高考化学一轮复习讲练测专题94 难溶电解质的溶解平衡讲解析版.docx
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高考化学一轮复习讲练测专题94难溶电解质的溶解平衡讲解析版
1、了解沉淀平衡的定义及影响因素。
2、掌握沉淀的溶解和转化条件及应用。
3、了解溶度积的含义及其表达式,能进行相关的计算。
一、沉淀溶解平衡的本质
1、难溶电解质的溶解平衡
(1)沉淀溶解平衡的概念
在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液,沉淀与溶解的速度相等时,便达到固体难溶电解质与溶液中离子间的平衡状态。
例如:
BaSO4(s)
Ba2+(aq)+SO
(aq)
(2)溶解平衡的建立
固体溶质
溶液中的溶质
①v溶解>v沉淀,固体溶解
②v溶解=v沉淀,溶解平衡
③v溶解 (3)溶解平衡的特点 2、溶度积 (1)定义 在一定温度下,难溶电解质的饱和溶液中,离子浓度幂的乘积。 (2)表达式: 对于沉淀溶解平衡: MmNn(s)mMn+(aq)+nNm-(aq),Ksp=cm(Mn+)·cn(Nm-)。 (3)意义: 反映了难溶电解质在水中的溶解能力。 (4)影响因素: 在一定的温度下,它是一个常数,只受温度影响,不受溶液中物质浓度的影响。 。 3、溶度积规则 (1)离子积(Qc): 难溶电解质溶液中离子浓度幂的乘积,如Mg(OH)2溶液中Qc=c(Mg2+)·c2(OH-)。 (2)溶度积规则: Qc Qc=Ksp——溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。 Qc>Ksp——溶液过饱和,有沉淀析出。 【典型例题1】【宁夏六盘山高级中学2019届上期中】向MnCl2溶液中加入过量难溶电解质MnS,可使溶液中含有的Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子转化为硫化物沉淀,从而得到纯净的MnCl2。 下列分析正确的是() A.MnS具有吸附性 B.MnS有还原性,将Cu2+、Pb2+、Cd2+还原后除去 C.MnS溶液度大于CuS、PbS、CdS D.MnS与Cu2+反应的离子方程式是Cu2++S2-=CuS↓ 【答案】C 【考点定位】本题主要是考查难溶物的溶解平衡及沉淀转化 【点评】沉淀的生成、溶解和转化的判断: 通过比较溶液中有关离子浓度幂的乘积——浓度积Qc与Ksp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、溶解或转化。 两溶液混合是否会产生沉淀或同一溶液中可能会产生多种沉淀时,判断产生沉淀先后顺序问题,均可利用溶度积的计算公式或离子积与溶度积的关系加以判断。 【迁移训练1】【山东济南外国语2019届上期中】下列说法中,正确的是() A.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,沉淀和溶解即停止 B.Ksp越小,难溶电解质在水中的溶解能力一定越弱 C.Ksp的大小与离子浓度无关,只与难溶电解质的性质和温度有关 D.相同温度下,AgCl在水中的溶解能力与在NaCl溶液中的相同 【答案】C 考点: 本题考查了沉淀溶解平衡的影响因素分析,物质溶解度比较的依据掌握。 二、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 以氯化银饱和溶液中,尚有氯化银固体存在,当分别向溶液中加入下列物质时,将有何种变化? AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq) 加入物质 平衡移动向 AgCl溶解度 溶液中C(Ag+) 溶液中C(Cl-) 发生变化的原因 0.1mol·L-1HCl 向左 减小 减小 增大 同离子效应 0.1mol·L-1AgNO3 向左 减小 增大 减小 同离子效应 KNO3(s) 向右 增大 增大 增大 盐效应 0.1mol·L-1NH3·H2O 向右 增大 减小 增大 形成配合物 H2O 向右 不变 不变 不变 稀释作用 【典型例题2】对饱和AgCl溶液(有AgCl固体存在)进行下列操作后,c(Ag+)和Ksp(AgCl)均保持不变的是() A.加热B.加少量水稀释 C.加入少量盐酸D.加入少量AgNO3 【答案】B 【点评】沉淀溶解平衡也属于动态平衡,遵循勒夏特列原理,运用平衡移动原理也可解释相关问题。 受温度和离子浓度的变化的影响。 【迁移训练2】【百强校·2019届三明一中第二次月考】已知25℃时,BaCO3的溶度积Ksp=2.58×10-9,BaSO4的溶度积Ksp=1.07×10-10,则下列说法不正确的是() A.25℃时,当溶液中c(Ba2+)·c(SO42-)=1.07×10-10时,此溶液为BaSO4的饱和溶液 B.25℃时,在含有BaCO3固体的饱和溶液中滴入少量Na2SO4溶液后有BaSO4沉淀析出,此时溶液中c(CO )∶c(SO )≈24.11 C.因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4),所以无法将BaSO4转化为BaCO3 D.在饱和BaCO3溶液中加入少量Na2CO3固体,可使c(Ba2+)减小,BaCO3的溶度积不变 【答案】C 【解析】 试题分析: A、c(Ba2+)·c(SO42-)=Ksp,即是饱和溶液,所以当溶液中Ksp=c(Ba2+)·c(SO42-)=1.07×10-10时,此溶液为BaSO4的饱和溶液,A正确;B、根据Ksp(BaSO4)和Ksp(BaCO3)计算可求出c(CO32-): c(SO42-)=Ksp(BaCO3)/Ksp(BaSO4)=24.11,B正确;C、当Qc=c(CO32-)•c(Ba2+)≥Ksp(BaCO3),就能转化为BaCO3,所以当c(CO32-)足够大时,能满足Qc=c(CO32-)•c(Ba2+)≥Ksp(BaCO3),所以BaSO4能转化为BaCO3,C错误;D、溶度积只与温度有关,所以在饱和BaCO3溶液中加入少量Na2CO3固体,可使c(Ba2+)减小,BaCO3的溶度积不变,D正确,答案选C。 考点: 考查沉淀之间的转化,沉淀溶解平衡的移动,Ksp的有关计算 三、沉淀溶解平衡的应用 1、沉淀的生成 原理: 若Qc大于Ksp,难溶电解质的沉淀溶解平衡向左移动,就会生成沉淀。 在工业生产、科研、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。 常见的方法有: ①调节溶液的pH法: 使杂质离子转化为氢氧化物沉淀。 ②加沉淀剂法: 如除去溶液中的Cu2+、Hg2+,可加入Na2S、H2S等作为沉淀剂。 〖特别提醒〗①为使沉淀更完全,所选用沉淀剂的原则是: 使生成沉淀的反应进行得越完全越好(所沉淀离子形成沉淀的Ksp尽可能的小,即沉淀溶解度越小越好)。 ②不能影响其他离子的存在,由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质。 2、沉淀的溶解 原理: 当Qc小于Ksp,使难溶电解质的沉淀溶解平衡向右移动,沉淀就会溶解。 根据平衡移动,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。 方法有: ①酸碱溶解法: 如难溶于水的CaCO3溶于盐酸中。 ②发生氧化还原反应使沉淀溶解: 如CuS溶于硝酸中,HgS溶解度更小,只能用王水使其溶解。 ③生成配合物使沉淀溶解: 向沉淀体系中加入适当配合剂,使溶液中的某些离子生成稳定的配合物,减小其浓度,从而使沉淀溶解。 如AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)、Ag++2NH3(加氨水) [Ag(NH3)2]+,此法对用酸碱法不能溶解的难溶电解质尤其具有重要意义。 3、沉淀的转化 ①实质: 沉淀溶解平衡的移动。 ②特征 A.一般说来,溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。 B.沉淀的溶解能力差别越大,越容易转化。 例如: AgNO3→AgCl(白色沉淀)→AgBr(浅黄色沉淀)→AgI(黄色沉淀)→Ag2S(黑色沉淀)。 ③沉淀转化的应用 A.钡化合物的制备 重晶石(主要成分是BaSO4)是制备钡化合物的重要原料,但BaSO4不溶于酸,若用饱和Na2CO3溶液处理即可转化为易溶于酸的BaCO3。 总反应的离子方程式为BaSO4+CO BaCO3+SO 。 虽然BaSO4比BaCO3更难溶于水,但在CO 浓度较大的溶液中,BaSO4溶解在水中的Ba2+能与CO 结合形成BaCO3沉淀。 转化过程是用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀,待达到平衡后,移走上层溶液;再加入饱和Na2CO3溶液,重复处理多次,使绝大部分BaSO4转化为BaCO3;最后加入盐酸,Ba2+即转入到溶液中。 B.锅炉除水垢 除水垢[CaSO4(s)→CaCO3(s)→Ca2+(aq)] 〖特别提醒〗沉淀溶解平衡与弱电解质电离平衡的区别: (1)从物质类别看,难溶电解质可以是强电解质,也可以是弱电解质[如BaSO4是强电解质,而Al(OH)3是弱电解质],而难电离物质只能是弱电解质。 (2)从变化的过程来看,沉淀溶解平衡是指已溶解的溶质与未溶解的溶质之间形成沉淀与溶解的平衡状态;而电离平衡则是指已经溶解在溶液中的弱电解质分子与离子之间的转化达到平衡状态。 【典型例题3】已知AgCl的溶解平衡: AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),下列说法不正确的是() A.除去溶液中Ag+加盐酸盐比硫酸盐好 B.加入H2O,溶解平衡不移动 C.用NaCl溶液代替蒸馏水洗涤AgCl,可以减少沉淀损失 D.反应2AgCl(s)+Na2S Ag2S(s)+2NaCl说明溶解度: AgCl>Ag2S 【答案】B 【解析】加水能促进AgCl的溶解,平衡向溶解的方向移动,B错误;A项,AgCl难溶,Ag2SO4微溶,正确;C项,NaCl溶液洗涤AgCl沉淀,可抑制AgCl的溶解,正确。 溶解度越小,沉淀越易转化,D正确。 【点评】利用沉淀溶解平衡可以判断沉淀的生成和溶解,可以用来除去杂质,根据是根据沉淀溶解平衡原理,分析具体问题。 【迁移训练3】【百强校·2019届忻州一中等4小下学期第三次联考】已知常温下Ksp(AgCl)=1.6×10-10、Ksp(AgI)=2.0×10-16,下列说法中正确的是() A.含有大量Cl-的溶液中肯定不存在Ag+ B.AgI悬浊液中加入少量KI粉末,平衡AgI(s) Ag+(aq)+I-(aq)向左移动,溶液中离子的总浓度会减小 C.AgCl悬浊液中逐渐加入KI固体至c(I-)=Ksp(AgI)/Ksp(AgCl)mol·L-1时,AgCl开始向AgI沉淀转化 D.向浓度均为0.01mol·L-1的KCl和KI的混合溶液中滴加AgNO3溶液,当Cl-开始沉淀时,溶液中I-的浓度为1.25×10-8mol·L-1 【答案】D 考点: 考查溶解平衡的应用 考点一: 溶度积的计算及应用 1、溶度积和离子积 以AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)为例: 溶度积 离子积 概念 沉淀溶解的平衡常数 溶液中有关离子浓度幂的乘积 符号 Ksp 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,处于平衡状态 ③Qc 溶液未饱和,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 ①浓度: 加水稀释,平衡向溶解方向移动,但Ksp不变。 ②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。 ③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。 3、沉淀溶解平衡图像题的解题策略 (1)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。 (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液的体积。 【典型例题4】【宁夏银川二中2019届第三次月考】在t℃时,AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示, 又知t℃时AgCl的Ksp=4×10-10。 下列说法不正确的是() A.在t℃时,AgBr的Ksp为4.9×10-13 B.在AgBr饱和溶液中加入NaBr固体,可使溶液由c点到b点 C.图中a点对应的是AgBr的不饱和溶液 D.在t℃时,AgCl(s)+Br-(aq)AgBr(s)+Cl-(aq)平衡常数K≈816 【答案】B 考点: 考查Ksp的有关计算及其图像分析 【点评】图像分析需要从以下几点进行分析: ①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可通过比较、观察得出溶液是否达到饱和状态,是否有沉淀析出。 处于曲线上方的点表明溶液处于过饱和状态,一定会有沉淀析出,处于曲线下方的点,则表明溶液处于未饱和状态,不会有沉淀析出。 ③从图像中找到数据,根据Ksp公式计算得出Ksp的值。 ④比较溶液的Qc与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。 ⑤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液的体积。 【迁移训练4】【山东枣庄八中2019届10月月考】硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线图如下。 下列说法正确的是() lgc(SO42-) 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点对应的溶液是不饱和溶液 D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到363K后变为不饱和溶液 【答案】BC 考点: 难溶电解质的溶解平衡和沉淀转化 考点二: 沉淀溶解平衡的综合应用 一、废水处理 【典型例题5】水是人类生存和发展的宝贵资源,而水质的污染问题却越来越严重。 目前,世界各国已高度重视这个问题,并采取积极措施进行治理。 (1)工业废水中常含有不同类型的污染物,可采用不同的方法处理。 以下处理措施和方法都正确的是__________(填字母编号,可多选)。 选项 污染物 处理措施 方法类别 A 废酸 加生石灰中和 物理法 B Cu2+等重金属离子 加硫化物沉降 化学法 C 含纯碱的废水 加石灰水反应 化学法 (2)下图是某市污水处理的工艺流程示意图: ①下列物质中不可以作为混凝剂(沉降剂)使用的是______(填字母编号,可多选)。 A.偏铝酸钠B.氧化铝 C.碱式氯化铝D.氯化铁 ②混凝剂除去悬浮物质的过程是________(填字母编号)。 A.物理变化B.化学变化 C.既有物理变化又有化学变化 (3)在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。 某厂废水中含KCN,其浓度为650mg·L-1。 现用氯氧化法处理,发生如下反应: KCN+2KOH+Cl2===KOCN+2KCl+H2O再投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气。 请配平下列化学方程式: KOCN+ KOH+ Cl2―→ CO2+ N2+ KCl+ H2O。 若处理上述废水20L,使KCN完全转化为无毒物质,至少需液氯__________g。 【答案】 (1)BC (2)①B②C (3)243216235.5 (3)根据KCN+2KOH+Cl2===KOCN+2KCl+H2O、2KOCN+4KOH+3Cl2===2CO2+N2+6KCl+2H2O,n(KCN)= =0.2mol, n(Cl2)=0.2mol+ ×3=0.5mol, 所以m(Cl2)=0.5mol×71g·mol-1=35.5g。 【点评】沉淀溶解平衡知识常用于物质的分离与提纯,往往结合化工生产、实验流程考查物质的分离提纯,此类试题综合性强,思维有深度。 解答此类问题要灵活应用生成沉淀的反应条件,溶度积常数在图像中的定量描述,学会利用溶度积计算未知离子浓度,利用溶度积规则判断沉淀的生成与否,学会分析化工流程,抓住实验目的和实验步骤,综合应用氧化还原反应、化学平衡、基本实验操作等知识,学会获取信息(图、表、数据等)和加工信息,用以解决化学问题。 二、废物利用 【典型例题6】硫酸工业中废渣称为硫酸渣,其成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。 某探究性学习小组的同学设计以下方案,进行硫酸渣中金属元素的提取实验。 已知溶液pH=3.7时,Fe3+已经沉淀完全;一水合氨电离常数Kb=1.8×10-5,其饱和溶液中c(OH-)约为1×10-3mol·L-1。 请回答: (1)写出A与氢氧化钠溶液反应的化学方程式: ____________________________。 (2)上述流程中两次使用试剂①,推测试剂①应该是________(填以下字母编号)。 A.氢氧化钠B.氧化铝 C.氨水D.水 (3)溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH=13,如果pH过小,可能导致的后果是________________(任写一点)。 (4)H中溶质的化学式: ______________。 (5)计算溶液F中c(Mg2+)=________(25℃时,氢氧化镁的Ksp=5.6×10-12)。 【答案】 (1)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O (2)A (3)镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等 (4)NaHCO3 (5)5.6×10-10mol·L-1
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