学案94 难溶电解质的溶解平衡文档格式.docx
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c(Ag+)
c(Cl-)
Ksp
升高温度
正向
增大
加水稀释
不变
加入少量AgNO3
逆向
减小
通入HCl
通入H2S
3.电解质在水中的溶解度
20℃时电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系:
溶解性
难溶
微溶
可溶
易溶
S的
S<
0.01g
0.01g<
1g
1g<
10g
S>
4.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Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,CuO+2H+===Cu2++H2O。
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
①酸溶解法:
如CaCO3溶于盐酸,离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O。
②盐溶解法:
如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2NH
===Mg2++2NH3·
H2O。
③配位溶解法:
如Cu(OH)2溶于NH3·
H2O溶液,离子方程式为Cu(OH)2+4NH3·
H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。
(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,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现。
如:
AgNO3
AgCl
AgI
Ag2S。
b.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CaSO4(s)+CO
(aq)===CaCO3(s)+SO
(aq)。
b.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)。
用饱和Na2CO3处理重晶石(BaSO4)制备可溶性钡盐的离子方程式为
;
BaCO3+2H+===Ba2++H2O+CO2↑。
易错警示
(1)难溶电解质不一定是弱电解质,如BaSO4、AgCl等都是强电解质。
(2)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。
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×
”。
(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
沉淀完全,溶液中只含Ba2+、Na+和Cl-,不含SO
。
(4)Ksp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。
提示
(1)×
(2)×
(3)×
(4)×
(5)√ (6)×
题组一沉淀溶解平衡及其影响因素
1.[2015·
景德镇调研]已知Ca(OH)2溶液中存在平衡:
Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)(ΔH<
0),下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
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
答案 A
解析 ②会生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,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;
加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,⑤错;
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。
2.已知25℃时BaSO4饱和溶液中存在BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO
(aq),Ksp=1.1025×
10-10,下列有关BaSO4的溶度积和溶解平衡的叙述正确的是( )
A.25℃时,向c(SO
)=1.05×
L-1的BaSO4溶液中,加入BaSO4固体,c(SO
)增大
B.向该饱和溶液中加入Ba(NO3)2固体,则BaSO4的溶度积常数增大
C.向该饱和溶液中加入Na2SO4固体,则该溶液中c(Ba2+)>
c(SO
)
D.向该饱和溶液中加入BaCl2固体,则该溶液中c(SO
)减小
答案 D
解析 BaSO4的溶度积等于c(Ba2+)和c(SO
)的乘积,故饱和溶液中c(SO
L-1,再加入BaSO4固体不溶解,c(SO
)不变,A项错误;
溶度积常数只与温度有关,B项错误;
加入Na2SO4固体,BaSO4的溶解平衡向左移动,c(Ba2+)减小,应为c(SO
)>
c(Ba2+),C项错误;
加入BaCl2固体,BaSO4的溶解平衡向左移动,c(SO
)减小。
题组二沉淀溶解平衡的应用
3.在25℃时,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,最后出现黑色沉淀。
已知有关物质的溶度积Ksp(25℃)如表所示:
Ag2S
1.8×
10-10
8.3×
10-17
6.3×
10-50
下列叙述错误的是( )
A.沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动
B.溶解度小的沉淀可以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溶液中的溶解度相同
D.25℃时,在饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中,所含Ag+的浓度不同
答案 C
解析 由表中数据可知,AgCl、AgI、Ag2S的溶解能力依次减弱,则25℃时,饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中,所含Ag+的浓度依次减小,故D正确;
根据现象,AgCl的白色悬浊液中加入KI溶液,出现黄色沉淀,说明AgCl转化成了溶解度更小的AgI;
继续加入Na2S溶液,又出现黑色沉淀,说明AgI转化成了溶解度更小的Ag2S,故A、B正确;
等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液相比较,后者中c(Cl-)更大,AgCl的溶解度更小,故C错。
4.[2015·
武昌统考]以下是25℃时几种难溶电解质的溶解度:
难溶电解质
Mg(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
溶解度/g
9×
10-4
1.7×
10-6
1.5×
3.0×
10-9
在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些离子。
例如:
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤,结晶即可;
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤,结晶即可;
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=4,过滤结晶即可。
请回答下列问题:
(1)上述三个除杂方案都能够达到很好效果,Fe2+、Fe3+都被转化为________(填名称)而除去。
(2)①中加入的试剂应选择________________为宜,其原因是____________________。
(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的离子方程式为__________________________________。
(4)下列关于方案③相关的叙述中,正确的是________(填字母)。
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染
B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤
C.调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中
E.在pH>
4的溶液中Fe3+一定不能大量存在
答案
(1)氢氧化铁
(2)氨水 不会引入新的杂质
(3)2Fe3+(aq)+3Mg(OH)2(s)===3Mg2+(aq)+2Fe(OH)3(s) (4)ACDE
解析 ①中为了不引入杂质离子,应加入氨水使Fe3+沉淀,而不能用NaOH溶液。
②中根据溶解度表可知Mg(OH)2易转化为Fe(OH)3,因此在MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2除去Fe3+,然后将沉淀一并过滤。
③中利用高价阳离子Fe3+极易水解的特点,据题意可知调节溶液的pH=4可使Fe3+沉淀完全,为了不引入杂质离子,可使用CuO、Cu(OH)2、CuCO3等。
溶度积常数及应用
溶度积和浓度商
以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)为例:
易错警示
(1)Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关。
(2)溶解平衡一般是吸热的,温度升高平衡右移,Ksp增大,但Ca(OH)2相反。
(1)Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度。
(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1.0×
(3)在一定条件下,溶解度较小的沉淀也可以转化成溶解度较大的沉淀。
(4)常温下,向BaCO3饱和溶液中加入Na2CO3固体,BaCO3的Ksp减小。
(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。
(2)√ (3)√ (4)×
(5)×
(6)√
题组一溶度积常数的有关计算及应用
南昌零模]化工生产中常用MnS作沉淀剂除去工业废水中的Cu2+:
Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)
下列有关叙述中正确的是( )
①MnS的Ksp大于CuS的Ksp
②达到平衡时c(Mn2+)=c(Cu2+)
③溶液中加入少量Na2S固体后,溶液中c(Cu2+)、c(Mn2+)保持不变
④该反应平衡常数K=
A.①④B.②③
C.①②③D.②③④
解析 化学式相似的物质,溶度积大的物质容易转化为溶度积小的物质,所以MnS的Ksp比CuS的Ksp大,故①正确;
该反应达到平衡时各离子的浓度保持不变,但不一定相等,故②错误;
溶液中加入少量Na2S固体后,溶液中c(S2-)增大,由于温度不变,溶度积不变,故c(Cu2+)、c(Mn2+)均减小,③错误;
反应的平衡常数K=
=
,故④正确。
本题选A。
2.[2015·
太原一模]关于沉淀溶解平衡和溶度积常数,下列说法不正确的是( )
A.Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,而与溶液中的离子浓度无关
B.将饱和Na2SO4溶液加入到饱和石灰水中,有白色沉淀产生,说明Ksp[Ca(OH)2]大于Ksp(CaSO4)
C.已知25℃时Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38,则该温度下反应Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O的平衡常数K=4.0×
104
D.已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×
10-11,在MgCl2溶液中加入氨水调混合液的pH=11,产生沉淀,则此时溶液中的c(Mg2+)=1.8×
L-1
答案 B
解析 B项的实质是发生了沉淀的转化:
Ca(OH)2(s)+SO
(aq)CaSO4(s)+2OH-(aq),这与Ksp[Ca(OH)2]和Ksp(CaSO4)的相对大小没有必然联系,B选项错误;
Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·
c3(OH-),K=
=4.0×
104,C选项正确;
c(Mg2+)=
mol·
L-1=1.8×
L-1,D选项正确。
★总结提升
溶度积Ksp的计算
(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+)=
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·
(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=
题组二溶度积与溶解平衡曲线
3.[2013·
江苏高考](双选)一定温度下,三种碳酸盐MCO3(M:
Mg2+、Ca2+、Mn2+)的沉淀溶解平衡曲线如下图所示。
已知:
pM=-lgc(M),p(CO
)=-lgc(CO
)。
下列说法正确的是( )
A.MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大
B.a点可表示MnCO3的饱和溶液,且c(Mn2+)=c(CO
C.b点可表示CaCO3的饱和溶液,且c(Ca2+)<
c(CO
D.c点可表示MgCO3的不饱和溶液,且c(Mg2+)<
答案 BD
解析 因为c(M)=10-pM、c(CO
)=10-p(CO
),而Ksp=c(M)·
),由图象可知MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次减小,A错;
由图象可知,在斜线上的都是饱和溶液,点a在对角线上,B正确;
点b也是饱和溶液,但c(Ca2+)>
),C错;
通过c点作坐标轴的垂线后可看出,c(Mg2+)·
)<
Ksp,故溶液不饱和,且c(Mg2+)<
),D正确。
衡水中学三模]在T℃时,铬酸银(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.T℃时,Y点和Z点Ag2CrO4的Ksp相等
B.在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点
C.T℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×
10-8
D.图中a的值为
×
解析 Ksp只与温度有关,故温度不变,Y、Z两点的Ksp相等,A项正确;
在饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4,所得溶液仍为饱和Ag2CrO4溶液,点仍在曲线上,B项正确;
T℃时Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·
c(CrO
)=(1×
10-3)2×
1×
10-5=1×
10-11,C项错误;
a点的值为
10-4,D项正确。
★思维建模
有关沉淀溶解平衡图象问题的思维模板
―→
(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)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。
题组三涉及溶度积Ksp的综合实验探究
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:
注:
溶液中某种离子的浓度小于1.0×
L-1,可认为该离子不存在;
实验过程中,假设溶液体积不变。
Ksp(CaCO3)=4.96×
Ksp(MgCO3)=6.82×
Ksp[Ca(OH)2]=4.68×
Ksp[Mg(OH)2]=5.61×
10-12
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
解析 ①步加1.0mL1.0mol·
L-1NaOH溶液即n(NaOH)=0.001mol,由于Ksp(CaCO3)<
Ksp(MgCO3),会发生HCO
+Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O,而n(HCO
)=0.001mol,n(Ca2+)=0.011mol,故剩n(Ca2+)=0.01mol,所以沉淀物X为CaCO3,A项正确;
M中存在Mg2+和Ca2+,B项错误;
pH=11.0,c(OH-)=1×
10-3mol·
L-1代入Ksp[Mg(OH)2],得c(Mg2+)=
L-1=5.61×
10-6mol·
L-1<
1.0×
L-1,所以N中无Mg2+,c(Ca2+)=0.01mol·
L-1,Q[Ca(OH)2]=0.01×
(1.0×
10-3)2=1×
10-8<
4.68×
10-6,所以N中有Ca2+,C项错误;
若改为加4.2gNaOH,n(NaOH)=
=0.105mol,Mg2+消耗OH-为n(OH-)=2n(Mg2+)=0.1mol,剩n(OH-)=0.005mol,c(OH-)=
=0.005mol·
(0.005)2=2.5×
10-7<
10-6,故无Ca(OH)2沉淀,D项错误。
6.[2015·
大庆模拟]
(1)用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、SO
等杂质。
除杂操作时,往粗盐水中先加入过量的________(填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分反应后将沉淀一并滤去。
经检测发现滤液中仍含有一定量的SO
,其原因是______________________________________________________。
[已知:
Ksp(BaSO4)=1.1×
10-10,Ksp(BaCO3)=5.1×
10-9]
(2)为分析某铜合金的成分,用酸将其完全溶解后,用NaOH溶液调节pH,当pH=3.4时开始出现沉淀,分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。
结合下图信息推断该合金中除铜外一定含有________。
(3)已知25℃时Ksp[Mg(OH)2]=1.8×
10-11,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×
10-20。
在25℃下,向浓度均为0.1mol·
L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成________沉淀(填化学式),生成该沉淀的离子方程式为____________________________________。
答案
(1)BaCl2 根据所给Ksp(BaSO4)=1.1×
10-10和Ksp(BaCO3)=5.1×
10-9,二者相差不大,又由于溶液中存在大量的CO
,所以会导致BaSO4(s)转化为BaCO3(s),这时溶液中就出现了SO
(2)Al、Ni
(3)Cu(OH)2 Cu2++2NH3·
H2O===Cu(OH)2↓+2NH
解析
(1)根据提纯的流程可知,先加入的试剂是除去杂质SO
,在不引入新的杂质的前提下,滴加的试剂是BaCl2。
根据所给Ksp(BaSO4)=1.1×
(2)用酸完全溶解某铜合金,此处所用酸应是稀硝酸,所得溶液用NaOH溶液调节pH,当pH=3.4时才开始出现沉淀,从图中信息可知该合金中一定含有Al,不含Fe;
分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀,从图中信息来看,该合金还含有Ni。
(3)因为Ksp[Cu(OH)2]<
Ksp[Mg(OH)2],所以先生成Cu(OH)2沉淀。
四大平衡常数的重要应用
四大平衡常数的比较
在高中阶段化学中所涉及的平衡理论主要包括:
化学平衡、电离平衡、水解平衡和难溶电解质溶解平衡四种,均符合勒夏特列原理,它们在工农业生产中都有广泛的应用。
Ⅰ.
(1)工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2],反应的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)。
已知该反应的平衡常数K195℃<
K165℃,则该反应的ΔH________0(填“>
”“=”或“<
”)。
(2)一定温度和压强下,若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比(氨碳比)n(NH3)/n(CO2)=x,图1是氨碳比(x)与CO2平衡转化率(α)的关系。
α随着x增大的原因是________;
B点处,NH3的转化率为________%(保留小数点后一位)。
(3)取一定量的NH3和CO2放在一个密闭真空容器中,在一定温度下反应达平衡,若在恒温、恒容下充入气体He,CO(NH2)2(l)的质量________(填“增加”“减小”或“不变”)。
Ⅱ.
(1)某温度下,纯水中c(H+)=2.
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- 学案94 难溶电解质的溶解平衡 94 电解质 溶解 平衡