高考化学总复习备考练优选重难点课件第8章 第4节难溶电解质的溶解平衡.docx
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高考化学总复习备考练优选重难点课件第8章第4节难溶电解质的溶解平衡
考点一 沉淀溶解平衡及其应用
[思维流程]
沉淀溶解平衡
1.沉淀溶解平衡的建立与特点
(1)溶解平衡的建立
难溶电解质
溶液中的溶质
(2)特点
①溶液为饱和溶液,②溶解速率和生成沉淀速率相等。
2.沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因
难溶电解质本身的性质。
(2)外因
(3)说明
①沉淀溶解平衡是化学平衡的一种,沉淀溶解平衡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。
[对点训练]
1.关于CaCO3沉淀的溶解平衡说法正确的是( )
A.CaCO3沉淀生成和沉淀溶解不断进行,但速率相等
B.CaCO3难溶于水,溶液中没有Ca2+和CO
C.升高温度,CaCO3沉淀的溶解度无影响
D.向CaCO3悬浊液中加入Na2CO3固体,CaCO3沉淀的溶解度不变
解析:
选A 沉淀达到溶解平衡时,CaCO3沉淀生成的速率和沉淀溶解的速率相等,沉淀质量不再改变,A项正确;CaCO3溶液中存在沉淀溶解平衡:
CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO
(aq),故溶液中有Ca2+和CO
,B项错误;升高温度,CaCO3沉淀的溶解度增大,C项错误;向CaCO3沉淀中加入Na2CO3固体,由于溶液中CO
浓度增大,会使CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO
(aq)溶解平衡向逆反应方向移动,故CaCO3沉淀的溶解度减小,D项错误。
2.在平衡体系Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)中,能使c(Ca2+)减小,而使c(OH-)增大的是( )
A.加入少量MgCl2固体
B.加入少量Na2CO3固体
C.加入少量KCl固体
D.加入少量Ca(OH)2固体
解析:
选B Mg2+和OH-反应生成Mg(OH)2,c(OH-)降低,溶解平衡正向移动,c(Ca2+)增大,A项错误;加入Na2CO3固体,发生反应:
Ca2++CO
===CaCO3↓,c(Ca2+)减小,促使平衡向正反应方向进行,c(OH-)增大,B项正确;加入KCl固体对平衡无影响,C项错误;加入Ca(OH)2固体,对平衡无影响,D项错误。
3.下列化学原理的应用,主要用沉淀溶解平衡原理来解释的是( )
①热纯碱溶液去油污能力强
②误将钡盐[BaCl2、Ba(NO3)2]当作食盐混用后,常用0.5%的Na2SO4溶液解毒
③溶洞、珊瑚的形成
④碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡则能
⑤泡沫灭火器灭火的原理
A.②③④ B.①②③
C.③④⑤D.①②③④⑤
解析:
选A Na2CO3溶液中存在水解平衡:
CO
+H2OHCO
+OH-加热平衡正移。
c(OH-)增大,去油污能力增强,①错误;泡沫灭火器的灭火原理是利用Al3+与HCO
相互促进的水解反应,与沉淀溶解平衡原理无关,⑤错误;②、③、④均与沉淀溶解平衡有关。
沉淀溶解平衡的应用
1.沉淀的生成
方法
实例
反应的离子方程式
调节pH法
用CuO等除去CuCl2中的FeCl3
Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+
CuO+2H+===Cu2++H2O
沉淀剂法
以Na2S、H2S等作沉淀剂除去污水中的重金属离子
H2S+Cu2+===CuS↓+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。
方法
实例
原理
酸溶解
CaCO3可溶于盐酸
CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O
盐溶解
Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液
Mg(OH)2+2NH
===Mg2++2NH3·H2O
配位溶解
AgCl溶于氨水
AgCl+2NH3·H2O===
[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
氧化还原溶解
不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀HNO3
3Ag2S+8HNO3
6AgNO3+3S+2NO↑+4H2O
3.沉淀的转化
(1)实质
沉淀溶解平衡的移动,能发生沉淀转化的关键是Qc>Ksp。
(2)举例
AgNO3溶液
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S。
(3)应用
①锅炉除垢:
将CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为
CaSO4(s)+CO
(aq)CaCO3(s)+SO
(aq)。
②矿物转化:
CuSO4溶液遇ZnS(闪锌矿)转化为CuS(铜蓝)的离子方程式为Cu2+(aq)+ZnS(s)CuS(s)+Zn2+(aq)。
[注意]
(1)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。
(2)利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生,其次沉淀生成的反应进行的越完全越好。
如除去溶液中的Mg2+,用NaOH溶液比使用Na2CO3溶液好,原因是Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小。
(3)若一种沉淀剂可使溶液中多种离子产生沉淀时,则可以控制条件,使这些离子先后分别沉淀。
①对同一类型的沉淀,Ksp越小越先沉淀,且Ksp相差越大分步沉淀效果越好。
例如:
Cl-、Br-、I-的混合溶液中,由于AgCl、AgBr、AgI的Ksp相差较大,逐渐滴加Ag+可按I-、Br-、Cl-的顺序先后沉淀。
②对不同类型的沉淀,其沉淀先后顺序要通过计算才能确定,如AgCl和Ag2CrO4的分步沉淀。
[对点训练]
4.(2018·襄阳一调)为研究沉淀的生成及其转化,某小组进行如下实验。
关于该实验的分析不正确的是( )
A.①浊液中存在平衡:
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO
(aq)
B.②中溶液变澄清的原因:
AgOH+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH+2H2O
C.③中颜色变化说明有AgCl生成
D.该实验可以证明AgCl比Ag2CrO4更难溶
解析:
选D AgNO3溶液过量,故余下浊液中含有Ag+,加入KCl溶液生成AgCl白色沉淀,不能证明AgCl比Ag2CrO4更难溶,D项错误。
5.(2018·北京石景山区一模)下列关于Mg(OH)2制备和性质的离子方程式中,不正确的是( )
A.由MgCl2溶液和NaOH溶液制备Mg(OH)2:
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
B.向Mg(OH)2悬浊液中滴加浓FeCl3溶液,生成红褐色沉淀:
3Mg(OH)2+2Fe3+===2Fe(OH)3+3Mg2+
C.向Mg(OH)2悬浊液中滴加浓NH4Cl溶液,浊液变澄清:
Mg(OH)2+2NH
===2NH3·H2O+Mg2+
D.向Mg(OH)2悬浊液中滴加醋酸,浊液变澄清:
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
解析:
选D MgCl2和NaOH溶液发生复分解反应生成Mg(OH)2沉淀,离子方程式为Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓,A正确。
Mg(OH)2悬浊液中存在溶解平衡:
Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),滴加浓FeCl3溶液时,Fe3+与OH-结合生成Fe(OH)3沉淀,Mg(OH)2的溶解平衡正向移动,最终生成红褐色沉淀,离子方程式为3Mg(OH)2+2Fe3+===2Fe(OH)3+3Mg2+,B正确。
向Mg(OH)2悬浊液中滴加浓NH4Cl溶液,NH
与OH-结合生成NH3·H2O,Mg(OH)2的溶解平衡正向移动,Mg(OH)2逐渐溶解而使浊液变澄清,离子方程式为Mg(OH)2+2NH
===2NH3·H2O+Mg2+,C正确。
向Mg(OH)2悬浊液中滴加醋酸,CH3COOH与OH-反应生成CH3COO-和H2O,Mg(OH)2的溶解平衡正向移动,Mg(OH)2逐渐溶解而使浊液变澄清,离子方程式为Mg(OH)2+2CH3COOH===Mg2++2CH3COO-+2H2O,D错误。
[真题验收]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)(2017·全国卷Ⅱ)向2支盛有2mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液,其中一支试管中产生黄色沉淀,另一支试管中无明显现象,说明Ksp(AgI) (2)(2016·天津高考)在同浓度的盐酸中,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度比ZnS的小(√) (3)(2016·全国卷Ⅲ)向AgCl、AgBr的饱和溶液中加入少量AgNO3,溶液中 不变(√) (4)(2016·江苏高考)室温下,向浓度均为0.1mol·L-1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液,出现白色沉淀。 可推出Ksp(BaSO4)<Ksp(CaSO4)(×) (5)(2015·全国卷Ⅰ)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,说明Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小(√) (6)(2015·重庆高考)0.1molAgCl和0.1molAgI混合后加入1L水中,所得溶液中c(Cl-)=c(I-)(×) (7)(2015·山东高考)向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时,出现黄色沉淀,说明Ksp(AgCl)<Ksp(AgBr)(×) 2.(2016·海南高考)向含有MgCO3固体的溶液中滴加少许浓盐酸(忽略体积变化),下列数值变小的是( ) A.c(CO )B.c(Mg2+) C.c(H+)D.Ksp(MgCO3) 解析: 选A MgCO3固体的溶液中存在溶解平衡: MgCO3(s)Mg2+(aq)+CO (aq),加入少量浓盐酸可与CO 反应促使溶解平衡正向移动,故溶液中c(Mg2+)及c(H+)增大,c(CO )减小,Ksp(MgCO3)只与温度有关,不变。 3.(2013·北京高考)实验: ①0.1mol·L-1AgNO3溶液和0.1mol·L-1NaCl溶液等体积混合得到浊液a,过滤得到滤液b和白色沉淀c; ②向滤液b中滴加0.1mol·L-1KI溶液,出现浑浊; ③向沉淀c中滴加0.1mol·L-1KI溶液,沉淀变为黄色。 下列分析不正确的是( ) A.浊液a中存在沉淀溶解平衡: AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq) B.滤液b中不含有Ag+ C.③中颜色变化说明AgCl转化为AgI D.实验可以证明AgI比AgCl更难溶 解析: 选B AgCl为白色沉淀,AgI为黄色沉淀,由②中现象可知,滤液b中含有Ag+,故浊液a中一定存在沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq);由③中现象可知,白色沉淀AgCl转化为黄色沉淀AgI,可知Ksp(AgI)<Ksp(AgCl),故AgI比AgCl更难溶。 考点二 溶度积常数及其应用 [思维流程] 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-),式中的浓度为平衡浓度 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 2.Ksp的影响因素 (1)内因: 难溶物质本身的性质,这是决定因素。 (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: 绝大多数难溶物的溶解是吸热过程,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.利用溶度积Ksp进行相关计算 (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。 (3)计算反应的平衡常数,如对于反应Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),Ksp(MnS)=c(Mn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),而平衡常数K= = 。 [典例] (1)(2017·海南高考)向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液,当有BaCO3沉淀生成时溶液中 =______________。 已知Ksp(BaCO3)=2.6×10-9,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。 (2)(2017·全国卷Ⅰ)若FeCl2与MgCl2中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (列式计算)。 FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。 (3)(2015·全国卷Ⅱ)有关数据如表所示: 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10-17 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1×10-5mol·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_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 [学审题析题] 第 (1)问分析可获得以下解题信息 沉淀转化的离子方程式: BaSO4(s)+CO (aq)BaCO3(s)+SO (aq),在同一个溶液中,c(Ba2+)相同,依据溶度积的表达式,则有 = = = ≈24。 第 (2)问分析可获得以下解题信息 先求出Fe3+转化成FePO4沉淀完全时的c(PO ),根据c(Fe3+)·c(PO )=Ksp(FePO4),可得c(PO )= mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1。 再将Qc[Mg3(PO4)2]与Ksp[Mg3(PO4)2]进行比较,判断是否有Mg3(PO4)2沉淀生成;根据混合后,溶液中镁离子浓度为c(Mg2+)=0.01mol·L-1,c3(Mg2+)·c2(PO )=0.013×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40 第(3)问分析可获得以下解题信息 计算Fe3+沉淀完全时的pH,当溶液中c(Fe3+)小于10-5mol·L-1时,视为Fe3+沉淀完全,先利用Ksp[Fe(OH)3]求算c(OH-)= ≈10-11.3mol·L-1再通过KW求出c(H+)⇨pH≈2.7。 计算Zn2+开始产生沉淀时的pH,先利用Ksp[Zn(OH)2]求算c(OH-)= =10-8mol·L-1,再通过KW求出c(H+)⇨pH=6。 [答案] (1)24 (2)Fe3+恰好沉淀完全时,c(PO )= mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1,则c3(Mg2+)·c2(PO )值为0.013×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40 (3)Fe3+ 2.7 6 无法将Zn2+和Fe2+分离 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近 [对点训练] 1.(2018·孝义一模)25℃,向100mL0.09mol·L-1BaCl2溶液中加入100mL0.1mol·L-1H2SO4溶液生成BaSO4沉淀。 已知: Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,且溶液的温度和体积的变化都忽略不计,则生成沉淀后的体系中c(Ba2+)和pH分别为( ) A.1.1×10-9mol·L-1、1 B.1.1×10-9mol·L-1、2 C.2.2×10-8mol·L-1、1D.2.2×10-8mol·L-1、2 解析: 选C BaCl2与H2SO4溶液发生反应: BaCl2+H2SO4===BaSO4↓+2HCl,n(BaCl2)=0.09mol·L-1×0.1L=0.009mol,n(H2SO4)=0.1L×0.1mol·L-1=0.01mol,故两溶液反应后剩余0.001molH2SO4,此时c(H2SO4)= =0.005mol·L-1,故生成沉淀后的体系中c(Ba2+)= = mol·L-1=2.2×10-8mol·L-1。 溶液中H+未参与离子反应,则有c(H+)=0.1mol·L-1×2× =0.1mol·L-1,故溶液的pH=-lgc(H+)=-lg0.1=1。 2.(2018·黄陵中学第三次质检)硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料,也可用作印染媒染剂,医药上用于催吐剂。 已知25℃时,Ksp[Zn(OH)2]=1.0×10-17,Ksp(Ag2SO4)=1.0×10-5,则下列说法正确的是( ) A.在水中加入少量ZnSO4固体时,水的电离平衡向正反应方向移动,KW减小 B.在ZnSO4溶液中各离子的浓度关系为c(Zn2+)+c(H+)=c(OH-)+c(SO ) C.在0.5L0.10mol·L-1ZnSO4溶液中加入等体积0.02mol·L-1AgNO3溶液,即可生成Ag2SO4沉淀 D.常温下,要除去0.20mol·L-1ZnSO4溶液中的Zn2+,至少要调节pH≥8 解析: 选D 水中加入ZnSO4固体,Zn2+发生水解反应,促使水的电离平衡正向移动,由于温度不变,则KW不变,A错误。 ZnSO4溶液中,据电荷守恒可得: 2c(Zn2+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO ),B错误。 ZnSO4和AgNO3溶液混合后,c(SO )=0.05mol·L-1,c(Ag+)=0.01mol·L-1,则Qc=c(SO )·c2(Ag+)=0.05×0.012=5×10-6 要除去溶液中Zn2+,即使c(Zn2+)≤1.0×10-5mol·L-1,则有c(OH-)≥ = =10-6mol·L-1,此时溶液的c(H+)≤ = mol·L-1=10-8mol·L-1,即溶液的pH≥8,D正确。 3.(2018·武汉重点高中联考)25℃时,Fe(OH)2和Cu(OH)2的饱和溶液中,金属阳离子的物质的量浓度的负对数[-lgc(M2+)]与溶液pH的变化关系如图所示,已知该温度下Ksp[Cu(OH)2] 下列说法正确的是( ) A.曲线a表示Fe(OH)2饱和溶液中的变化关系 B.除去CuSO4溶液中含有的少量Fe2+,可加入适量CuO C.当Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存时,溶液中c(Fe2+)∶c(Cu2+)=104.6∶1 D.向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH固体,可转化为Y点对应的溶液 解析: 选C 25℃时Ksp[Cu(OH)2] 由于Ksp[Cu(OH)2] 由图可知,当pH=10时,-lgc(Cu2+)=11.7,则有Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=10-11.7×(10-4)2=10-19.7;pH=8时,-lgc(Fe2+)=3.1,则有Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)·c2(OH-)=10-3.1×(10-6)2=10-15.1,故Fe(OH)2和Cu(OH)2沉淀共存时,溶液中 = = =104.6,C正确。 向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH固体,溶液中会生成Cu(OH)2沉淀,溶液中c(Cu2+)减小,则-lgc(Cu2+)增大,而从X点到Y点-lgc(Cu2+)不变,不符合转化关系,D错误。 [真题验收] 1.(2014·全国卷Ⅰ)溴酸银(AgBrO3)溶解度随温度变化曲线如下图所示。 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: 选A 从图像可看出随温度的升高,AgBrO3的溶解度逐渐升高,即AgBrO3的溶解是吸热过程,A项错误;温度升高,其溶解速度加快,B项正确;60℃时饱和溶液中AgBrO3的物质的量浓度约为 ≈2.5×10-2mol·L-1,其Ksp=c(Ag+)·c(BrO )≈6×10-4,C项正确;由于AgBrO3的溶解度比较小,故KNO3中含有AgBrO3时,可采用重结晶的方法提纯,D项正确。 2.(2017·全国卷Ⅲ)在湿法炼锌的电解循环溶液中,较高浓度的Cl-会腐蚀阳极板而增大电解能耗。 可向溶液中同时加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀从而除去Cl-。 根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图,下列说法错误的是( ) A.Ksp(CuCl)的数量级为10-7 B.除Cl-反应为Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl C.加入Cu越多,Cu+浓度越高,除Cl-效果越好 D.2Cu+===Cu2++Cu平衡常数很大,反应趋于完全 解析: 选C 由题图可知,当-lgc(Cl-)=0时,lgc(Cu+)约为-7,即c(Cl-)=1mol·L-1,c(Cu+)=10-7mol·L-1,则Ksp(CuCl)=c(Cu+)·c(Cl-)的数量级为10-7,A项正确;根据题目信息可知B项正确;Cu为固体,浓度视为常数,只要满足反应用量即可,过多的铜也不会影响平衡状态的移动,C项错误;由题图可知,交点处c(Cu+)=c(Cu2+)≈10-6mol·L-1,则2Cu+===Cu2++Cu的平衡常数K= ≈106,该平衡常数很大,因而反应趋于完全,D项正确。 3. (1)(2015·全国卷Ⅰ)浓缩液中主要含有I-、Cl
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- 高考化学总复习备考练优选重难点课件第8章 第4节 难溶电解质的溶解平衡 高考 化学 复习 备考 优选 难点 课件 电解质 溶解 平衡