2023届新高考化学选考一轮总复习学案-第28讲　沉淀溶解平衡.docx

第28讲沉淀溶解平衡内容要求1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡。2.了解沉淀的生成、溶解与转化。知识点1沉淀溶解平衡及其应用一、沉淀溶解平衡1.溶解平衡的建立溶质溶解的过程是一个可逆过程:固体溶质溶液中的溶质v(溶解)>v(沉淀),固体溶解v(溶解)=v(沉淀),溶解平衡v(溶解)<v(沉淀),沉淀析出2.特征二、影响沉淀溶解平衡的因素三、沉淀溶解平衡的应用1.沉淀的生成(1)原理:当Q>Ksp时,难溶电解质的溶解平衡向左移动,生成沉淀。(2)应用:可利用生成沉淀来达到除去溶液中杂质离子的目的。(3)方法调节pH法:如除去NH4Cl溶液中的FeCl3杂质,可加入氨水调节pH至4左右,离子方程式为Fe3+3NH3·H2OFe(OH)3+3NH4+。沉淀剂法:如用H2S沉淀Cu2+,离子方程式为Cu2+H2SCuS+2H+。2.沉淀的溶解(1)原理:当Q<Ksp时,难溶电解质的溶解平衡向右移动,沉淀溶解。(2)方法酸溶解法:CaCO3溶于盐酸,离子方程式为CaCO3+2H+Ca2+CO2+H2O。盐溶解法:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)2+2NH4+Mg2+2NH3·H2O。氧化还原溶解法:不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸。配位溶解法:AgCl溶于氨水,离子方程式为AgCl+ 2NH3·H2O Ag(NH3)2+Cl-+2H2O。3.沉淀的转化(1)实质:沉淀溶解平衡的移动。(2)实例:AgNO3溶液AgClAgBr,则Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)。(3)规律:一般来说,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易 实现。(4)应用锅炉除水垢:将CaSO4转化为CaCO3,离子方程式为CaSO4+CO32-CaCO3+SO42-。矿物转化:CuSO4溶液遇ZnS转化为CuS,离子方程式为ZnS+Cu2+CuS+Zn2+。1.10 mL 0.1 mol·L-1 HI溶液与10 mL 0.12 mol·L-1 AgNO3溶液混合,充分反应后,溶液中I-浓度等于零。()2.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。() 3.BaCO3不溶于水,故可用作钡餐。()4.室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。()5.为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀硫酸代替H2O来洗涤BaSO4沉淀。()6.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。()答案:1.×2.×3.×4.×5.6.×题点一沉淀溶解平衡的建立及影响因素1.下列说法中正确的是(D)A.易溶电解在溶液中不存在溶解平衡B.难溶电解质溶液中只存在溶解平衡,不存在电离平衡C.达到沉淀溶解平衡的溶液不一定是饱和溶液D.溶解平衡时,电解质表面上的离子或分子脱离电解质的速率与溶液中的离子或分子回到电解质表面的速率相等解析:无论难溶电解质还是易溶电解质,都存在沉淀溶解平衡,只要电解质溶液中溶解的速率等于沉淀的速率,就达到了沉淀溶解平衡状态,故A错误,D正确;难溶电解质溶液中存在水的电离平衡,故B错误;达到沉淀溶解平衡的溶液,沉淀溶解和生成的速率相等,则一定是饱和溶液,故C错误。2.已知溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)H<0,下列有关该平衡体系的说法正确的是(A)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A.B.C.D.解析:H<0,正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,正确;会生成CaCO3,使Ca2+浓度减小,错误;加入氢氧化钠溶液会使平衡左移,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,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,错误;加热,Ca(OH)2的溶解度减小,溶液的pH降低,错误;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,正确;加入NaOH固体,平衡向左移动,Ca(OH)2固体质量增加,错误。题点二沉淀溶解平衡的应用3.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-等杂质离子,这些杂质离子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ZnOH2O2溶液ZnFeAgNO3Ag2SO4。下列说法不正确的是(A)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.也可以用ZnCO3代替ZnO调节溶液的酸碱性解析:用酸性KMnO4溶液氧化Fe2+,会引入新的杂质离子K+、Mn2+等,A错误。4.已知:Ag+SCN-AgSCN(白色),某同学探究AgSCN 的溶解平衡及转化,进行以下实验。下列说法中,不正确的是(C)A.中现象能说明Ag+与SCN-生成AgSCN沉淀的反应有限度B.中现象产生的原因是发生了反应Fe(SCN)3+3Ag+3AgSCN+Fe3+C.中产生黄色沉淀的现象能证明AgI的溶解度比AgSCN的溶解度小D.中黄色沉淀溶解的原因可能是AgI与KI溶液中的I-进一步发生了反应解析:由题图可知,等量的AgNO3和KSCN反应生成 AgSCN 沉淀,上层清液中滴加Fe(NO3)3溶液,得到浅红色溶液,则上层清液中含有SCN-,说明Ag+与SCN-生成AgSCN沉淀的反应有限度,A正确;向含Fe(SCN)3的浅红色溶液中加入AgNO3溶液,红色褪去,产生白色沉淀,发生了反应Fe(SCN)3+3Ag+3AgSCN+Fe3+,B正确;中加入AgNO3溶液生成AgSCN白色沉淀后,AgNO3有剩余,中加入2滴2 mol/L KI溶液,溶液中过量的Ag+和I-反应生成AgI黄色沉淀,不能说明发生AgI和AgSCN之间的转化,故不能比较两者的溶解度大小,C不正确;向白色沉淀AgSCN中加入 2 mL 2 mol/L KI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,则AgSCN 转化为AgI,随后沉淀溶解,得到无色溶液,由于溶液中KI有剩余,可能是AgI和I-进一步反应生成无色易溶物质,D正确。 关于沉淀溶解平衡的两点注意(1)难溶电解质的溶解平衡是动态平衡,通过改变外界条件可以使平衡发生移动溶液中的离子转化为沉淀、沉淀转化为溶液中的离子或一种沉淀向另一种沉淀转化。(2)用沉淀法除杂不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1×10-5 mol·L-1时,沉淀已经完全。知识点2溶度积及其应用一、溶度积和离子积以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)为例:溶度积离子积符号KspQ表达式Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度都是平衡时浓度Q(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-),式中的浓度是任意时刻的浓度应用判断在一定条件下沉淀能否生成或溶解Q>Ksp:溶液过饱和,有沉淀析出Q=Ksp:溶液饱和,处于平衡状态Q<Ksp:溶液未饱和,无沉淀析出二、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.外因三、Ksp的相关计算常考角度解题策略根据定义式或者数形结合求Ksp,或者判断沉淀金属离子所需pH直接根据Ksp(AmBn)=cm(An+)·cn(Bm-)解答,如果已知溶解度,则化为物质的量浓度再代入计算沉淀先后的计算与判断(1)沉淀类型相同,则Ksp小的化合物先沉淀;(2)沉淀类型不同,则反应需要根据Ksp计算出沉淀时所需离子浓度,所需离子浓度小的先沉淀根据两种含同种离子的化合物的Ksp数据,求溶液中不同离子的比值如某溶液中含有I-、Cl-等离子,向其中滴加AgNO3溶液,当AgCl开始沉淀时,求溶液中c(I-)c(Cl-),则有c(I-)c(Cl-)=c(Ag+)·c(I-)c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgI)Ksp(AgCl)判断沉淀的生成或转化把离子浓度数值代入Ksp表达式,若数值大于Ksp,则沉淀可生成或转化为相应难溶物质1.Fe(OH)3的溶度积表达式为Ksp=c(Fe3+) ·c(OH-)。()2.Ksp(AB2)小于Ksp(CD),则AB2的溶解度小于CD的溶解度。()3.向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液,生成黑色沉淀,则Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)。()4.将Na2S与稀硫酸反应生成的气体通入AgNO3与AgCl的混合溶液中,根据现象可得出Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)。()5.0.1 mol AgCl和0.1 mol AgI 混合后加入1 L水中,所得溶液中c(Cl-)=c(I-)。()6.AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)的化学平衡常数K=Ksp(AgCl)Ksp(AgI)。()答案:1.×2.×3.×4.×5.×6.题点一溶度积及其应用1.可溶性钡盐有毒,医院中常用硫酸钡这种钡盐作为内服造影剂。医院抢救钡离子中毒患者时,除催吐外,还需要向中毒患者胃中灌入硫酸钠溶液。已知:某温度下,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9;Ksp(BaSO4)=1.1×10-10。下列推断正确的是(D)A.不用碳酸钡作为内服造影剂,是因为Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)B.抢救钡离子中毒患者时,若没有硫酸钠,可以用碳酸钠溶液代替C.若误饮c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液时,会引起钡离子中毒D.可以用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃解析:因胃酸可与CO32-反应生成水和二氧化碳,使CO32-浓度降低,从而使平衡BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO32-(aq)向溶解方向移动,使Ba2+浓度增大,Ba2+有毒,与Ksp大小无关,故A错误;BaCO3溶于胃酸,起不到解毒的作用,故B错误;c(Ba2+)=1.0×10-5 mol·L-1的溶液中钡离子浓度很小,不会引起钡离子中毒,故C错误;用0.36 mol·L-1的Na2SO4溶液给钡离子中毒患者洗胃,反应后c(Ba2+)=1.1×10-100.36 mol·L-1,浓度很小,可起到解毒的作用,故D正确。2.已知某温度下,Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0× 10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO42-,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为(填离子符号)。 解析:同组成类型的沉淀,Ksp越小,越先沉淀,故Br-比Cl-先沉淀。沉淀0.010 mol·L-1的Cl-需c(Ag+)至少为1.56×10-100.01 mol·L-1=1.56×10-8 mol·L-1;而沉淀0.010 mol·L-1 CrO42-需c(Ag+)=9.0×10-120.010 mol·L-1=3.0×10-5 mol·L-1,故Cl-比CrO42-先沉淀。答案:Br-、Cl-、CrO42-Ksp认识的三大误区(1)误认为只要Ksp越大,其溶解度就会越大。Ksp还与难溶物化学式中的各离子物质的量之比有关,只有同类型的难溶物的Ksp才可用于比较其溶解度大小。(2)误认为Ksp小的不能转化为Ksp大的,只能实现Ksp大的向Ksp小的转化。实际上,当两种难溶电解质的Ksp相差不是很大时,通过调节某种离子的浓度,可实现难溶电解质由Ksp小的向Ksp大的转化。(3)误认为Ksp越小越先沉淀。对同一类型的难溶电解质,可按它们的溶度积大小直接判断沉淀生成的先后顺序;对于不同类型的难溶电解质,判断生成沉淀的先后顺序需计算出它们所需沉淀剂离子浓度的大小来确定。题点二Ksp的有关计算3.已知25 时,KspMg(OH)2=5.6×10-12,KspCu(OH)2=2.2×10-20,KspFe(OH)3=2.8×10-39,KspAl(OH)3=1.1×10-33。(1)在25 下,向浓度均为0.1 mol·L-1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成(填化学式)沉淀。 (2)用MgCl2、AlCl3的混合溶液(A)与过量氨水(B)反应,为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀,则应先向沉淀反应器中加入(填“A”或“B”),再滴加另一反应物。 (3)溶液中某离子物质的量浓度低于1.0×10-5 mol·L-1时,可认为已沉淀完全。现向一定浓度的AlCl3和FeCl3的混合溶液中逐滴加入氨水,当Fe3+完全沉淀时,测得c(Al3+)=0.2 mol·L-1,此时所得沉淀中(填“还含有”或“不含有”)Al(OH)3。 解析:(1)向浓度均为0.1 mol·L-1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,生成Al(OH)3沉淀的OH-的最小浓度为31.1×10-330.1 mol·L-1=311×10-11 mol·L-1,生成Cu(OH)2沉淀的OH-的最小浓度为2.2×10-200.1 mol·L-1=22×10-10 mol·L-1,则先生成Al(OH)3沉淀。(2)为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀,则要保证氨水电离的OH-过量,故应先向沉淀反应器中加入B,再滴加A。(3)由题意知,当Fe3+恰好完全沉淀时,c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此时溶液中c3(OH-)=2.8×10-391×10-5 mol3·L-3,则QAl(OH)3=c3(OH-)·c(Al3+)=2.8×10-391×10-5×0.2=5.6×10-35<KspAl(OH)3=1.1×10-33,则没有Al(OH)3沉淀生成,即所得沉淀中不含有Al(OH)3。答案:(1)Al(OH)3(2)B(3)不含有有关Ksp计算中常见的定量关系1.多元难溶弱碱阳离子的水解常数Kh与弱碱的Ksp的关系,以Fe3+ 为例:Fe3+(aq)+3H2O(l)Fe(OH)3(s)+3H+(aq)Kh=c3(H+)c(Fe3+)=c3(H+)·c3(OH-)c(Fe3+)·c3(OH-)=Kw3Ksp。2.M(OH)n悬浊液中Ksp、Kw、pH之间的关系:M(OH)n(s)Mn+(aq)+nOH-(aq)Ksp=c(Mn+)·cn(OH-)=c(OH-)n·cn(OH-)=cn+1(OH-)n=1n(Kw10-pH)n+1。3.沉淀转化常数K与Ksp的关系,如3Mg(OH)2(s)+2Fe3+(aq)2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)的 K=Ksp3Mg(OH)2Ksp2Fe(OH)3。当堂检测1.下列叙述正确的是(D)A.沉淀完全就是指用沉淀剂将溶液中某一离子完全除去B.难溶电解质在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,v溶解=v沉淀=0C.Al(OH)3(s) Al3+(aq)+3OH-(aq)既可以表示沉淀溶解平衡又可以表示水解平衡D.在CaCO3的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,平衡正向移动,Ksp 不变解析:A.难溶电解质在溶液中存在溶解平衡,不可能将溶液中某一离子除净,错误;B.沉淀溶解平衡为动态平衡,则在平衡状态时v溶解=v沉淀0,错误;C.Al(OH)3(s) Al3+(aq)+3OH-(aq)表示沉淀溶解平衡和电离平衡,错误;D.在CaCO3的沉淀溶解平衡体系中,加入稀盐酸,平衡正向移动,Ksp不变,正确。2.实验:将0.1 mol·L-1的AgNO3溶液和0.1 mol·L-1的NaCl溶液等体积混合,得到浊液a,过滤,得到滤液b和白色沉淀c;取一部分沉淀c,向其中滴加0.1 mol·L-1的KI溶液,沉淀变为黄色(AgI);往剩余的沉淀c中滴加0.1 mol·L-1的KBr溶液,沉淀变为淡黄色(AgBr)。通过以上实验进行分析,下列有关结论不正确的是(D)A.滤液b中:c(Na+)=c(NO3-)B.实验中反应达到平衡时,平衡常数表达式为K=c(Cl-)c(I-)C.实验中发生反应的离子方程式为AgCl(s)+Br-(aq) AgBr(s)+Cl-(aq)D.根据实验可得出:Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI)解析:A.将0.1 mol·L-1的AgNO3溶液和0.1 mol·L-1的NaCl溶液等体积混合,过滤,根据物料守恒,滤液b中c(Na+)=c(NO3-)=0.05 mol·L-1,正确;B.实验反应的离子方程式是AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq),反应达到平衡时,平衡常数表达式为K=c(Cl-)c(I-),正确;C.实验中沉淀中氯化银转化为溴化银,发生反应的离子方程式为AgCl(s)+Br-(aq) AgBr(s)+Cl-(aq),正确;D.根据实验可得出Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),但不能判断Ksp(AgBr)和Ksp(AgI)的相对大小,错误。3.常温下,取一定量的PbI2固体配成饱和溶液,t时刻改变某一条件,离子浓度变化如图所示。下列有关说法正确的是(D)A.常温下,PbI2的Ksp为2×10-6B.温度不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,平衡向左移动,Pb2+的浓度减小C.温度不变,t时刻改变的条件可能是向溶液中加入了KI固体,PbI2的Ksp增大D.常温下,Ksp(PbS)=8×10-28,向PbI2的悬浊液中加入Na2S溶液,反应PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)的化学平衡常数为5×1018解析:根据图像知,常温下,平衡时溶液中c(Pb2+)、c(I-)分别是1×10-3mol·L-1、2×10-3 mol·L-1,因此PbI2的Ksp=c(Pb2+)·c2(I-)=4×10-9,A错误;PbI2饱和溶液中存在平衡PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),温度不变,向PbI2饱和溶液中加入少量硝酸铅浓溶液,Pb2+浓度增大,平衡向左移动,最终平衡时Pb2+浓度仍然比原平衡时大,B错误;根据图像知,t时刻改变的条件是增大I-浓度,温度不变,PbI2的Ksp不变,C错误;反应PbI2(s)+S2-(aq)PbS(s)+2I-(aq)的化学平衡常数K=c2(I-)c(S2-)=Ksp(PbI2)Ksp(PbS)=5×1018,D正确。4.一定温度下,难溶强电解质的饱和溶液中存在着沉淀溶解平衡,其溶度积常数如下:物质Fe(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)3Ksp(25 )4.9×10-172.2×10-202.8×10-39对于1 L含Fe2(SO4)3、FeSO4和CuSO4各0.5 mol的混合溶液,根据表中数据判断,下列说法错误的是(C)A.向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀B.向溶液中加入过氧化氢,并用CuO粉末调节pH,过滤后可获得较纯净的CuSO4溶液C.该溶液中c(SO42-)c(Fe3+)+c(Fe2+)+c(Cu2+)=54D.将少量FeCl3粉末加入Cu(OH)2悬浊液中,c(Cu2+)增大解析:A.向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,Fe3+开始沉淀时c(OH-)=32.8×10-391 mol/L=32.8×10-13mol/L,Cu2+开始沉淀时c(OH-)=2.2×10-200.5 mol/L=4.4×10-10 mol/L>32.8×10-13 mol/L,Fe(OH)2和Cu(OH)2类型相同,Fe(OH)2的Ksp大于Cu(OH)2,Fe2+开始沉淀时c(OH-)>4.4×10-10 mol/L,所以最先看到红褐色沉淀,正确;B.向溶液中加入过氧化氢,可将Fe2+氧化为Fe3+,当Fe3+完全沉淀时c(OH-)>32.8×10-391×10-5 mol/L=3280×10-12 mol/L<Cu2+开始沉淀时的c(OH-),故用CuO粉末调节pH可使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤后可获得较纯净的CuSO4溶液,正确;C.该溶液中Fe3+、Fe2+、Cu2+因发生水解而消耗一部分,所以c(SO42-)c(Fe3+)+c(Fe2+)+c(Cu2+)>54,错误;D.将少量FeCl3粉末加入Cu(OH)2悬浊液中,使平衡Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)向右移动,c(Cu2+)增大,正确。