第八章水溶液中的离子平衡第26讲难溶电解质的溶解平衡Word格式文档下载.docx
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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__
加入少量的AgNO3
__逆向__
__减小__
__不变__
加入H2S
通入HCl
3.沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的生成。
①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+ 。
②沉淀剂法。
如用H2S沉淀Hg2+的离子方程式为 Hg2++H2S===HgS↓+2H+ 。
(2)沉淀的溶解
当沉淀溶解平衡的离子发生反应造成浓度降低,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,结果就是沉淀溶解了。
①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 。
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)沉淀的转化。
①实质:
沉淀溶解平衡的移动。
②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。
③应用
a.锅炉除垢:
将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为 CuSO4+CO
===CaCO3↓+SO
。
b.矿物转化:
CuSO4溶液遇PbS转化为CuS,离子方程式为 Cu2++PbS===CuS↓+Pb2+ 。
1.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)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度( ×
(4)可用BaCO3代替BaSO4用作钡餐( ×
(5)常温下,向BaCO3的饱和溶液中加入Na2CO3固体,会有BaCO3生成( √ )
(6)AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且K(AgX)=c(Ag+)·
c(X-),故K(AgI)<
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-( √ )
(8)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
( ×
(9)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( √ )
(10)对于平衡体系:
Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq) ΔH<
0,升高温度,平衡逆向移动( √ )
(11)沉淀溶解时,溶液中各离子浓度相等( ×
(12)沉淀溶解达到平衡时,v(沉淀)=v(溶解)( √ )
(13)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( ×
(14)BaSO4===Ba2++SO
和BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq),两式所表示的意义相同( ×
提示:
前者为BaSO4的电离方程式,后者为BaSO4沉淀溶解平衡的离子方程式。
(15)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( √ )
2.(2019·
衡水模拟)已知溶液中存在平衡:
0,下列有关该平衡体系的说法正确的是( A )
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
④恒温下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高
⑤给溶液加热,溶液的pH升高
⑥向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
⑦向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
A.①⑥ B.①⑥⑦
C.②③④⑥D.①②⑥⑦
[解析] 加Na2CO3粉末会生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,②错误;
加入氢氧化钠溶液,有Ca(OH)2沉淀生成,但Ca(OH)2的溶度积较大,要除去Ca2+,应把Ca2+转化为更难溶的CaCO3,③错误;
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,④错误;
加热时Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,⑤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,⑥正确;
加入NaOH固体,平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,⑦错误。
3.问题思考:
(1)①AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq);
②AgCl===Ag++Cl-。
①②两个方程式所表示的意义相同吗?
不同。
①式表示难溶电解质AgCl在水溶液中的溶解平衡;
②式表示强电解质AgCl在水溶液中的电离方程式。
(2)利用生成沉淀的方法能否全部除去要沉淀的离子?
不可能将要除去的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。
1.(2019·
新题调研)在25℃时,向AgCl的白色悬浊液中,依次加入等浓度的KI溶液和Na2S溶液。
观察到的现象是先出现黄色沉淀,最终出现黑色沉淀。
已知有关物质的溶度积Ksp(25℃)如下:
AgCl
AgI
Ag2S
Ksp(单位省略)
1.8×
10-10
1.5×
10-16
6.3×
10-50
下列叙述中不正确的是( C )
A.沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动
B.溶解度小的沉淀一般容易转化为溶解度更小的沉淀
C.AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶解程度相同
D.25℃时,在饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中,所含Ag+的浓度不同
衡水模拟)使Fe2+、Fe3+、Zn2+较完全地形成氢氧化物沉淀时,溶液的酸碱度分别为pH=9.6、pH=3.7、pH=4.4。
某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2+、Fe3+杂质离子,为除去这些离子制得纯净的ZnSO4,应加入的试剂是( A )
A.H2O2,ZnO B.氨水
C.KMnO4,ZnCO3D.NaOH溶液
[解析] 使Fe3+、Fe2+、Zn2+较完全地形成氢氧化物沉淀时,溶液的pH分别为3.7、9.6、4.4左右,所以要除去硫酸锌酸性溶液中含有的少量Fe3+、Fe2+,应该把Fe2+氧化为Fe3+,双氧水是绿色氧化剂不会引入杂质,所以先用双氧水把Fe2+氧化为Fe3+,再加入氧化锌调节溶液的pH,使Fe3+转化为沉淀除去。
3.(2019·
试题调研)下列说法正确的是( C )
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
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耗,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
[解析] ①难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,不同离子溶解(或沉淀)的速率不一定相等,这与其化学计量数有关;
②难溶电解质是固体,其浓度可视为常数,增加它的量对平衡无影响;
③生成BaSO4沉淀后的溶液中仍然存在Ba2+和SO
,因为有BaSO4的沉淀溶解平衡存在;
④同类型物质的Ksp越小,溶解能力越小,不同类型的物质则不能直接比较;
⑤稀H2SO4可以抑制BaSO4的溶解;
⑥洗涤沉淀一般2~3次即可,次数过多会使沉淀溶解。
4.将AgCl分别加入盛有:
①5mL水 ②6mL0.5mol/LNaCl溶液 ③10mL0.2mol/LCaCl2溶液 ④50mL0.1mol/L盐酸的烧杯中,均有固体剩余,各溶液中c(Ag+)从大到小的顺序排列正确的是( C )
A.④③②①B.②③④①
C.①④③②D.①③②④
[解析] 根据沉淀溶解平衡,溶液中Cl-浓度越大,Ag+浓度越小,则选项C符合题意。
萃取精华:
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)沉淀溶解达到平衡时,再加入该难溶物对平衡无影响。
(3)难溶电解质的溶解过程有的是吸热过程,有的是放热过程。
(4)由于沉淀的生成取决于Qc与Ksp的相对大小,而溶解度与相对分子质量有关,有可能溶解度大的转化为溶解度小的。
(5)用沉淀法除杂不可能将杂质离子全部通过沉淀除去。
5.(2019·
江苏无锡联考)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 )
A.硫化物 B.硫酸盐
C.碳酸盐D.以上沉淀剂均可
[解析] 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,故选硫化物作沉淀剂最好。
6.(2019·
山东潍坊高三检测)化工生产中含Cu2+的废水常用MnS(s)作沉淀剂,其反应原理为Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)。
一定温度下,下列有关该反应的推理正确的是( C )
A.该反应达到平衡时:
c(Cu2+)=c(Mn2+)
B.平衡体系中加入少量CuS(s)后,c(Mn2+)变小
C.平衡体系中加入少量Cu(NO3)2(s)后,c(Mn2+)变大
D.该反应的平衡常数K=
[解析] 该反应达到平衡时离子的浓度保持不变,但c(Cu2+)与c(Mn2+)不一定相等,A错误;
因为CuS为固体,加入后不改变平衡,故锰离子的浓度不变,B错误;
根据反应物的浓度增大,平衡正向移动,所以c(Mn2+)变大,C正确;
已知Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),由反应可知,反应的平衡常数K=
=
,D错误。
7.(2019·
湖南长沙周测)
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)遇硫酸铜溶液能转化成铜蓝(CuS)。
下列有关说法不正确的是( B )
A.硫化锌转化成铜蓝的离子方程式为ZnS(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+CuS(s)
B.在白色硫化锌浊液中滴加硝酸铅溶液,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] 根据Ksp(CuS)=6.0×
10-25,知Ksp(CuS)<
Ksp(ZnS),硫化锌可以转化为硫化铜,ZnS(s)+Cu2+(aq)===Zn2+(aq)+CuS(s),故A项正确;
根据Ksp(ZnS)=3.0×
10-29,可知Ksp(ZnS)>
Ksp(PbS),在白色硫化锌浊液中滴加硝酸铅溶液,可以生成黑色沉淀(PbS),故B项错误;
根据Ksp(CuS)=6.0×
10-29,可知在水中的溶解度:
S(CuS),故C项正确;
10-36,若溶液中c(Cu2+)=1×
L-1,则c(S2-)=
=6.0×
10-26mol·
L-1<
1×
L-1,所以S2-已完全转化成CuS,故D项正确。
沉淀生成的两大应用
(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来分离物质,如除去CuCl2中的FeCl3就可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2等物质调节溶液的pH,将Fe3+转化为Fe(OH)3而除去。
考点二 溶度积常数及其应用
1.溶度积和离子积的关系
以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)为例
溶度积
离子积
定义
沉淀溶解的平衡常数
溶液中有关离子
浓度幂的乘积
符号
Qc
表达式
Ksp(AmBn)=__Cm(An+)·
Cn(Bm-)__,式中的浓度都是平衡浓度
Qc(AmBn)=__Cm(An+)·
Cn(Bm-)__,式中的浓度是任意浓度
应用
判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解
①Qc>
Ksp:
溶液过饱和,有__沉淀__析出
②Qc=Ksp:
溶液饱和,处于__溶解平衡__状态
③Qc<
溶液不__饱和__,无沉淀析出
2.Ksp的影响因素
(1)内因:
难溶物质本身的性质,这是主要决定因素。
(2)外因:
Ksp只受__温度__影响。
绝大多数难溶电解质的溶解是__吸热__过程,升高温度,平衡向__溶解__方向移动,Ksp__增大__。
特别提醒:
(1)浓度:
加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。
(2)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。
(1)Cu(OH)2的Ksp=c(Cu2+)·
c(OH-)( ×
(2)已知常温下:
Ksp(AgCl)=1.8×
10-10,将0.002mol·
L-1的AgNO3溶液与0.002mol·
L-1的KCl溶液等体积混合不会产生AgCl沉淀( ×
(3)Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度( ×
(4)不可能使要除去的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1.0×
L-1时,沉淀已经完全( √ )
(5)溶度积常数Ksp只受温度影响,温度升高Ksp增大( ×
(6)常温下,向Mg(OH)2饱和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变( √ )
(7)常温下,向饱和Na2CO3溶液中加入少量BaSO4粉末,过滤,向洗净的沉淀中加稀盐酸,有气泡产生,说明Ksp(BaCO3)<
Ksp(BaSO4)( ×
(8)Ksp既与难溶电解质的性质和温度有关,也与沉淀的量和溶液中离子浓度有关( ×
(9)常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小( ×
(10)向浓度均为0.1mol·
L-1NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,出现黄色沉淀,说明Ksp(AgCl)>
Ksp(AgI)( √ )
2.问题思考:
(1)难溶电解质的Ksp数值越小,表明在水中的溶解能力就越弱,这种说法对吗?
不对。
当难溶电解质化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时,Ksp越小,则难溶电解质在水中的溶解能力就越弱;
如果组成中阴、阳离子个数比不同,Ksp不能用于直接判断溶解能力的强弱。
(2)某温度下AgCl的Ksp=1.80×
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=1.0×
10-6>
Ksp,因此有沉淀生成。
赣州模拟)下列有关叙述中,正确的是( B )
A.在一定温度下的BaSO4水溶液中,Ba2+和SO
浓度的乘积是一个常数
B.向含有BaSO4固体的溶液中加入适量的水使沉淀溶解又达到平衡时,BaSO4的溶度积不变,其溶解度也不变
C.只有难溶电解质才存在沉淀溶解平衡过程
D.向饱和的BaSO4水溶液中加入硫酸,BaSO4的Ksp变大
[解析] 一定温度下,只有在BaSO4的饱和溶液中,Ba2+和SO
浓度的乘积才是一个常数,A错误;
溶度积和溶解度是温度的函数,向BaSO4固体中加入水,可使沉淀溶解平衡发生移动,但溶度积和溶解度均不变,B正确;
无论难溶电解质还是易溶电解质,都存在沉淀溶解平衡状态,如在NaCl的过饱和溶液中就存在沉淀溶解平衡状态,C错误;
向BaSO4溶液中加入H2SO4溶液,只会使溶解平衡发生移动,但不会影响BaSO4的Ksp,D错误。
深刻理解Ksp
(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。
淄博模拟)如图是碳酸钙(CaCO3)在25℃和100℃两种情况下,在水中的沉淀溶解平衡曲线。
下列有关说法正确的是( C )
A.CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO
(aq) ΔH<
B.a、b、c、d四点对应的溶度积Ksp相等
C.25℃时,CaCO3的Ksp=2.8×
10-9
D.温度不变,蒸发水分,可使溶液由a点变到c点
[探微题眼]
(1)由25℃和100℃两种情况下的沉淀溶解平衡曲线可知,温度越高Ksp越大,故该溶解平衡吸热。
(2)Ksp只与温度有关,a、d点温度不确定。
(3)温度不变,挥发水分,c(Ca2+)和c(CO
)都增大
[解析] 由图象可知,100℃时碳酸钙的溶度积大于25℃时的溶度积,故其溶解过程吸热,即ΔH>
0,A项错误;
Ksp仅与温度有关,但a、b、d点温度不一定相等,故Ksp不一定相等,B项错误;
25℃时Ksp=c(Ca2+)·
c(CO
)=2.0×
10-5×
1.4×
10-4=2.8×
10-9,C项正确;
蒸发水分,c(Ca2+)、c(CO
)均增大,而a点到c点,c(Ca2+)不变,D项错误。
1.沉淀溶解平衡图象题的解题思路
(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溶液,此时有沉淀析出,曲线下方的任一点均表示不饱和溶液。
(2)从图象中找到数据,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。
2.模型认知——沉淀溶解平衡图象分析
安徽合肥检测)已知t℃时,AgCl的Ksp=2×
10-10,Ag2CrO4(橙红色固体)在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示,下列说法正确的是( D )
A.t℃时,AgCl在水中的溶解度比在稀盐酸中小
B.t℃时,AgCl的溶解度大于Ag2CrO4
C.在饱和Ag2CrO4溶液中加入少量K2CrO4,可使溶液由Y点移至X点
D.向同浓度NaCl和K2CrO4混合液中,滴加0.1mol·
L-1AgNO3溶液,先生成白色沉淀
[解析] AgCl在水溶液中存在溶解平衡,氯离于浓度越大,AgCl的溶解度越小,则AgCl在水中的溶解度较大,A错误;
已知t℃时AgCl的Ksp=2×
10-10,由图象可知Ag2CrO4的Ksp=(10-3)2×
10-6=10-12,则溶解的AgCl的物质的量浓度=
mol·
L-1=
L-1=1.41×
10-5mol·
L-1,而溶解的Ag2CrO4的物质的量浓度=
×
10-4mol·
L-1,所以在t℃时,AgCl的溶解度小于Ag2CrO4,B错误;
在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4仍为饱和溶液,点仍在曲线上,所以在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点,C错误;
依据溶度积常数计算Ksp(Ag2CrO4)=1×
10-12;
Ksp(AgCl)=2.0×
10-10,以0.1mol·
L-1AgNO3溶液滴定同浓度的KCl和K2CrO4的混合溶液,设二者浓度均为0.1mol·
L-1,则生成Ag2CrO4沉淀时c(Ag+)=
mol·
L-1;
生成AgCl沉淀时c(Ag+)=
L-1=2×
10-9mol·
L-1,所以先析出氯化银沉淀,D正确。
沉淀溶解平衡图象题的解题模板
沉淀溶解平
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- 第八 水溶液 中的 离子 平衡 26 讲难溶 电解质 溶解