难溶电解质的溶解平衡导学案答案版.docx
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难溶电解质的溶解平衡导学案答案版
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第四节难溶电解质的溶解平衡
一、沉淀溶解平衡
1.定义:
在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等,溶液中各离子的浓度保持不变的状态。
2.表达式:
MmAn(S)I壬二mMn+(aq)+nAm—(aq)
如:
AgCI(s):
AgCI(s)I〜Ag(aq)+CI(aq)
3.
(与化学平衡相比较)
可逆过程
v(溶解)=v(沉淀)
达到平衡时,溶液中各离子浓度保持不变
动态平衡,v(溶解)=v(沉淀)丰0
当外界条件改变时,溶解平衡将发生移动,达到新的平衡。
特征:
1逆
2等
3定
4动J
5变
4.影响因素:
(1)内因:
电解质本身的性质
(2)外因:
遵循平衡移动原理
1浓度:
加水,平衡向正方向移动。
2温度:
绝大数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,多数平衡向正方向移动。
少数平衡
向生成沉淀的方向移动,如Ca(OH)2的溶解平衡。
3
使平衡向逆的方向移动。
同离子效应:
向平衡体系中加入相同的离子,
5.生成难溶电解质的离子反应的限度
AgCI和AgN03;但难溶电解质与易溶电解
0.01g的电解质称为难溶电解质。
对于常量的
不同电解质在水中的溶解度差别很大,例如质之间并无严格的界限,习惯上将溶解度小于化学反应来说,0.01g是很小的,因此一般情况下,相当量的离子互相反应生成难溶电解质,可以认为反应完全了。
化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1X10「5moll/1时,沉淀就达完全。
【针对训练】
1.下列有关AgCI沉淀的溶解平衡说法正确的是()
A.AgCI沉淀生成和沉淀溶解达平衡后不再进行
B.AgCI难溶于水,溶液中没有Ag+和C「
C.升高温度,AgCI沉淀的溶解度增大D.向AgCI沉淀中加入NaCI固体,AgCI沉淀的溶解度不变答案C
解析难溶物达到溶解平衡时沉淀的生成和溶解都不停止,但溶解和生成速率相等;没
AgCI沉淀中加入NaCI固体,使
有绝对不溶的物质;温度越高,一般物质的溶解度越大;向
溶解平衡左移,AgCI的溶解度减小。
2.下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是()
A.反应开始时,溶液中各离子的浓度相等
B.沉淀溶解达到平衡时,沉淀的速率和溶解的速率相等
C.沉淀溶解达到平衡时,溶液中溶质的离子浓度相等且保持不变
D.沉淀溶解达到平衡时,如果再加入难溶性的该沉淀物,将促进溶解答案B
3.在一定温度下,一定量的水中,石灰乳悬浊液存在下列溶解平衡:
Ca(OH)2(s)Ca"
(aq)+2OH—(aq),当向此悬浊液中加入少量生石灰时,若温度不变,下列说法正确的是()
A.溶液中Ca+数目减少B.c(Ca2^)增大
C.溶液中c(OH—)减小D.c(OH—)增大
答案A
、溶度积
1.
这个常数称
离子积Qc的相对大小,可以判断在
sp。
9.9X10—34molL—1,所以
故有AgCI沉淀析出。
5.下列说法正确的是(A.在一定温度下的
)
AgCI水溶液中,Ag+和CI—浓度的乘积是一个常数
—10moI2L—2,在任何含AgCI固体的溶液中,c(Ag+)=c(CI—)且—10mol2L—2
定义:
一定温度下,难溶电解质在饱和溶液中各离子浓度幕的乘积是一个常数,
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液为饱和溶液,故C项叙述正确;在AgCl水溶液中加入HCI只会使溶解平衡发生移动,不会影响Ksp,所以D错。
120mL0.01mol
230mL0.02mol
340mL0.03mol
410mL蒸馏水;
550mL0.05mol
A.①迤>③>④'⑤C.⑤迪'②>①>③答案B
6.对于难溶盐MX,其饱和溶液中M+和X-的物质的量浓度之间的关系类似于c(H+)c(OH-)=Kw,存在等式c(M+)c(X-)=KsP。
一定温度下,将足量的AgCl分别加入下列物质中,AgCl的溶解度由大到小的排列顺序是()
L-1KCl;L-1CaCl2溶液;L-1HCl溶液;
L一AgN03溶液
B.④>①
D.④>③'⑤辺辽
解析AgCI(s)=Ag+(aq)+Cl-(aq),由于c(Ag+)•(Cl-)=Ksp,溶液中c(CI一)或c(Ag+)越大,
越能抑制AgCl的溶解,AgCl的溶解度就越小。
AgCl的溶解度大小只与溶液中Ag+或Cl-的浓度有关,而与溶液的体积无关。
①c(Cl-)=0.01mol1;②c(Cl-)=0.04mol1;③c(Cl
—)=0.03molL-1;④c(Cl-)=0molL-1;⑤c(Ag+)=0.05molL-1。
Ag+或Cl-浓度由小至y大的排列顺序:
④<①<③<②<⑤,故AgCl的溶解度由大到小的排列顺序:
④>①>3>笑>⑤。
三、沉淀反应的应用
1.沉淀的生成
在涉及无机制备、提纯工艺的生产、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。
(1)调节pH法:
如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入氨水调节pH至7〜
8,可使Fe+转变为Fe(OH)3沉淀而除去。
反应如下:
Fe3++3NH3H2O===Fe(OH)3J+3NhF。
(2)加沉淀剂法:
如以Na2S、H2S等作沉淀剂,使某些金属离子,如Cu"、Hgh等生成极难溶
Cu2++S2—===CuSJ
Hg2++S2-===HgSJ
2.沉淀的溶解
(1)原理:
根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,只要不断减少溶解平衡体系中的相应离子,平衡就向沉淀溶解的方向移动,从而使沉淀溶解。
(2)方法:
酸溶解法:
难溶电解质CaCO3、FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2、可溶于强酸,其反应的离子方程式如下:
CaCO3+2H+=Ca2++COzf+H2O
AI(OH)3+3H+=AI3++3H2O
盐溶液溶解法:
的硫化物CuS、HgS等沉淀,也是分离、除去杂质常用的方法。
反应如下:
Cu+H2S===CuSJ+2H,
实验步骤
实验现象
有白色沉淀生成
白色沉淀变为黄色
黄色沉淀变为黑色
化学方程式
AgNO3+NaCl===AgClJ+NaNO3
AgCl+KI===Agl+KCl
2AgI+Na2S===Ag2S+
2NaI
实验结论
溶解度小的沉淀可以转化成溶解度更小的沉淀
2.沉淀转化的方法
对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀,可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀。
3.沉淀转化的实质
沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。
一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更
小的沉淀容易实现。
两种沉淀的溶解度差别越大』淀转化越容易。
4.沉淀转化的应用
沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。
(1)锅炉除水垢
丄二S"Na2CO3溶液盐酸2+
水垢[CaSO4(s)>CaCO3>Ca2(aq)]
其反应方程式是CaSO4+Na2CO3=CaCO3+NazSQg,CaCO3+2HCI=CaCl2+H2O+CO2T。
(2)对一些自然现象的解释
在自然界也发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。
例如,各种原生铜
的硫化物经氧化、淋滤作用后可变成CuSO4溶液,并向深部渗透,遇到深层的闪锌矿(ZnS)
和方铅矿(PbS)时,便慢慢地使之转变为铜蓝
其反应如下:
CuSO4+ZnS===CuS+ZnSOg,
7.在含有浓度均为0.01molL-1的Cl、Br液,结合溶解度判断析出三种沉淀的先后顺序是
A.AgCl、
C.AgBr、答案B
解析Agl
(CuS)。
CuS04+PbS===CuS+PbSO4。
(2)Mg(0H)2与Fe(0H)3的转化
实验步骤
实验现象
产生白色沉淀
产生红褐色沉淀
化学方程式
MgCl2+2NaOH===Mg(OH)2J+
2NaCl
3Mg(OH)2+2FeCl3===2Fe(OH)3+
3MgCl2
实验结论
Fe(OH)3比Mg(OH)2溶解度小
比AgBr、AgCl更难溶于水,
故Ag+不足时先生成Agl,析出沉淀的先后顺序
Fe(OH)3,而
Fe(OH)3;又
AgCl,答案为B。
是Agl、AgBr、
&为除去MgCl2溶液中的FeCl3,可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是(
A.NaOHB.Na2CO3C.氨水D.MgO
答案D
解析要除FeCb实际上是除去Fe3+,由于pH>3.7时,Fe3+完全生成pH>11.1时,Mg2+完全生成Mg(OH)2,所以应加碱性物质调节pH使Fe3+形成
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9•要使工业废水中的重金属Pb"沉淀,可用硫酸盐、碳酸盐、硫化物等作沉淀剂,已知+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
1.03X10-4
1.81X10-7
1.84X10-14
在乙醇中是不溶的。
2•下列说法正确的是()
A.溶度积就是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的乘积
B•溶度积常数是不受任何条件影响的常数,简称溶度积
C.可用离子积Qc判断沉淀溶解平衡进行的方向
D.所有物质的溶度积都是随温度的升高而增大的
答案C
解析溶度积不是溶解平衡时难溶电解质在溶液中的各离子浓度的简单乘积,还与平衡
徹度
Ag*
*
0
1
3.AgCl和Ag2CrO4的溶度积分别为1.8X10-10mol2L-2和2.0X10-12mol3L-3,若用难溶盐在溶液中的浓度来表示其溶解度,则下面的叙述中正确的是()
A.AgCl和Ag2CrO4的溶解度相等
B.AgCl的溶解度大于Ag2CrO4的溶解度
C.两者类型不同,不能由Ksp的大小直接判断溶解能力的大小
D.都是难溶盐,溶解度无意义
解析AgCl和Ag2CrO4阴、阳离子比类型不同,不能直接利用Ksp来比较二者溶解能力
的大小,所以只有C对;其余三项叙述均错误。
比较溶解度大小,若用溶度积必须是同类型,否则不能比较。
4.已知Ag2SO4的Ksp为2.0X10-5mol3L3,将适量Ag2SO4固体溶于100mL水中至刚好饱和,该过程中Ag+和SO4-浓度随时间变化关系如图所示[饱和Ag2SO4溶液中c(AgJ=0.034molL-1]。
若t1时刻在上述体系中加入100mL0.020molL-1Na2SO4溶液,下列示意图中,能
t1时刻后Ag"和SO2-浓度随时间变化关系的是()
B
已知Ag2SO4的Ksp=2.0X10—5mol3L—3=[c(Ag+)]2c(SO4-),
2.0X10-5
c(SO4-)=[TTg^J^=mol
正确表示
答案
解析
则饱和溶液中
Ksp
L-1=0.017molL-1,当加入100mL
0.020molL-1
答案C
20.017mol
Na2SO4溶液时,c(SO4-)=
c(Ag+)=0.017
L-1+0.020molL-1-“
2=0.0185molL-1
molL-1(此时Qc 5.已知HF的Ka=3.6X10-4molL-1,CaF? 的Ksp=1.46X10-10mol2L-2。 向1L0.1molL--1 的HF溶液中加入11.1gCaCl2,下列有关说法正确的是() A.通过计算得知,HF与CaCl2反应生成白色沉淀 B.通过计算得知,HF与CaCl2不反应 C.因为HF是弱酸,HF与CaCl2不反应 0.1molL-1的hF溶液中c(HF)=0.1molL-? 因此,c2(F-)L-1x0.1molL-1=3.6X10-5mol2L-2,又c(Ca2+)=11.1c2(F-)Xc(Ca2+)=3.6X10-6>Ksp,显然,A是正确的;D项, Ka一定增大,D错误。 -12mol3L-3,Ksp[MgF2]=7.42X10-11mol3L-3。 D.如果升高温度,HF的Ka、CaF2的Ksp可能增大,也可能减小答案A 解析该题可采用估算法。 =c(H+)c(F-)~3.6X10-4molg勻11g/mol1七=0.1molL-1,由于HF的电离是吸热的,升高温度, 6.已知: 25C时,Ksp[Mg(OH)2]=5.61X10 下列说法正确的是() A. 饱和Mg(OH)2溶液与饱和MgF2溶液相比,前者的c(Mg2")大 在Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的NH4CI固体,c(Mg2")增大 Mg(OH)2固体在20mL0.01molL-1氨水中的Ksp比在20mL0.01molL-1Ksp小 在Mg(OH)2的悬浊液中加入NaF溶液后,Mg(OH)2不可能转化为MgF2 25C时, B.25C时, C.25C时,NH4CI溶液中的 D.25C时, 答案B 解析Mg(OH)2与MgF2均为AB2型难溶电解质,故Ksp越小,其溶解度越小,前者c(Mg2+)小,A错误;因为NH"+OH-===NH3H2O,所以加入NHQ后促进Mg(OH)2的溶解平衡向右移动,c(Mg2+)增大,B正确;Ksp只受温度的影响,25C时,Mg(OH)2的溶度积Ksp为常数,C错误;加入NaF溶液后,若Qc=c(Mg2+)[QF-)]2>Ksp(MgF2),则会产生MgF2沉淀,D错误。 固体的量减少,须加入少量的() A.MgCl2B.NaOH 答案 解析若使Mg(OH)2固体的量减小,应使Mg(OH)2的溶解平衡右移,应减小c(Mg2+)或c(OH-)。 &含有较多Ca2"、Mg2"和HCO3的水称为暂时硬水,加热可除去 水。 现有一锅炉厂使用这种水,试判断其水垢的主要成分为 (已知Ksp(MgCO3)=6.8X10-6mol2L-2,Ksp[Mg(OH) A.CaO、MgOB. C.CaCO3、Mg(OH)2D. 答案C C.MgS04 D.NaHS04 答案为D。 -+ Ca2、Mg2+,使水变为软 () 2]=5.6X10 CaCO3、 CaCO3、 12mol3•-3) MgCO3 MgO △ Ca(HCO3)2=====CaCO3J 7.当氢氧化镁固体在水中达到溶解平衡Mg(OH)2(s)=Mg2"(aq)+2OH-(aq)时,为使Mg(OH)2 解析考查沉淀转化的原理,加热暂时硬水,发生分解反应: △ +CO2t+H2O,Mg(HCO3)2=====MgCO3J+COzf+H2O,生成的MgCO3在水中建立起平衡: MgCO3(s)=Mg2+(aq)+CO^(aq),而CO3-发生水解反应: CO3-+H2O=HCO: r+OHT, 本文档如对你有帮助,请帮忙下载支持! 使水中的OH—浓度增大,由于Ksp[Mg(OH)2] 逐渐转化为更难溶的Mg(OH)2,因此水垢的主要成分就成为CaCO3和Mg(OH)2。 9•某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。 提示: BaSO4(s)Ba2(aq)+ SO4(aq)的平衡常数Ksp=c(Ba^)c(SO2),称为溶度积常数,下列说法正确的是() 提示: BaS04(s)=Ba"(aq)+SO^aq)的平衡常数Ksp=c(Ba")c(SO4),称为溶度积常数。 A.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点 B•通过蒸发可以使溶液由d点变到c点 C.d点无BaSO4沉淀生成 D.a点对应的Ksp大于c点对应的Ksp 答案C 解析由溶度积公式可知,在溶液中当c(SO4-)升高时,c(Ba2*)要降低,而由a点变到b 点c(Ba2*)没有变化,A错;蒸发浓缩溶液时,离子浓度都升高,而由d点变到c点时,c(SO4-)却没变化,B错;d点落在平衡图象的下方,说明Ksp>c(Ba2*)c(SO2—),此时是未饱和溶液, 无沉淀析出,C正确;该图象是BaSO4在某一确定温度下的平衡曲线,温度不变,溶度积不变,a点和c点的Ksp相等,D错。 10•金属氢氧化物在酸中溶解度不同,因此可以利用这一性质,控制溶液的pH,以达到分离 金属离子的目的。 难溶金属的氢氧化物在不同pH下的溶解度(S/molL一1)如下图。 (1)pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是。 ⑵若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3*,应该控制溶液的pH为 A.V1B.4左右C.>6 (3)在Ni(OH)2溶液中含有少量的Co2*杂质,(填“能”或“不能”)通过调节溶液 O [Cu(NH3)4]",写出 。 C.Na2S ⑶不能Co2*和Ni2*沉淀的pH范围相差太小 (4)Cu(OH)2+4NH3H2O===[Cu(NH3)4]2*+2OH「+4H2O⑸B 解析⑴据图知pH=4〜5时,Cu2+开始沉淀为Cu(OH)2,因此pH=3时,以Cu2+形式存在。 ⑵若要除去CuCl2溶液中的Fe3*,以保证Fe3+完全沉淀,而Cu2+还未沉淀,应为4左右。 ⑶据图知,Co2*和Ni2*沉淀的pH范围相差太小,无法通过调节溶液pH Ni(OH)2溶液中的Co2*。 铜元素主要 据图知pH 的方法除去 pH的方法来除去,理由是 物质 FeS MnS CuS PbS HgS ZnS Ksp 6.3X10「18 2.5X1013 1.3X10「36 3.4X10一28 6.4X10一53 1.6X10「24 除去它 (4)要使氢氧化铜沉淀溶解,除了加入酸之外,还可以加入氨水,生成 反应的离子方程式 (5)已知一些难溶物的溶度积常数如下表: 某工业废水中含有Cu2*、Pb2*、Hg2*,最适宜向此工业废水中加入过量的们。 (选填序号) A.NaOHB.FeS 答案 (1)Cu2* (2)B ⑷据已知条件结合原子守恒即可写出离子方程式: Cu(OH)2+4NH3H2O===[Cu(NH3)4]++2OH一+4H2Oo (5)因为在FeSCuS、PbS、HgS四种硫化物中只有FeS的溶度积最大,且与其他三种物质的溶度积差别较大,因此应用沉淀的转化可除去废水中的Cu2+、Pb2+、Hg2+,且因FeS 也难溶,不会引入新的杂质。 11.已知难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡: MmAn(s)=mMn(aq)+nAm(aq) Ksp=[c(Mn+)]m[c(Am「)]n,称为溶度积。 某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性,查得如下资料: (25C) 难溶电解质 CaCO3 CaSO4 MgCO3 Mg(OH)2 Ksp 2.8X10「 9.1X10「 6.8X10「 1.8X10「 mol22 mol2L2 mol22 molL「3 实验步骤如下: 1往100mL0.1molL一1的CaCR溶液中加入100mL0.1mol的Na2SO4溶液,立即有 白色沉淀生成。 2向上述悬浊液中加入固体Na2CO33g,搅拌,静置,沉淀后弃去上层清液。 3再加入蒸馏水搅拌,静置,沉淀后再弃去上层清液。 4 (1) .(填“大”或“小” )o 由题中信息知Ksp越大,表示电解质的溶解度越 (2)写出第②步发生反应的化学方程式: (3)设计第③步的目的是 ⑷请补充第④步操作及发生的现象: 本文档如对你有帮助,请帮忙下载支持! A.KMnO4B.H2O2C.氯水 ②然后再加入适当物质调整溶液pH至4,使Fe3+转化为 下列中的。 A.NaOHB.NH3H2OC.CuO D. Fe(OH)3, HNO3 调整溶液pH可选用 Cu(0H)2 ⑵甲同学怀疑调整溶液pH至4是否能达到除去Fe3+而不损失Cu"的目的,乙同学认为可以通过计算确定,他查阅有关资料得到如下数据,常温下Fe(OH)3的溶度积Ksp=1.0X10「 38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0X10「2O,通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1.0X10-5molL 时就认定沉淀完全,设溶液中CuSO4的浓度为3.0molL-1,则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的 pH为,Fe3+完全沉淀[即c(Fe3r<1.0XPmolL-1]时溶液的pH为,通过计算确 定上述方案(填“可行”或“不可行” 答案 (1)①B②cd (2)43可行 +--/30X10~20__ (2)Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu")c2(OH_),贝Uc(OH_)=\—=1.0X10-10(molL-1),则 c(Hr=1.0X10-4molL-1,pH=4。 3f10X1038 Fe3+完全沉淀时: Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3^)•3(OH-),贝Uc(OH)=\⑴X〔。 飞=1.0X1011mol•S此时c(h+)=1X103mol•1,pH=3,因此上述方案可行。 3.意义: Ksp表示难溶电解质在溶液中的溶解能力。 当化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时,Ksp数值越大则难溶电解质在水中的溶解能力越强。 4.规则 通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幕的乘积给定条件下沉淀能否生成或溶解: Qc>KsP,溶液过饱和,有沉淀析出; Qc=Ksp.溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态
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