+)相同时,B线的p(X-)较大,则c(Ag+)相同时,B线的c(X-)较小,即B线的Ksp较小,故B线表示AgBr,A线表示AgCl,c点在AgCl的溶解平衡曲线下方,表示AgCl的过饱和溶液,A错误,B正确;a、b两点处溶液分别为AgCl、AgBr的饱和溶液,存在关系:
ca(Ag+)=ca(Cl-)>cb(Br-)=cb(Ag+),两者等体积混合后,混合溶液中c(Ag+)×c(Cl-)=
[ca(Ag+)+cb(Ag+)]×
ca(Cl-) × ca(Cl-) = = 根据题图,t℃时Ksp(AgCl)=10-10,Ksp(AgBr)=10-14,故K= =104,D正确。 6.已知: Ksp(CuS)=6.0×10-36,Ksp(ZnS)=3.0×10-25,Ksp(PbS)=9.0×10-29。 在自然界中,闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)遇CuSO4溶液能转化成铜蓝(CuS)。 下列有关说法不正确的是( ) A.ZnS转化成铜蓝的离子方程式为ZnS(s)+Cu2+(aq) Zn2+(aq)+CuS(s) B.在白色ZnS浊液中滴加Pb(NO3)2溶液,不会生成黑色沉淀(PbS) C.在水中的溶解度: S(ZnS)>S(PbS)>S(CuS) D.若溶液中c(Cu2+)=1×10-10mol·L-1,则S2-已完全转化成CuS 【解析】选B。 ZnS在水中存在溶解平衡,由于Ksp(CuS) Zn2+(aq)+CuS(s),A正确;由于Ksp(PbS) S(ZnS)S(PbS)>S(CuS),C正确;若溶液中c(Cu2+)=1×10-10mol·L-1,则溶液中c(S2-)= = mol·L-1=6.0×10-26mol·L-1<1×10-5mol·L-1,故S2-已完全转化成CuS,D正确。 7.硫化汞(HgS)难溶于水,在自然界中呈红褐色,常用于油画颜料、印泥等。 某温度时,HgS在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。 下列说法正确的是( ) A.向硫化汞的浊液中加入硫化钠溶液,硫化汞的Ksp减小 B.图中a点对应的是饱和溶液 C.向c点的溶液中加入0.1mol·L-1Hg(NO3)2,则c(S2-)减小 D.升高温度可以实现c点到b点的转化 【解析】选C。 溶度积常数只与温度有关,温度不变,Ksp不变,A错误;a点的Qc 8.已知常温下: Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11mol3·L-3,Ksp[AgCl]=1.8×10-10mol2·L-2,Ksp[Ag2S]=6.3×10-50mol3·L-3,Ksp[CH3COOAg]=2.3×10-3mol2·L-2,下列说法正确的是( ) A.浓度为0.02mol·L-1的AgNO3溶液和浓度为 0.02mol·L-1CH3COONa的1L混合溶液中,一定有CH3COOAg沉淀生成 B.将0.001mol·L-1的AgNO3溶液滴入浓度均为0.001mol·L-1的KCl和K2S混合溶液中先产生AgCl沉淀 C.在Mg2+为0.12mol·L-1的溶液中要产生Mg(OH)2沉淀,溶液的pH至少要控制在9以上 D.向饱和AgCl的溶液中加入NaCl溶液,Ksp[AgCl]变大 【解析】选C。 c(Ag+)·c(CH3COO-)=0.02mol·L-1×0.02mol·L-1=4×10-4mol2·L-2,小于Ksp[CH3COOAg]=2.3×10-3mol2·L-2,所以没有CH3COOAg沉淀生成,A错误;因Ksp[Ag2S]小的多,应先产生Ag2S沉淀,B错误;Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11mol3·L-3,当c(Mg2+)=0.12mol·L-1 时,c2(OH-)==1×10-10mol2·L-2,得c(OH-)=1×10-5mol·L-1,此时溶液的pH=9,所以在Mg2+为0.12mol·L-1的溶液中要产生Mg(OH)2沉淀,溶液的pH至少要控制在9以上,C正确;Ksp[AgCl]只与温度有关,与离子的浓度无关,D错误。 9.已知: Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,pH=7.1时,Mn(OH)2开始沉淀。 室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6mol·L-1),需调节溶液pH范围为________。 【解析】由Al(OH)3和Fe(OH)3的Ksp知,使Al3+完全沉淀时,Fe3+已完全沉淀。 Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-),c3(OH-)==10-27,c(OH-)=10-9mol·L-1,pH=5.0,为了不使Mn2+沉淀,所以pH要小于7.1。 答案: 5.0 10.已知常温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.0×10-38、1.2×10-11,向浓度均为0.12mol·L-1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液,要使Fe3+完全沉淀而Mg2+不沉淀,应该调节溶液pH的范围是________。 (已知lg2=0.3,当离子浓度为1×10-5mol·L-1时沉淀就达完全) 11.一种难溶的废弃矿渣杂卤石,其主要成分可表示为K2SO4·MgSO4· 2CaSO4·2H2O,已知它在水溶液中存在如下平衡: K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O 2K++4SO42-+Mg2++2Ca2++2H2O 为了充分利用钾资源,一种溶浸杂卤石制备K2SO4的工艺流程如图所示: (1)操作①的名称是__________。 (2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解出杂卤石中K+的原因_________________________________。 (3)除杂质环节,为除去Ca2+,可先加入________溶液,经搅拌等操作后,过滤,再向滤液中滴加稀硫酸,调节溶液pH至__________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。 (4)操作②的步骤包括(填操作过程): ____________、过滤、洗涤、干燥。 (5)有人用可溶性碳酸盐作为溶浸剂,溶浸原理可表示为CaSO4(s)+CO32-(aq) CaCO3(s)+SO42-(aq)。 已知: 常温下,Ksp(CaCO3)=2.80×10-9,Ksp(CaSO4)=4.95×10-5。 则常温下该反应的平衡常数K=____________(保留3位有效数字)。 【解析】 (1)通过操作①实现固体和液体分离,操作①的名称是过滤。 (2)加入Ca(OH)2溶液,Mg2+转化成Mg(OH)2沉淀,SO42-与Ca2+结合转化为CaSO4沉淀,K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O 2K++4SO42-+Mg2++2Ca2++2H2O平衡正向移动,促使杂卤石中的K+溶解。 (3)为除去Ca2+,可先加入K2CO3溶液,生成碳酸钙沉淀,过滤后再向滤液中滴加稀硫酸,调节溶液pH至中性除去过量的碳酸钾。 (4)为从溶液中得到溶质,需依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。 (5)该反应的平衡常数K= = = ≈1.77×104。 答案: (1)过滤 (2)Mg2+转化成Mg(OH)2沉淀,SO42-与Ca2+结合转化为CaSO4沉淀,平衡右移,促使杂卤石溶解 (3)K2CO3 中性 (4)蒸发浓缩、冷却结晶 (5)1.77×104
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