优化课堂高二化学人教版选修四学案34 难溶电解质的溶解平衡Word格式文档下载.docx
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例如Mg(OH)2沉淀可溶于NH4Cl溶液,化学方程式为:
Mg(OH)2+2NH4Cl===MgCl2+2NH3·
H2O。
3.沉淀的转化
(1)实质:
溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀(一般)。
两种沉淀的溶解度差别越大,沉淀越容易转化。
(2)应用:
①锅炉除水垢
水垢[CaSO4(s)]
CaCO3(s)
Ca2+(aq)
其反应的化学方程式如下:
CaSO4+Na2CO3===CaCO3+Na2SO4
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
②自然界中矿物的转化
原生铜的硫化物
CuSO4溶液
CuS(铜蓝)
第2步反应的化学方程式如下:
CuSO4+ZnS===CuS+ZnSO4,
CuSO4+PbS===CuS+PbSO4。
3.如果除去某溶液中的SO
,你是选择可溶性钙盐还是钡盐?
【提示】 选择可溶性钡盐,因为BaSO4的溶解度比CaSO4的溶解度小,用Ba2+沉淀SO
更完全。
4.对于平衡:
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),当分别加入固体NaCl和NaBr时,试讨论平衡移动的情况。
【提示】 加入固体NaCl时,溶液中c(Cl-)增大,平衡向生成沉淀的方向移动;
加入固体NaBr时,Br-与Ag+生成了更难溶的AgBr,使溶液中c(Ag+)减小,平衡向沉淀溶解的方向移动。
1.易误诊断
(1)不溶于水的物质说明其在水中的溶解度为0。
( )
(2)降低温度饱和溶液中一定会有溶质固体析出。
(3)沉淀溶解达到平衡时,溶液中各溶质离子的浓度相等并保持不变。
( )
(4)除去MgCl2溶液中的Fe3+,可加氨水调节pH至7~8。
(5)沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡移动。
【答案】
(1)×
(2)×
(3)×
(4)×
(5)√
2.下列关于沉淀溶解的说法正确的是( )
A.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程
B.沉淀溶解平衡过程是可逆的
C.在平衡状态时v溶解=v结晶=0
D.达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液
【解析】 无论是难溶电解质还是易溶电解质,都存在沉淀溶解平衡状态,例如NaCl过饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态,故A错;
电解质的沉淀溶解平衡状态是可逆的,故B对;
沉淀溶解平衡状态v溶解=v结晶≠0,故C错;
沉淀溶解平衡状态,电解质溶液也达到了饱和,故D项错误。
答案选B。
【答案】 B
3.下列有关AgCl沉淀的溶解平衡状态的说法中,正确的是
A.AgCl沉淀的生成和溶解不断进行,但速率相等
B.AgCl难溶于水,溶液中没有Ag+和Cl-
C.升高温度,AgCl的溶解度不变
D.向AgCl沉淀的溶解平衡体系中加入NaCl固体,AgCl的溶解度不变
【解析】 AgCl固体在溶液中存在溶解平衡,所以溶液中有Ag+和Cl-,B错;
升高温度,AgCl溶解度增大,C错;
向平衡体系中加入NaCl固体,增大了c(Cl-),溶解平衡左移,AgCl溶解度减小,D错。
【答案】 A
4.向含有AgI的饱和溶液中:
(1)加入AgCl固体,则c(I-)________(填“变大”“变小”或“不变”,下同)。
(2)若改加更多的AgI,则c(Ag+)将________。
【解析】 含有AgI的饱和溶液中存在如下平衡:
AgI(s)Ag+(aq)+I-(aq)
(1)加入固体AgCl时,c(Ag+)增大,平衡左移,c(I-)减小。
(2)加入AgI时,对平衡无影响,c(Ag+)不变。
【答案】
(1)变小
(2)不变
学生分组探究一 沉淀溶解平衡
第1步探究——问题引入,自主探究
1.存在沉淀溶解平衡的难溶物一定属于弱电解质吗?
【提示】 不一定,如CaCO3、BaSO4等属于强电解质。
2.同一难溶物,其电离方程式和沉淀溶解平衡的方程式有哪些不同?
(以BaSO4为例)
【提示】 电离方程式:
BaSO4===Ba2++SO
沉淀溶解平衡方程式:
BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq)
第2步阐述——要点归纳,深化知识
1.沉淀溶解平衡与难溶电解质的电离
(1)沉淀溶解平衡是指固体沉淀与溶液中相关离子间的平衡关系,包含了沉淀的溶解和溶解后电解质的电离两个过程。
如:
包含了BaSO4(s)BaSO4(aq)和BaSO4===Ba2++SO
两个过程。
(2)难溶电解质的电离仅仅是沉淀溶解平衡的后一个过程。
总过程
沉淀溶解平衡(可逆)
分过程
沉淀的溶解(可逆)
电解质的电离(可逆或不可逆)
沉淀溶解平衡也用电离方程式表示,①须标明状态(s)、(aq),②一律用“”。
Al(OH)3(s)Al3+(aq)+3OH-(aq) (沉淀溶解平衡)
Al(OH)3Al3++3OH- (电离平衡)
2.影响沉淀溶解平衡的因素
影响因素
沉淀溶解平衡
内因
电解质本身的性质
外因
温度
温度升高,多数溶解平衡向溶解的方向移动
稀释
向溶解方向移动
同离子
效应
加入相同离子,向生成沉淀的方向移动
加入反
应物
加入与溶解所得的离子反应的物质,向溶解方向移动
第3步例证——典例印证,思维深化
除了酸以外,某些盐也能溶解沉淀。
利用下表三种试剂进行实验,相关分析不正确的是( )
编号
①
②
③
分散质
Mg(OH)2
HCl
NH4Cl
备注
悬浊液
1mol/L
A.向①中加入酚酞显红色说明物质的“不溶性”是相对的
B.分别向少量Mg(OH)2沉淀中加入适量等体积②③,均能快速彻底溶解
C.①、③混合后发生反应:
Mg(OH)2(s)+2NH
Mg2++2NH3·
H2O
D.向①中加入②,c(OH-)减小,Mg(OH)2溶解平衡正向移动
【解析】 向①中加入酚酞显红色,说明c(OH-)>
c(H+),即Mg(OH)2在水中能溶解,A正确。
Mg(OH)2的悬浊液中,存在:
Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),加入②,H+与OH-结合成水,使c(OH-)减小,上述平衡向右移动;
①与③混合,NH
水解产生的H+与Mg(OH)2悬浊液的OH-结合成水,使c(OH-)减小,上述平衡也向右移,其总反应式为:
H2O;
由于②中c(H+)远大于③中的c(H+),所以③溶解Mg(OH)2的速率慢,故B错误,C、D正确。
第4步运用——精选习题,落实强化
1.把足量熟石灰放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:
Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq),下列叙述正确的是( )
A.给溶液加热,溶液的pH升高
B.恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,Ca(OH)2固体增多
D.向溶液中加入少量的NaOH固体,Ca(OH)2固体增多
【解析】 A项,Ca(OH)2溶解度随温度升高而降低,因此,升温平衡左移,c(OH-)减小,pH减小;
B项,保持恒温,Ca(OH)2溶解度不变,c(OH-)不变,因此pH不变;
C项,CO
+Ca2+===CaCO3↓,使平衡正向移动,Ca(OH)2固体减少;
D项,加入NaOH固体时,c(OH-)增大,平衡逆向移动,因此Ca(OH)2固体增多。
【答案】 D
2.(2014·
重庆高考)下列叙述正确的是( )
A.浓氨水中滴加FeCl3饱和溶液可制得Fe(OH)3胶体
B.CH3COONa溶液中滴加少量浓盐酸后c(CH3COO-)增大
C.Ca(HCO3)2溶液与过量NaOH溶液反应可得到Ca(OH)2
D.25℃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
【解析】 浓氨水中滴加FeCl3饱和溶液生成Fe(OH)3沉淀,不能制得Fe(OH)3胶体,选项A不正确。
CH3COONa溶液中存在水解平衡:
CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,滴加少量浓盐酸,使c(OH-)减小,平衡向右移动而使c(CH3COO-)减小,选项B不正确。
Ca(HCO3)2溶液与过量NaOH溶液反应可表示为Ca(HCO3)2+2NaOH===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,不能得到Ca(OH)2,选项C不正确。
Cu(OH)2溶于水存在溶解平衡:
Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq),加入Cu(NO3)2,使c(Cu2+)增大,平衡向左移动,Cu(OH)2的溶解度减小,选项D正确。
3.硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下,下列说法正确的是( )
A.温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(SO
)的增大而减小
B.三个不同温度中,313K时Ksp(SrSO4)最大
C.283K时,图中a点对应的溶液是饱和溶液
D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液
【解析】 温度一定时,Ksp(SrSO4)不变,A错误;
由题中沉淀溶解平衡曲线可看出,313K时,c(Sr2+)、c(SO
)最大,Ksp最大,B正确;
283K时,a点c(Sr2+)小于平衡时c(Sr2+),故未达到饱和,沉淀继续溶解,C不正确;
从283K升温到363K要析出固体,依然为饱和溶液。
4.Al(OH)3为两性氢氧化物,在水溶液中存在酸式电离和碱式电离两种形式,试根据平衡移动原理,解释下列有关问题。
①向Al(OH)3沉淀中加入盐酸,沉淀溶解,其原因是______,
有关离子方程式是______________。
②向Al(OH)3沉淀中加入苛性钠溶液,沉淀溶解,其原因是____,有关离子方程式是______________。
【答案】
(1)Al(OH)3的碱式电离为Al(OH)3Al3++3OH-,加入酸溶液时,由于H+与Al(OH)3电离出来的少量OH-反应生成水,使Al(OH)3的碱式电离平衡向正反应方向移动 Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
(2)Al(OH)3的酸式电离为Al(OH)3H++AlO
+H2O,加入碱性溶液时,OH-与Al(OH)3电离出的H+反应生成水,使c(H+)减小,Al(OH)3的酸式电离平衡向正反应方向移动 Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
解答沉淀溶解平衡题的两个关键点
(1)在平衡“固体溶质
溶液中的溶质”中:
v(溶解)>
v(沉淀),固体溶解;
v(溶解)=v(沉淀),达到溶解平衡;
v(溶解)<
v(沉淀),析出固体。
(2)一定温度下,饱和溶液中析出溶质后,溶液仍为饱和溶液,溶液中各离子浓度保持不变,溶质的物质的量浓度也不变。
学生分组探究二 溶度积
1.AgCl和Fe(OH)3的溶度积常数表达式相同吗?
试分别写出。
【提示】 不同。
Ksp(AgCl)===c(Ag+)·
c(Cl-),Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·
c3(OH-)
2.已知FeS和CuS的溶度积常数:
Ksp(FeS)=6.3×
10-18,Ksp(CuS)=1.3×
10-36,你能确定相同温度下CuS和FeS的溶解度的大小吗?
【提示】 FeS的溶解度大于CuS的溶解度。
1.溶度积Ksp
在一定条件下,难溶强电解质AmBn溶于水形成饱和溶液时,溶质的离子与该固态物质之间建立动态平衡,叫作沉淀溶解平衡,这时,离子浓度幂的乘积为一常数,叫做溶度积,用Ksp表示。
2.表达式
对于AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),
Ksp=cm(An+)·
cn(Bm-)。
3.影响因素
4.溶度积规则:
设任意浓度的溶液中离子浓度幂的乘积为Qc(离子积),通过比较溶度积与Qc的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解。
Qc和
Ksp的关系
v(溶解)与v(沉淀)的关系
溶液状态
Qc<
Ksp
v(沉淀)
溶液未饱和,无沉淀析出
Qc=Ksp
v(溶解)=v(沉淀)
溶液饱和,处于沉淀溶解平衡状态
Qc>
溶液过饱和,有沉淀析出
(2013·
新课标全国卷Ⅰ)已知Ksp(AgCl)=1.56×
10-10,Ksp(AgBr)=7.7×
10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×
10-12。
某溶液中含有Cl-、Br-和CrO
,浓度均为0.010mol·
L-1,向该溶液中逐滴加入0.010mol·
L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A.Cl-、Br-、CrO
B.CrO
、Br-、Cl-
C.Br-、Cl-、CrO
D.Br-、CrO
、Cl-
【解析】 利用沉淀溶解平衡原理,当Qc>
Ksp时,有沉淀析出。
溶液中Cl-、Br-、CrO
的浓度均为0.010mol·
L-1的AgNO3溶液时,溶解度小的先满足Qc>
Ksp,有沉淀析出。
比较Ksp,AgBr、AgCl同类型,溶解度:
AgBr<
AgCl。
比较AgCl、Ag2CrO4的溶解度:
从数量级看,AgCl中c(Ag+)=
=
,Ag2CrO4中,Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO
(aq),设c(CrO
)=x,则Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·
c(CrO
)=(2x)2·
x=4x3,则x=
故Ag2CrO4中c(Ag+)=2x=2
>
,故溶解度顺序为AgBr<
AgCl<
Ag2CrO4,推知三种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、CrO
【答案】 C
1.溶度积常数表达式符合Ksp=c2(Ax+)·
c(By-)的是( )
A.AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
B.Na2S===2Na++S2-
C.Ag2S(s)2Ag+(aq)+S2-(aq)
D.PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)
【解析】 根据表达式可知方程式应为A2B(s)2A+(aq)+B2-(aq)。
2.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
【解析】 温度不变,溶度积常数不变,故A项不正确;
大多数的难溶物温度升高,Ksp增大,但也有少数物质相反,故B、C均不正确。
3.已知几种难溶电解质的溶度积常数Ksp(25℃)见下表:
难溶
电解质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2SO4
Ag2CrO4
1.8×
10-10
5.4×
10-13
8.5×
10-17
1.4×
10-5
1.12×
10-12
下列叙述不正确的是( )
A.由溶度积常数可判断在相同条件下一些物质的溶解性大小
B.将等体积的4×
10-3mol·
L-1的AgNO3溶液和4×
L-1的K2CrO4溶液混合,有Ag2CrO4沉淀产生
C.向AgCl的悬浊液中滴加饱和NaBr溶液可以得到黄色AgBr悬浊液
D.向100mL0.1mol·
L-1的Na2SO4溶液中加入1mL0.1mol·
L-1的AgNO3溶液,有白色沉淀生成
【解析】 D项,混合溶液中c(Ag+)=0.1mol·
L-1×
≈0.001mol·
L-1,c2(Ag+)·
c(SO
)=0.0012×
0.1=1×
10-7<
10-5,故不会产生沉淀。
4.已知在25℃的水溶液中,AgX、AgY、AgZ均难溶于水,且Ksp(AgX)=1.8×
10-10,Ksp(AgY)=1.0×
10-12,Ksp(AgZ)=8.7×
10-17。
(1)根据以上信息,判断AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(已被溶解的溶质的物质的量/1L溶液)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小顺序为_______________。
(2)若向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,则c(Y-)________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)在25℃时,若取0.188g的AgY(相对分子质量188)固体放入100mL水中(忽略溶液体积的变化),则溶液中Y-的物质的量浓度为________。
(4)由上述Ksp判断,在上述(3)的体系中,能否实现AgY向AgZ的转化,_______(填“能”或“不能”),理由为_________。
【解析】
(1)由于AgX、AgY、AgZ为同一类型的盐,所以其溶解度大小可以根据Ksp大小予以确定,因为Ksp(AgX)>
Ksp(AgY)>
Ksp(AgZ),所以S(AgX)>
S(AgY)>
S(AgZ)。
(2)向AgY的饱和溶液中加入少量的AgX固体,由于AgX的溶解度大于AgY,溶液中的c(Ag+)增大,AgY溶解平衡向着生成沉淀的方向移动。
(3)AgY饱和溶液中,c(Ag+)=
=1.0×
10-6mol·
L-1,AgY固体完全溶解后c(Ag+)=10-2mol·
L-1,故0.188gAgY不能完全溶解,其溶液中c(Y-)=1.0×
L-1。
(4)因Ksp(AgY)=1.0×
10-12>
Ksp(AgZ)=8.7×
10-17,所以能够实现AgY向AgZ的转化。
【答案】
(1)S(AgX)>
S(AgZ)
(2)减小
(3)1.0×
L-1
(4)能 Ksp(AgY)=1.0×
(1)对同种难溶电解质,温度一定时,其溶度积就是定值。
不能认为某种离子的浓度增大或减小了,其溶度积就变化。
(2)比较物质的溶解度大小时,要注意物质的类型相同且化学式中阴阳离子的个数比相同,溶度积越小,其溶解度也越小。
如果不同,则不能直接利用溶度积的大小来比较其溶解性,需转化为溶解度进行比较,否则易误判。
技巧方法(7) 沉淀溶解平衡图像题的解题策略
(1)沉淀溶解平衡曲线类似于溶解度曲线,曲线上任一点都表示饱和溶液,曲线上方的任一点均表示过饱和,此时有沉淀析出,曲线下方的任一点,均表示不饱和溶液。
(2)从图像中找到数据,根据Ksp公式计算得出Ksp的值。
(3)比较溶液的Qc与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。
(4)涉及Qc的计算时,所代入的离子浓度一定是混合溶液中的离子浓度,因此计算离子浓度时,所代入的溶液体积也必须是混合溶液的体积。
——[典例导航]—————————————————
(2014·
新课标全国卷Ⅰ)溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如图所示,下列说法错误的是( )
A.溴酸银的溶解是放热过程
B.温度升高时溴酸银溶解速度加快
C.60℃时溴酸银的Ksp约等于6×
10-4
D.若硝酸钾中含有少量溴酸银,可用重结晶方法提纯
【解析】 A.由题图可知,随着温度升高,溴酸银的溶解度逐渐增大,因此AgBrO3的溶解是吸热过程。
B.由图像曲线可知,温度升高斜率增大,因此AgBrO3的溶解速度加快。
C.由溶解度曲线可知,60℃时AgBrO3的溶解度约为0.6g,则其物质的量浓度约为0.025mol·
L-1,AgBrO3的Ksp=c(Ag+)·
c(BrO
)=0.025×
0.025≈6×
10-4。
D.若KNO3中含有少量AgBrO3,可通过蒸发浓缩得到KNO3的饱和溶液,再冷却结晶获得KNO3晶体,而AgBrO3留在母液中。
——[体验训练]—————————————————
1.某温度时,BaSO4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.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B.通过蒸发可以使溶液由d点变到c点
C.d点无BaSO4沉淀生成
D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp
【解析】 A项中加入Na2SO4,溶液中c(SO
)增大,导致c(Ba2+)减小,而a、b两点c(Ba2+)相同,故A项错误;
蒸发时由于水分的减少,使c(Ba2+)和c(SO
)都增大,而d、c两点c(SO
)相同,故B项错误;
d点在平衡曲线的下方,即溶液中c(Ba2+)·
)<
Ksp(BaSO4),故在d点时无沉淀,故C项正确;
难溶电解质的Ksp只受温度影响,因此a、c两点的Ksp相同。
2.某温度时,Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
请回答下列问题:
(1)A点表示Ag2SO4是________(填“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)B点对应的Ksp________(填“>
”、“<
”或“=”)C点对应的Ksp。
(3)现将足量的Ag2SO4分别放入
A.
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