1、必备知识 整合 关键能力 突破 第第5 5讲难溶电解质的溶解平衡讲难溶电解质的溶解平衡 必备知识 整合 关键能力 突破 一、沉淀溶解平衡及其应用一、沉淀溶解平衡及其应用 必备知识 整合 1.溶解度溶解度 (1)定义:在一定温度下,某固体物质在100 g溶剂中形成饱和溶液 时,溶解 的溶质质量为该物质在该温度下的溶解度,用S表示。 (2)溶解度与溶解性的关系 20 时,电解质在水中的溶解度与溶解性存在如下关系。 必备知识 整合 关键能力 突破 溶解性易溶可溶微溶难溶 溶解度10 g110 g0.011 g Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出 Qc= Ksp:溶液饱和,处于平衡状态 Qc Ksp:溶液
2、未饱和,无沉淀析出 必备知识 整合 关键能力 突破 2.Ksp的影响因素的影响因素 Ksp只受温度 影响,与其他外界条件无关。绝大多数难溶电解质的溶解是 吸热 过程,升高温度,平衡向溶解 方向移动,Ksp增大 。 3.使用使用Ksp的意义的意义 对于相同类型的物质,Ksp的大小反映了难溶电解质在溶液中溶解能力 的 大小,也反映了该物质在溶液中形成沉淀的难易程度。 必备知识 整合 关键能力 突破 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)沉淀达到溶解平衡状态,溶液中各离子浓度一定相等() (2)升高温度,沉淀溶解平衡一定正向移动() (3)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水
3、中的溶解度() (4)AgCl沉淀易转化为AgI沉淀且Ksp(AgX)=c(Ag+)c(X-),故Ksp(AgI)Ksp(AgCl) () (5)常温下,向BaCO3的饱和溶液中加入Na2CO3固体,会有BaCO3生成() 必备知识 整合 关键能力 突破 (6)Ksp(AB2)0,改变外界条件,请将影响平衡的结 果填入下表: 改变的条件移动方向平衡后c(Ag+)平衡后c(Cl-)Ksp 升高温度 加水稀释 加入少量AgNO3 通入HCl 通入H2S 正向增大增大增大 正向不变不变不变 逆向增大减小不变 逆向减小增大不变 正向减小增大不变 必备知识 整合 关键能力 突破 3.在化学分析中采用K2
4、CrO4为指示剂,以AgNO3标准溶液滴定溶液中Cl-,利用 Ag+与Cr生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好沉淀完全 (浓度等于1.010-5 molL-1)时,溶液中c(Ag+)为2.010-5 molL-1,此时溶液中 c(Cr)等于5.010-3 molL-1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.010-12 和2.010-10) 2 4 O 2 4 O 解析解析 c(Ag+)= molL-1=2.010-5 molL-1,c(Cr)= = molL-1=5.010-3 molL-1。 sp( ) (Cl ) KAgCl c 10 5 2.0 10 1.0
5、10 2 4 O sp24 2 ( gO ) ( g ) KACr cA 12 5 2 2.0 10 (2.0 10 ) 必备知识 整合 关键能力 突破 考点一沉淀溶解平衡及其应用 典例探究典例探究 例例氧化铁是一种重要的无机材料,化学性质稳定,催化活性高,具有良好的 耐光性、耐热性和对紫外线的屏蔽性,从某种酸性工业废液(主要含Na+、 Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、Cl-、S)中回收氧化铁的流程如图所示。 2 4 O 关键能力 突破 必备知识 整合 关键能力 突破 已知:常温下KspMg(OH)2=1.210-11,KspFe(OH)2=2.210-16,KspFe(OH)3=3.
6、5 10-38,KspAl(OH)3=1.010-33。 (1)写出在该酸性废液中通入空气时发生的反应的离子方程式:4Fe2+O2+ 4H+ 4Fe3+2H2O ,使用空气的优点是耗费少且无污染 。 (2)常温下,在pH=5的溶液中Fe3+存在的最大浓度为3.510-11 molL-1 。 (3)有人利用氨水调节溶液pH,在pH=5时将Fe(OH)3沉淀出来,此时可能混有的 杂质是Al(OH)3 (填化学式,下同),用NaOH溶液 可将其除去。 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)向酸性废液中通入空气时,Fe2+可被空气中的氧气氧化,反应的离子 方程式为4Fe2+O2+4H+ 4Fe
7、3+2H2O;该方法的优点是耗费少且无污染。 (2)溶液pH=5,则c(OH-)=10-9 molL-1,根据KspFe(OH)3=3.510-38,即可计算出 c(Fe3+)为3.510-11 molL-1。(3)根据KspAl(OH)3=1.010-33,可计算出溶液pH= 5时,c(Al3+)=1.010-6 molL-11.010-5 molL-1,Al3+也完全沉淀,故可能混有的 杂质是Al(OH)3;Al(OH)3能溶于强碱,而Fe(OH)3不溶,故可用NaOH溶液除去 Al(OH)3沉淀。 必备知识 整合 关键能力 突破 名师点拨名师点拨 常见离子沉淀先后顺序 向溶液中加入沉淀剂
8、,当有多种沉淀生成时,哪种沉淀的溶解度最小(当各种 沉淀的Ksp表达式相同时,Ksp越小,沉淀的溶解度越小),则最先生成该沉淀。如: (1)向含等浓度Cl-、Br-、I-的混合液中加入AgNO3溶液,最先生成的沉淀是AgI; (2)向含等浓度C、OH-、S2-的混合液中加入CuSO4溶液,最先生成的沉淀 是CuS; (3)含有Fe2+、Fe3+、Zn2+的溶液调节pH,最先生成的沉淀是Fe(OH)3; (4)向Mg(HCO3)2溶液中加入适量NaOH溶液,生成的沉淀是Mg(OH)2。 2 3 O 必备知识 整合 关键能力 突破 题组训练题组训练 题组一沉淀溶解平衡及其影响因素题组一沉淀溶解平衡
9、及其影响因素 1.(2020山东德州模拟)工业上向锅炉里注入Na2CO3溶液浸泡,将水垢中的 CaSO4转化为CaCO3,而后用盐酸去除。下列叙述不正确的是() A.温度升高,Na2CO3溶液的KW增大,c(OH-)增大 B.沉淀转化的离子方程式为C+CaSO4 CaCO3+S C.在盐酸中,CaCO3的溶解性大于CaSO4 D.Na2CO3溶液遇CO2后,阴离子浓度均减小 2 3 O 2 4 O 解析解析根据C+CO2+H2O 2HC知,HC浓度增大,D错误。 2 3 O 3 O 3 O D 必备知识 整合 关键能力 突破 2.(2020湖南岳阳月考)已知溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s)
10、 Ca2+(aq)+ 2OH-(aq) H0,下列有关该平衡体系的说法正确的是() 升高温度,平衡逆向移动 向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子的浓度 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 恒温下,向溶液中加入CaO,溶液的pH增大 给溶液加热,溶液的pH增大 向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固体质量增加 向溶液中加入少量NaOH固体,Ca(OH)2固体质量不变 A.B.C.D. A 必备知识 整合 关键能力 突破 3.(2020安徽芜湖检测)工业上采用湿法炼锌过程中,以ZnSO4为主要成分的浸出 液中,含有Fe3+、Fe2+、Cu2+、Cl-等杂质,这些杂
11、质对锌的电解工序有妨碍,必须事 先除去。现有下列试剂可供选择:酸性KMnO4溶液,NaOH溶液,ZnO, H2O2溶液,Zn,Fe,AgNO3,Ag2SO4。下列说法不正确的是( ) A.用酸性KMnO4溶液将Fe2+氧化成Fe3+,再转化为Fe(OH)3沉淀除去 B.用ZnO调节浸出液的酸碱性,可使某些离子形成氢氧化物沉淀 C.在实际生产过程中,加入Ag2SO4可除去Cl-,是利用了沉淀转化的原理 D.可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性 题组二沉淀溶解平衡的应用题组二沉淀溶解平衡的应用 A 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析用酸性KMnO4溶液氧化Fe2+时,会引入K+、Mn2
12、+等新的杂质,这些离子 在后续反应中难以除去,影响生产,A错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 4.已知:25 时,Ksp(BaSO4)=110-10,Ksp(BaCO3)=110-9。 (1)医学上进行消化系统的X射线透视时,常使用BaSO4作内服造影剂。胃酸 酸性很强(pH约为1),但服用大量BaSO4仍然是安全的,BaSO4不溶于酸的原因 是(用溶解平衡原理解释)对于平衡BaSO4(s) Ba2+(aq)+S(aq),H+不会 使Ba2+或S的浓度减小,平衡不会向溶解的方向移动 。 万一误服了少量BaCO3,应尽快用大量0.5 molL-1 Na2SO4溶液给患者洗胃,如 果忽略洗胃过
13、程中Na2SO4溶液浓度的变化,残留在胃液中的Ba2+浓度仅为 210-10 molL-1。 2 4 O 2 4 O 必备知识 整合 关键能力 突破 (2)长期使用的锅炉需要定期除水垢,否则会降低燃料的利用率。水垢中含有 的CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3,而后 用酸除去。 CaSO4转化为CaCO3的离子方程式为CaSO4(s)+C(aq) CaCO3(s)+ S(aq) 。 请分析CaSO4转化为CaCO3的原理:CaSO4存在沉淀溶解平衡,加入Na2CO3 溶液后,C与Ca2+结合生成CaCO3沉淀,Ca2+浓度减小,使CaSO4的沉淀溶解 平
14、衡向溶解方向移动 。 2 3 O 2 4 O 2 3 O 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)c(Ba2+)=210-10 molL-1。 sp4 2 4 (O ) (SO ) KBaS c 必备知识 整合 关键能力 突破 考点二溶度积常数及其应用 典例探究典例探究 例例 (2020河北衡水模拟)某温度下,难溶物FeR的水溶液中存在平衡FeR(s) Fe2+(aq)+R2-(aq),其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是() A.可以通过升温实现由a点到c点 B.b点对应的Ksp等于a点对应的Ksp C.d点可能有沉淀生成 D.该温度下,Ksp=410-18 B 必备知识 整合
15、 关键能力 突破 解析解析升高温度,Fe2+和R2-的浓度同时增大,A错误;曲线上的点,均为平衡点, 温度不变,Ksp不变,B正确;d点相对于平衡点a点,c(Fe2+)相同,c(R2-)小于a点,没有 沉淀生成,C错误;选a点或b点计算,Ksp(FeR)=210-18,D错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 名师点拨名师点拨 有关沉淀溶解平衡图像题目的解题策略 (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)根据纵坐标、横坐标表示的含义,判断曲线外的点的溶液处于过饱和状态 还是不饱和状态。 (3)比较Qc与Ksp的大小,判断溶液中有无沉淀析出。 (4
16、)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。 必备知识 整合 关键能力 突破 题组训练题组训练 题组一沉淀溶解平衡曲线的理解与应用题组一沉淀溶解平衡曲线的理解与应用 1.(2020河南洛阳模拟)已知:常温下,Ksp(BaCrO4)1.010-10。有关溶度积的曲 线如图所示。下列推断正确的是() A.升温可使c点迁移到b点 B.b点溶度积大于c点 C.a=1.010-5 D.蒸发d点溶液可迁移到b点 C 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析曲线上各点代表达到铬酸钡溶解平衡状态,升温,溶度积变化,曲线上 的点离
17、开曲线,A项错误;曲线上各点对应的溶度积相等,B项错误;由题图可 知,b点c(Ba2+)=c(Cr)=1.010-5 molL-1,C项正确;蒸发掉水, c(Ba2+)、c(Cr)都会增大,d点向c点方向移动,D项错误。 2 4 O sp4 (O )KBaCr 2 4 O 必备知识 整合 关键能力 突破 2.(2020广西桂林模拟)溶洞的形成与碳酸钙的溶解平衡有关。下图是碳酸钙 (CaCO3)在25 和100 两种情况下,在水中的沉淀溶解平衡曲线。下列有 关说法正确的是() A.CaCO3(s) Ca2+(aq)+C(aq) H0,A项错误;Ksp仅与温度有关,B项错误;25 时,用c点数据计
18、 算,Ksp=c(Ca2+)c(C)=2.010-51.410-4=2.810-9,C项正确;挥发水分, c(Ca2+)、c(C)均增大,而a点到c点,c(Ca2+)不变,D项错误。 2 3 O 2 3 O 必备知识 整合 关键能力 突破 下列有关说法不正确的是() A.常温下,除去NaCl溶液中的MgCl2杂质,选用NaOH溶液比Na2CO3溶液效果好 B.常温下,除去NaCl溶液中的CaCl2杂质,选用Na2CO3溶液比NaOH溶液效果好 C.向含有Mg2+、Fe3+的溶液中滴加NaOH溶液,当两种沉淀共存且溶液的pH= 8时,c(Mg2+) c(Fe3+)=2.1251021 D.无法利
19、用Ca(OH)2制备NaOH 题组二与题组二与Ksp有关的计算有关的计算 3.(2020陕西宝鸡模拟)常温下,有关物质的溶度积如表所示。 物质CaCO3MgCO3Ca(OH)2Mg(OH)2Fe(OH)3 Ksp4.9610-96.8210-64.6810-65.6110-122.6410-39 D 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析A项,KspMg(OH)2Ksp(MgCO3),所以用NaOH溶液可使Mg2+沉淀更完 全,正确;同理可知B项正确;C项,pH=8即c(OH-)=110-6 molL-1,当两种沉淀共 存时,有c(Mg2+) c(Fe3+)=c(OH-)=c(OH-)= 2
20、.1251021,正确;D项,可用下述反应实现:Ca(OH)2+Na2CO3 CaCO3+ 2NaOH,错误。 22 33 (Mg)( H ) (Fe )( H ) cc O cc O sp2 sp3 () () KMg OH KFe OH 必备知识 整合 关键能力 突破 4.根据题目提供的溶度积数据进行计算并回答下列问题: (1)在Ca(NO3)2溶液中加入(NH4)2CO3溶液后过滤,若测得滤液中c(C)= 10-3 molL-1,则Ca2+是否沉淀完全?是 (填“是”或“否”)。已知c(Ca2+) 10-5 molL-1时可视为沉淀完全;Ksp(CaCO3)=4.9610-9 (2)已知
21、:25 时,KspMg(OH)2=5.610-12;酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围 如下: 2 3 O pH9.6 颜色黄色绿色蓝色 必备知识 整合 关键能力 突破 25 时,在Mg(OH)2饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂,溶液的颜色为 蓝色 。 (3)向50 mL 0.018 molL-1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.020 molL-1的盐酸,生 成沉淀。已知该温度下AgCl的Ksp=1.010-10,忽略溶液的体积变化,请计算: 完全沉淀后,溶液中c(Ag+)=1.010-7 molL-1 。 完全沉淀后,溶液中pH=2 。 如果向完全沉淀后的溶液中继续加入50 mL 0.0
22、01 molL-1的盐酸,是否有白 色沉淀生成?否 (填“是”或“否”)。 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)根据Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)c(C)=4.9610-9,得c(Ca2+)= mol L-1=4.9610-6 molL-19.6,溶液为蓝色。(3)反应前,n(Ag+)=0.018 molL-10.05 L=0.910-3 mol, n(Cl-)=0.020 molL-10.05 L=110-3 mol,反应后剩余的c(Cl-)=1.010-3 molL-1, c(Ag+)=1.010-7 molL-1。H+没有参与反应,完全沉淀后,c(H+)= 0.010 m
23、olL-1,pH=2。因为加入的盐酸中c(Cl-)和反应后所得溶液中的c(Cl-)相 2 3 O 9 3 4.96 10 10 14 4 10 2.24 10 sp K () (Cl ) AgCl c 同,c(Cl-)没有改变,c(Ag+)变小,所以Qc=c(Ag+)c(Cl-)Ksp(AgCl),没有沉淀产生。 必备知识 整合 关键能力 突破 1.(2019课标,12,6分)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶 的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平 衡曲线如图所示。下列说法错误的是() A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度 B.
24、图中各点对应的Ksp的关系为:Ksp(m)=Ksp(n)Ksp(p) Ksp(q) C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动 D.温度降低时,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动 B 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析CdS在水中达到溶解平衡时Cd2+、S2-浓度相等,可求出一定温度下CdS 在水中的溶解度,A项正确;m、p、n为同一温度下的CdS的溶解平衡状态,三 点的Ksp相等,B项错误;向m点溶液中加入Na2S,S2-浓度增大,但Ksp不变,则溶液 组成由m沿T1时的平衡曲线向p方向移动,C项正确;温度降低,Ksp减小,q沿qp线 向p方向
25、移动,D项正确。 必备知识 整合 关键能力 突破 2.(2018课标,12,6分)用0.100 molL-1AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 molL-1Cl-溶 液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是() A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10 B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)c(Cl-)= Ksp(AgCl) C.相同实验条件下,若改为0.040 0 molL-1Cl-,反 应终点c移到a D.相同实验条件下,若改为0.050 0 molL-1Br-,反 应终点c向b方向移动 C 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析A项,根据滴定曲线知
26、,当加入25 mL AgNO3溶液时达到反应终点,此时 c(Cl-)110-5molL-1,Ag+沉淀完全,则c(Ag+)=110-5molL-1,故Ksp(AgCl)= c(Ag+)c(Cl-),数量级为10-10,正确;B项,由溶度积常数的定义知,曲线上各点满 足Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-),正确;C项,相同条件下,若改为0.040 0 molL-1 Cl-, 达到反应终点时c(Cl-)不变,消耗V(AgNO3)=20 mL,错误;D项,相同条件下,若改 为0.050 0 molL-1 Br-,由于Ksp(AgBr)Ksp(AgCl),达到反应终点时c(Br-)c(Cl-)
27、, 消耗n(AgNO3)不变,反应终点c向b方向移动,正确。 必备知识 整合 关键能力 突破 3.(2020课标,26节选)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的 化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程 可由黏土钒矿制备NH4VO3。 该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示: 金属离子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+ 开始沉淀pH1.97.03.08.1 完全沉淀pH3.29.04.710.1 必备知识 整合 关键能力 突破 回答下列问题: (6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是利用
28、同 离子效应,促进NH4VO3尽可能析出完全 。 解析解析(6)加入过量NH4Cl固体,c(N)增大,根据同离子效应,可促进NH4VO3 晶体尽可能完全析出。 4 H 必备知识 整合 关键能力 突破 4.(2020山东,16节选)用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS 制备高纯MnCO3的工艺流程如下: 已知:MnO2是一种两性氧化物;25 时相关物质的Ksp见下表。 必备知识 整合 关键能力 突破 物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2 Ksp110-16.3110-38.6110-32.3110-12.7 回答下列问题: (4)净化时需先加入的试剂X为H2O2 (填化学式),再使用氨水调溶液的pH, 则pH的理论最小值为4.9 (当溶液中某离子浓度c1.010-5molL-1时,可认 为该离子沉淀完全)。 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(4)为除尽Fe2+,可加入H2O2将其氧化为Fe3+。由题表中相关物质的Ksp可 知,Fe3+完全沉淀需要的pH比Al3+完全沉淀所需pH小,溶液pH只需达到Al3+完 全沉淀所需pH即可;设Al3+恰好完全沉淀时溶液中OH-浓度为x molL-1,则1.0 10-5x3=110-32.3,x=10-9.1,pOH=9.1,pH=14-9.1=4.9。
