第4讲 难溶电解质的溶解平衡 (2022版 步步高 大一轮 化学复习 人教版全国Ⅲ(桂贵云川藏)).doc
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- 2022版 步步高 大一轮 化学复习 人教版全国桂贵云川藏 第4讲难溶电解质的溶解平衡 【2022版 步步高 大一轮 化学复习 人教版全国桂贵云川藏】 电解质 溶解 平衡 2022 一轮 下载 _一轮复习_高考专区_化学_高中
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1、第第 4 讲讲难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡 【2021备考】 最新考纲命题统计 1.了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。 2.理解溶度积的含义及其表达式,能进行相关的计算。 素养落地:认知难溶电解质的溶解平衡有一定限度,是可以调控的。能多角度、 动态地分析难溶电解质的溶解平衡,并运用难溶电解质的溶解平衡原理解决实际 问题(利用沉淀生成处理污水等)。 考点一沉淀的溶解平衡及应用 知识梳理 1.沉淀溶解平衡 (1)含义 在一定温度下的水溶液中,当沉淀溶解和生成的速率相等时,即建立了溶解平衡 状态。 (2)建立过程 固体溶质 溶解 沉淀 溶液中的溶质 v溶解v沉淀,固体溶解 v溶解v沉淀,溶解
2、平衡 v溶解 2.已知溶液中存在平衡 Ca(OH)2(s)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 升高 给溶液加热,溶液的 pH 升高 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 提示 沉淀溶解平衡原理规范答题考查 题目设计 3. 试用平衡移动原理解释下列事实: (1)BaCO3不溶于水,为什么不能作钡餐?
3、 _。 (2)CaCO3难溶于稀 H2SO4,却能溶于醋酸中,原因是什么 _。 (3)分别用等体积的蒸馏水和 0.01 molL 1 的盐酸洗涤 AgCl 沉淀,用水洗涤造成 AgCl 的损失大于用稀盐酸洗涤的损失量,原因是什么? _。 提示(1)BaCO3(s)Ba2 (aq)CO2 3(aq), HCl=H Cl, 2HCO2 3=H2O CO2,盐酸电离的 H 与 BaCO3 产生的 CO 2 3结合生成 CO2和 H2O,破坏了 BaCO3的溶解平衡,c(Ba2 )增大,引起人体中毒 (2)CaCO3(s)Ca2 (aq) CO 2 3(aq) , H2SO4=SO 2 4 2H ,
4、Ca2 SO2 4=CaSO4,因为生成的 CaSO4溶解度较小,会附着在 CaCO3的表面,阻 止平衡右移。而 CH3COOHCH3COO H,Ca2与 CH3COO不产生沉淀; 当 H 与 CO2 3结合生成 CO2和 H2O 时,CaCO3的溶解平衡右移 (3)用水洗涤 AgCl,AgCl(s)Ag (aq)Cl(aq)平衡右移,AgCl 的质量减少, 用盐酸洗涤 AgCl,稀释的同时 HCl 电离产生的 Cl 会使平衡左移,AgCl 减少的 质量要小些 考向二沉淀溶解平衡的应用 沉淀溶解平衡的判断 题目设计 4.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_。 热纯碱溶液去油污
5、能力强 误将钡盐BaCl2、Ba(NO3)2当作食盐食用后,常用 0.5%的 Na2SO4溶液解毒 溶洞、珊瑚的形成 碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡则能 泡沫灭火器灭火的原理 提示 沉淀溶解平衡原理应用实验探究 题目设计 5.某兴趣小组进行下列实验: 将 0.1 molL 1 MgCl2溶液和 0.5 molL 1 NaOH 溶液等体积混合得到浊液 取少量中浊液,滴加 0.1 molL 1 FeCl3溶液,出现红褐色沉淀 将中浊液过滤,取少量白色沉淀,滴加 0.1 molL 1 FeCl3溶液,白色沉淀变 为红褐色沉淀 另取少量白色沉淀,滴加饱和 NH4Cl 溶液,沉淀溶解 通过上述实验现象可判
6、断_。 a.将中所得浊液过滤,所得滤液中含少量 Mg2 b.中浊液中存在沉淀溶解平衡: Mg(OH)2(s)Mg2 (aq)2OH(aq) c.实验和均能说明 Fe(OH)3比 Mg(OH)2难溶 d.NH4Cl 溶液中的 NH 4可能是中沉淀溶解的原因 提示a、b、d 考点二沉淀溶解平衡常数及其应用 知识梳理 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KspQc 表达式 Ksp(AmBn)cm(An )cn(Bm), 式 中的浓度都是平衡浓度 Qc(AmBn)cm(An )cn(Bm), 式
7、 中的浓度都是任意浓度 应用 判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解 QcKsp:溶液过饱和,有沉淀析出 QcKsp:溶液饱和,处于平衡状态 QcKsp:溶液未饱和,无沉淀析出 2.Ksp的影响因素 (1)内因:难溶物质本身的性质,这是主要决定因素。 (2)外因 浓度:加水稀释,平衡向溶解方向移动,但 Ksp不变。 温度:绝大多数难溶盐的溶解是吸热过程,升高温度,平衡向溶解方向移动, Ksp增大。 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。 名师提示你 (1)溶解平衡一般是吸热的,温度升高平衡右移,Ksp增大,但
8、Ca(OH)2相反。 (2)对于沉淀溶解平衡:AmBn(s)mAn (aq)nBm(aq),Kspcm(An)cn(Bm), 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沉淀的难易。 考向突破 考向一溶度积概念的理解 题目设计 1.判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。 (1)Ksp既与难溶电解质的性质和温度有关,也与沉淀的量和溶液中离子浓度有关 () (2)常温下,向 BaCO3饱和溶液中加入 Na2CO3固体,BaCO3的 Ksp减小() (3)溶度积常数 Ksp只受温度影响,温度升高 Ksp增大() (4)常温下,向 Mg
9、(OH)2饱和溶液中加入 NaOH 固体,Mg(OH)2的 Ksp不变() (5)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() (6)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 1.010 5 molL 1 时,已经完全沉淀() (7)25 时,Ksp(Ag2CrO4)Ksp(AgCl),则溶解度 Ag2CrO4Ksp,故有 AgAc 沉淀生成。 3.取 5 mL 0.002 molL 1 BaCl2与等体积的 0.02 molL 1 Na2SO4的混合,是否有沉 淀产生?若有,计算 Ba2 是否沉淀完全。(该温度下 BaSO4 的 Ksp1.
10、110 10) 提示此题中,Qcc(Ba2 )c(SO2 4)110 5Ksp,故有沉淀生成。两种溶液混 合之后, SO 2 4浓度变为 910 3 molL 1, 根据 Kspc(Ba2)c(SO2 4), 计算得 c(Ba2 )5。(2)要使 Cu2 浓度降 至 0.2 molL 11 0002104 molL 1,c(OH) 210 20 210 4 molL 1108 molL 1,c(H)106 molL 1,此时溶液的 pH6。 提示(1)5(2)6 沉淀先后的计算与判断 题目设计 5.已知 Ksp(AgCl)1.5610 10,Ksp(AgBr)7.71013,Ksp(Ag2Cr
11、O4)9.010 12。某溶液中含有 Cl、Br和 CrO2 4,浓度均为 0.010 molL 1,向该溶液中逐滴 加入 0.010 molL 1 的 AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为 _。 分析当溶液中 c(Cl )为 0.01 molL1 时,产生沉淀 AgCl 时所需 Ag 的浓度为 c(Ag )Ksp(AgCl) c(Cl ) 1.5610 10 0.01 molL 11.56108 molL 1,同理含 Br溶 液中所需 c(Ag )Ksp(AgBr) c(Br ) 7.710 13 0.01 molL 17.71011 molL 1,含 CrO2 4溶液中所需c(
12、Ag ) Ksp(Ag2CrO4) c(CrO2 4) 9.010 12 0.01 molL 13105 molL 1,所需 c(Ag)越小,则越先生成沉淀,所以三种阴离子产生沉淀的先后顺 序为 Br 、Cl、CrO2 4。 提示Br 、Cl、CrO2 4 考向三有关溶度积曲线的理解与应用 解沉淀溶解平衡图像题三步骤 第一步:明确图像中纵、横坐标的含义 纵、横坐标通常是难溶物溶解后电离出的离子浓度。 第二步:理解图像中线上点、线外点的含义 (1)以氯化银为例,在该沉淀溶解平衡图像上,曲线上任意一点都达到了沉淀溶解 平衡状态,此时 QcKsp。在温度不变时,无论改变哪种离子的浓度,另一种离子 的
13、浓度只能在曲线上变化,不会出现在曲线以外。 (2)曲线上方区域的点均为过饱和溶液,此时 QcKsp。 (3)曲线下方区域的点均为不饱和溶液,此时 QcKsp。 第三步:抓住 Ksp的特点,结合选项分析判断 (1)溶液在蒸发时,离子浓度的变化分两种情况: 原溶液不饱和时,离子浓度都增大; 原溶液饱和时,离子浓度都不变。 (2)溶度积常数只是温度的函数,与溶液中溶质的离子浓度无关,在同一曲线上的 点,溶度积常数相同。 常规图像的考查 命题素材 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。 题目设计 6.(1)能否可以通过升温
14、实现由 a 点变到 c 点? (2)b 点对应的 Ksp_(填“大于”“等于”或“小于”)a 点对应的 Ksp。 (3)d 点是否可能有沉淀生成? (4)该温度下,Ksp_。 提示(1)升高温度,Fe2 和 R2的浓度同时增大,所以不能通过升温实现由 a 点 变到 c 点。 (2)等于曲线上的点,均为平衡点,温度不变,Ksp不变。 (3)d 点相对于平衡点 a 点,c(Fe2 )相同,d 点 c(R2)小于 a 点,没有沉淀生成。 (4)选 a 点或 b 点计算,Ksp(FeR)210 18。 特殊图像的考查 命题素材 对数图像:将溶液中某一微粒的浓度如 c(A)或某些微粒浓度的比值如 c(A
15、) c(B) 取常用对数,即 lg c(A)或 lg c(A) c(B) ,反映到图像中是: 若 c(A)1 或c(A) c(B)1时,lg c(A)0 或 lg c(A) c(B) 0 。 若c(A)1 或c(A) c(B)1时, lg c(A) 或 lg c(A) c(B) 取正值且c(A) 或c(A) c(B) 越大,lg c(A) 或 lg c(A) c(B) 越大。 若 c(A) 1 或c(A) c(B)1时 , lg c(A) 或 lg c(A) c(B)取 负 值 , 且 c(A) 或c(A) c(B) 越大,lg c(A) 或 lg c(A) c(B) 越大,但数值越小。 题目
16、设计 7.一定温度下,三种碳酸盐 MCO3(M:Mg2 、Ca2、Mn2)的沉淀溶解平衡曲线 如图所示。(已知:pMlg c(M),p(CO2 3)lg c(CO2 3) (1)MgCO3、CaCO3、MnCO3的 Ksp依次_(填“增大”或 “减小”)。 (2)a 点可表示 MnCO3的_溶液(填“饱和”或“不饱和”),c(Mn2 )_c(CO2 3)(填“大于”“等于”或“小于”)。 (3)b 点可表示 CaCO3的_溶液(填“饱和”或“不饱和”),且 c(Ca2 )_c(CO2 3)(填“大于”“等于”或“小于”)。 (4)c 点可表示 MgCO3的_溶液(填“饱和”或“不饱和”),且
17、c(Mg2 )_c(CO2 3)(填“大于”“等于”或“小于”)。 分析(1)碳酸盐 MCO3的溶度积表达式为 Ksp(MCO3)c(M2 )c(CO2 3),PM 相等 时,曲线上 p(CO2 3)数值越大 CO 2 3浓度越小,因此 MgCO3、CaCO3、MnCO3的 Ksp依次减小。 (2)直线上任意一点均表示该温度下的饱和溶液,a 点 p(Mn2 )p(CO2 3),所以 c(Mn2 )c(CO2 3)。 (3)b 点为饱和溶液,p(Ca2 )c(CO2 3) (4)该温度下, 直线下方任意一点有 p(CO2 3)p(M2 )lg Ksp(MCO3), 即lg c(M2 )lg c(
18、CO2 3)lg Ksp(MCO3),则 c(M2 )c(CO2 3)Ksp(MCO3),也就是 QcKsp(MCO3),所以在该温度下,直线下方的任 意一点所表示的溶液均为过饱和溶液且有溶质析出;而直线上方任意一点均为该 温度下的不饱和溶液, 所以 c 点表示 MgCO3的不饱和溶液,且 c(Mg2 )c(A)c(HA)c(H)c(OH) B.欲得W点所示溶液, 起始所加溶液应符合c(HA)c(A )0.1 molL1且c(KA)c(A)c(HA)c(H)c(OH)不符合电荷守 恒关系,故 A 错误;根据 W 点可得 HA 的电离常数 Kac(A )c(H) c(HA) c(H )104.7
19、5, A的水解平衡常数 KhKw Ka 10 14 10 4.7510 9.25Ka, HA 电离程度大于 A 水解程度,欲得 W 点所示溶液,c(KA)c(HA),故 B 正确;c(HA)c(A)0.1 molL 1,c(K)c(H)c(OH)c(HA)0.1 molL1,则 c(K)c(H)c(A) c(OH ),符合电荷守恒,故 C 正确;根据 B 选项分析,A的水解平衡常数 Kh 为 10 9.25,lg Kh9.25,D 正确。 答案A 对点训练 225 ,某溶液含 0.020 molL 1 Mn2 、0.10 molL1 H2S,当溶液 pH_时,Mn2 开始沉淀。已知:Ksp(M
20、nS)2.81013 解析由于 Ksp(MnS)2.810 13,某溶液含 0.020 molL1 Mn2 ,则开始形成沉 淀时的 c(S2 )Ksp(MnS) c(Mn2 ) 2.810 13 0.020 molL 11.41011 molL 1。结合图像 得出 pH5,所以 pH5 时,Mn2 开始沉淀。 答案5 三、平衡常数综合应用 案例 3已知 K、Ka、Kw、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、 水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶电解质的溶度积常数。 (1)有关上述常数的说法正确的是_(双选;填选项字母)。 a.它们都能反映一定条件下对应变化进行的程度 b.它们
21、的大小都随温度的升高而增大 c.常温下,CH3COOH 在水中的 Ka大于在饱和 CH3COONa 溶液中的 Ka d.一定温度下,在 CH3COONa 溶液中,KwKaKh (2)25 时,将 a molL 1 的氨水与 0.01 molL 1 的盐酸等体积混合所得溶液中 c(NH 4)c(Cl ),则溶液显_(填“酸”“碱”或“中”)性;用含 a 的代数 式表示 NH3H2O 的电离常数 Kb_。 (3)25 时,H2SO3HSO 3H 的电离常数 Ka1102molL1,则该温度下 pH3、c(HSO 3)0.1 molL 1 的 NaHSO3溶液中 c(H2SO3)_。 (4)高炉炼铁
22、中发生的反应有 FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)H0 该反应的平衡常数表达式 K_; 已知 1 100 时,K0.25,则平衡时 CO 的转化率为_;在该温度下,若 测得高炉中 c(CO2)0.020 molL 1,c(CO)0.1 molL1,则此时反应速率是 v 正 _v逆(填“”“”或“”)。 (5)已知常温下 Fe(OH)3和 Mg(OH)2的 Ksp分别为 8.010 38、1.01011,向浓度 均为 0.1 molL 1 的 FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液,要使 Fe3 完全沉淀而 Mg2 不沉淀,应该调节溶液 pH 的范围是_。(已知 lg 20.3,离
23、子浓度低 于 10 5molL1 时认为沉淀完全) 解析(1)对于正反应为放热反应的化学平衡,升高温度,平衡逆向移动,平衡常 数减小,b 选项错误;温度不变,CH3COOH 的电离常数不变,c 选项错误。(2) 根据电荷守恒得 c(H )c(NH 4)c(Cl )c(OH), 因为 c(NH 4)c(Cl ), 所以 c(H )c(OH), 故溶液显中性。 Kbc(NH 4)c(OH ) c(NH3H2O) 510 3107 0.5a510 3 10 9 a0.01。 (3)由 Kac(H )c(HSO 3) c(H2SO3) ,代入数据得 c(H2SO3)0.01 molL 1。(4)根据方
24、 程式可得 Kc(CO2) c(CO) ; 设开始时 c(CO)a molL 1, 平衡时 c(CO2)b molL1, 则 b ab0.25,得 a5b,则平衡时 CO 的转化率为 b a b 5b100%20%;Q c c(CO2) c(CO) 0.200.25,故 v 正v逆。(5)KspFe(OH)3c(Fe3 )c3(OH),Fe3完全 沉淀时 c3(OH )8.010 38 10 5 ,得 c(OH )21011molL1,pH3.3,Mg(OH)2 开始沉淀时 c2(OH )1.010 11 0.1 1.010 10,得 c(OH)1105molL1,pH 9,调节 pH 范围为
25、3.3,9)。 答案(1)ad(2)中 10 9 a0.01 (3)0.01 molL 1 (4)c(CO2) c(CO) 20%(5)3.3,9) 基础知识巩固 1.(2020泰安市第一中学上学期诊断,6)下列说法正确的是() A.常温下向饱和 AgCl 水溶液中加入盐酸,Ksp值变大 B.用稀盐酸洗涤 AgCl 沉淀比用水洗涤损耗 AgCl 小 C.在含有 BaSO4沉淀的溶液中加入 Na2SO4固体,c(Ba2 )增大 D.物质的溶解度都随温度的升高而增加,物质的溶解都是吸热的 答案B 2.(全国卷)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
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