第三章 重难点十二 难溶电解质的溶解平衡与沉淀的转化Word文档下载推荐.docx
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难溶固体在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时,离子浓度保持不变(或一定).各离子浓度幂的乘积是一个常数,这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积,用符号Ksp表示.
即:
AmBn(s)⇌mAn+(aq)+nBm-(aq) Ksp=An+]m•Bm-]n
例如:
常温下沉淀溶解平衡:
AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq),
Ksp(AgCl)=Ag+]Cl-]=1.8×
10-10
Ag2CrO4(s)
2Ag+(aq)+CrO42-(aq),
Ksp(Ag2CrO4)=Ag+]2CrO42-]=1.1×
10-12
4.溶度积Ksp的性质
(1)溶度积Ksp的大小和平衡常数一样,它与难溶电解质的性质和温度有关,与浓度无关,离子浓度的改变可使溶解平衡发生移动,而不能改变溶度积Ksp的大小.
(2)溶度积Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力的大小.相同类型的难溶电解质的Ksp越小,溶解度越小,越难溶于水;
反之Ksp越大,溶解度越大.
如:
Ksp(AgCl)=1.8×
10-10;
Ksp(AgBr)=5.0×
10-13;
Ksp(AgI)=8.3×
10-17.
因为:
Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),所以溶解度:
Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI).
不同类型的难溶电解质,不能简单地根据Ksp大小,判断难溶电解质溶解度的大小.
5.溶度积的应用
(1)溶度积规则:
判断一定条件下沉淀能否生成或溶解.
对于AmBn(s)⇌mAn+(aq)+nBm-(aq)
平衡状态:
溶度积Ksp=An+]m•Bm-]n
任意时刻:
离子积Qc=An+]m•Bm-]n
Qc与Ksp的关系
溶液性质
有无沉淀析出
A
Qc>Ksp
过饱和
有沉淀析出
B
Qc=Ksp
饱和
沉淀溶解平衡
C
Qc<Ksp
不饱和
无沉淀析出
(2)溶度积的应用:
①判断有无沉淀生成:
②已知溶度积求离子浓度
③利用离子积判断离子共存
6.沉淀反应的应用
(1)沉淀的生成:
①应用:
用于除杂或提纯;
②方法:
a、调pH;
工业原料氯化铵中混有氯化铁,加氨水调pH至7~8,Fe3++3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
b、加沉淀剂
沉淀Cu2+、Hg2+等,以Na2S、H2S做沉淀剂,Cu2++S2-=CuS↓,Hg2++S2-=HgS↓
(2)沉淀的溶解:
①原理:
根据勒夏特列原理,使沉淀溶解平衡向溶解方向移动;
设法不断移去平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动.
(3)沉淀的转化:
沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡移动,通常一种沉淀可以转化为更难溶的沉淀,这两种难溶物的溶解能力差别越大,这种转化的趋势就越大.如:
在ZnS的溶解平衡体系中加入CuSO4溶液,可以使其转化为更难溶的CuS沉淀,这说明溶解度ZnS>CuS.转化的方程式可以表示为ZnS(s)+Cu2+(aq)═CuS(s)+Zn2+(aq);
【重难点点睛】工业生产中除杂的注意事项:
(1)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得越完全越好.
(2)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×
10-5mol/L时,沉淀已经完全.
(3)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。
【重难点指数】★★★
【重难点考向一】影响沉淀溶解平衡的因素
【例1】把Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡
Ca(OH)2(s)⇌Ca2+(aq)+2OH-(aq)下列说法正确的是( )
A.恒温下向溶液中加CaO,溶液的pH升高
B.给溶液加热,溶液的pH升高
C.向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加
D.向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变
【答案】C
【解析】A.恒温下向溶液中加入CaO,发生CaO+H2O=Ca(OH)2,仍为饱和溶液,pH不变,故A错误;
B.给溶液加热,Ca(OH)2的溶解度降低,氢氧根离子的浓度减小,所以溶液pH减小,故B错误;
C.加入Na2CO3溶液,发生Ca2++CO32-=CaCO3↓,则其中固体质量增加,故C正确;
D.加入少量的NaOH固体,OH-浓度增大,平衡向逆方向移动,则Ca(OH)2的固体增多,故D错误;
故选C。
【重难点点睛】考查难溶电解质的溶解平衡问题,侧重于饱和溶液特点以及溶解平衡移动的影响因素的考查,具体分析:
分析:
A.恒温下向溶液中加入CaO,仍为饱和溶液,浓度不变;
B.Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低;
C.加入Na2CO3溶液,平衡向正反应方向移动;
D.加入少量的NaOH固体,平衡向逆反应方向移动。
【重难点考向二】溶度积的定义及其影响因素
【例2】下列说法正确的是( )
A.在一定温度下的AgCl水溶液中,Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数
B.AgCl的Ksp=1.8×
10-10
mol2•L-2,在任何含AgCl固体的溶液中,c(Ag+)=c(Cl-)且Ag+与Cl-浓度的乘积等于1.8×
mol2•L-2
C.温度一定时,当溶液中Ag+和Cl-浓度的乘积等于Ksp值时,此溶液为
AgCl的饱和溶液
D.向饱和AgCl水溶液中加入少量盐酸,Ksp值变大
【名师点睛】考查难溶电解质的溶度积Ksp的意义以及影响因素,具体分析:
A.在一定温度下的AgCl的饱和水溶液中,Ksp=c(Ag+)c(Cl-)是一个常数;
mol2•L-2,在任何含AgCl固体的溶液中,c(Ag+)不一定等于c(Cl-),如氯化钠溶液中c(Ag+)<c(Cl-),但Ag+与Cl-浓度的乘积等于1.8×
C.温度一定时,根据浓度熵QC=Ksp值时,此溶液为
AgCl的饱和溶液;
D.Ksp值只与温度有关,温度不变Ksp值不变。
【重难点考向三】溶度积的计算
【例3】已知常温时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×
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=12.0,则下列说法不正确的是( )
A.所得溶液中的c(H+)=1.0×
10-12
mol•L-1
B.所加的烧碱溶液pH=12.0
C.所得溶液中由水电离产生的c(OH-)=1.0×
10-12mol•L-1
D.所得溶液中的c(Mg2+)=5.6×
10-8
【答案】B
【名师点睛】考查难溶电解质的溶解平衡的相关计算和判断,具体分析:
A.根据c(H+)=10-pHmol•L-1计算;
B.根据烧碱与MgCl2溶液反应生成沉淀,消耗了NaOH溶液;
C.溶液中由水电离产生的c(OH-)水=c(H+)水=10-PHmol•L-1;
D.先根据水的离子积常数求出c(OH-),然后再溶度积计算。
【重难点考向四】沉淀的转化
【例4】25℃时,5种银盐的溶度积常数(Ksp)分别是:
AgCl
Ag2SO4
Ag2S
AgBr
AgI
1.8×
10-10
1.4×
10-5
6.3×
10-50
7.7×
10-13
8.51×
10-16
下列说法正确的是( )
A.氯化银、溴化银和碘化银的溶解度依次增大
B.将硫酸银溶解于水后,向其中加入少量硫化钠溶液,不能得到黑色沉淀
C.在5mL1.8×
10-5
mol/L的NaCl溶液中,加入1滴(1mL约20滴)1.0×
10-3mol/L的AgNO3溶液,能观察到白色沉淀
D.将浅黄色溴化银固体浸泡在饱和氯化钠溶液中,可以有少量白色固体生成
【答案】D
【解析】A.氯化银、溴化银和碘化银的溶度积依次减少,结构相似,溶度积越小,溶解度越小,故A错误;
B.硫化银的溶度积比硫酸银小,将硫酸银溶解于水后,向其中加入少量硫化钠溶液,可得到黑色沉淀,故B错误;
C.c(Cl-)=1.8×
10-5mol/L×
,c(Ag+)=1.0×
10-3mol/L×
,则c(Cl-)×
c(Ag+)=1.8×
×
1.0×
<1.8×
10-10(mol/L)2,不能析出沉淀,故C错误;
D.将浅黄色溴化银固体浸泡在饱和氯化钠溶液中,如满足c(Cl-)×
c(Ag+)>1.8×
10-10,则可生成沉淀,故D正确;
故选D。
【名师点睛】考查难溶电解质的溶解平衡问题,注意根据溶度积计算,理解溶度积的意义,比较溶解度与溶度积之间的关系。
【重难点考向五】除杂流程综合分析
【例5】海水中含有丰富的镁资源.某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案:
模拟海水中的
离子浓度(mol/L)
Na+
Mg2+
Ca2+
Cl-
HCO3-
0.439
0.050
0.011
0.560
0.001
注:
溶液中某种离子的浓度小于1.0×
mol/L,可认为该离子不存在;
实验过程中,假设溶液体积不变.已知:
Ksp(CaCO3)=4.96×
10-9;
Ksp(MgCO3)=6.82×
10-6;
KspCa(OH)2]=4.68×
KspMg(OH)2]=5.61×
10-12.下列说法正确的是( )
A.沉淀物X为CaCO3
B.滤液M中存在Mg2+,不存在Ca2+
C.滤液N中存在Mg2+、Ca2+
D.步骤②中若改为加入4.2gNaOH固体,沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物
【答案】A
【解析】A.步骤①,从题给的条件,可知n(NaOH
)=0.001mol,即n(OH-)=0.001mol].依据离子反应“先中和、后沉淀、再其他”的反应规律,当1L模拟海水中,加入0.001mol
NaOH时,OH-
恰好与HCO3-完全反应:
OH-+HCO3-=CO32-+H2O,生成0.001molCO32-.由于Ksp(CaCO3)<<Ksp(MgCO3),生成的CO32-与水中的Ca2+反应生成CaCO3
沉淀Ca2++CO32-=CaCO3↓.所以沉淀物X为CaCO3,故A正确;
B.由于CO32-只有0.001mol,反应生成CaCO3
所消耗的Ca2+也只有0.001mol,滤液中还剩余c(Ca2+)=0.010
mol•L-1.滤液M中同时存在着Ca2+和Mg2+,故B错误;
C.步骤②,当滤液M中加入NaOH
固体,调至pH=11(即pOH=3)时,此时滤液中c(OH-)=1×
10-3
mol•L-1.则QCa(OH)2]=c(Ca2+)×
(10-3)2=0.010×
(10-3)2=10-8<KspCa(OH)2],无Ca(OH)2生成;
QMg(OH)2]=c(Mg2+)×
(10-3)2=0.050×
(10-3)2=5×
10-8>KspMg(OH)2],有Mg(OH)2沉淀生成;
又由于KspMg(OH)2]=c(Mg2+)×
(10-3)2=5.6×
10-12,c(Mg2+)=5.6×
10-6<10-5,无剩余,滤液N中不存在Mg2+,故C错误;
D.步骤②中若改为加入4.2
g
NaOH固体,则n(NaOH)=0.105mol,与0.05mol
Mg2+反应:
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,生成0.05
mol
Mg(OH)2,剩余0.005
OH-;
由于QCa(OH)2]=c(Ca2+)×
(OH-)2=0.010×
(0.005)2=2.5×
10-7<KspCa(OH)2],所以无Ca(OH)2沉淀析出,沉淀物Y为Mg(OH)2沉淀,故D错误;
故选A。
【名师点睛】以模拟海水中制备MgO的实验方案为背景,结合考查有关溶度积的概念及应用;
步骤①,加入0.001mol
恰好与HCO3-完全反应,生成0.001molCO32-.由于Ksp(CaCO3)<<Ksp(MgCO3),生成的CO32-与水中的Ca2+反应生成CaCO3
沉淀,滤液M中同时存在着Ca2+和Mg2+;
步骤②,当滤液M中加入NaOH
mol•L-1;
根据溶度积可判断无Ca(OH)2生成,有Mg(OH)2沉淀生成。
【重难点考向六】沉淀溶解平衡曲线分
【例6】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0.1
mol•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】A.溶液的温度不变,则Ksp不变,故A错误;
B.a点为不饱和溶液,故B错误;
C.温度一定,则难溶物质的溶度积一定,根据C(S2-)=
知,汞离子浓度增大,则硫离子浓度减小,故C正确;
D.升高温度,促进硫化汞的电离,所以汞离子和硫离子浓度都增大,故D错误;
【名师点睛】考查难溶电解质的溶解平衡问题,题目难度中等,注意把握题给图象曲线的意义,明确溶度积常数只与温度有关,与溶液的浓度无关。
1.已知,Fe2+结合S2-的能力大于结合OH-的能力,而Al3+则正好相反.在Fe2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中,先加入过量的KI溶液,再加入足量的Na2S溶液,所得沉淀是( )
A.Al2S3、FeS和S
B.Fe(OH)3和Al(OH)3
C.Fe2S3和Al(OH)3
D.FeS、Al(OH)3和S
【名师点睛】考查离子反应,注意分析盐与盐反应时要依次考虑能否发生氧化还原反应、能否发生双水解互促反应,以上两反应均不发生,则考虑能否发生复分解反应.这些盐之间反应的一般规律,主要决定于盐的性质。
2.下列说法正确的是( )
A.AgCl水溶液中Ag+和Cl-浓度的乘积是一个常数
B.AgCl水溶液的导电性很弱,所以AgCl为弱电解质
C.温度一定时,当AgCl水溶液中Ag+和Cl-浓度的乘积等于Ksp值时,此溶液为AgCl的饱和溶液
D.向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,c(Cl-)增大,Ksp值变大
【解析】A.在一定温度下的AgCl的饱和水溶液中,Ksp=C(Ag+)C(Cl-)是一个常数,在不饱和溶液中Ag+和Cl-浓度的乘积不是一个常数,故A错误;
B.氯化银为盐,故是强电解质,与溶解度无关,故B错误;
C.温度一定时,浓度熵QC=Ksp值时,此溶液为AgCl的饱和溶液,故C正确;
D.Ksp值只与温度有关,温度不变Ksp值不变,所以向饱和AgCl水溶液中加入盐酸,Ksp值不变,故D错误;
3.25℃时,用Na2S沉淀Cu2+、Zn2+两种金属离子(M2+),所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)的关系如图所示,下列说法不正确的是( )
A.Na2S溶液中:
c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)═2c(Na+)
B.25℃时K甲(CuS)约为1×
10-35
C.向100mLZn2+、Cu2+浓度均为10-5mol•L-1的混合溶液中逐滴加入10-4mol•L-1的Na2S溶液,Cu2+先沉淀
D.向Cu2+浓度为10-5mol•L-1的工业废水中加入ZnS粉末,会有CuS沉淀析出
4.已知lg2=0.3010,KspMn(OH)2]=2x10-13.实验室制氯气的废液中含c(Mn2+)=0.1mol•L-1,向该溶液中滴加稀氢氧化钠溶液至Mn2+完全沉淀的最小pH等于( )
A.8.15B.9.3C.10.15D.11.6
【解析】Mn2+沉淀较为完全时的浓度为1×
10-5mol/L,已知Ksp=c(Mn2+)×
c2(OH-),则c(OH-)=
mol/L,则c(H+)=
mol/L,所以pH=-lg
=10.15,故选C。
【名师点睛】考查溶度积常数及溶液pH的计算,为高频考点,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,题目难度中等,注意掌握难溶物溶度积常数的概念及计算方法,明确Mn2+沉淀较为完全时c(Mn2+)≤1×
10-5mol/L为解答关键。
5.已知25℃时KspMg(OH)2]=1.8×
10-11,KspFe(OH)3]=8.0×
10-38,Kb(NH3•H2O)=1.8×
10-5,下列叙述中不正确的是( )
A.25℃时,向等浓度的MgCl2和FeCl3混合溶液中逐滴加入氨水,先出现红褐色沉淀
B.25℃时,MgCl2溶液中有少量FeCl3时,可以加入MgO进行除杂
C.25℃时,加大量水稀释氨水,电离程度增大,溶液导电能力增强
D.25℃时,NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+的平衡常数为5.6×
【名师点睛】考查溶液中盐的水解原理、弱电解质的电离平衡常数的计算等知识,题目难度中等,注意掌握盐的水解原理及其应用方法,明确电离平衡常数的概念及计算方法,试题培养了学生灵活应用所学知识的能力及化学计算能力。
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- 第三章 重难点十二 难溶电解质的溶解平衡与沉淀的转化 第三 难点 十二 电解质 溶解 平衡 沉淀 转化