2023年沉淀溶解平衡专题_高考复习.pdf
《2023年沉淀溶解平衡专题_高考复习.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2023年沉淀溶解平衡专题_高考复习.pdf(9页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、学习必备 欢迎下载 沉淀溶解平衡专题【知识点 1】沉淀溶解平衡 1.建立:以 AgCl 溶解为例:从固体溶解平衡的角度,AgCl 在溶液中存在下述两个过程:一方面,在水分子作用下,少量 和 脱离 AgCl 的表面溶入水中;另一方面,溶液中的 Ag和 Cl受 AgCl 表面 的吸引,回到 AgCl 的表面 。在一定温度下,当沉淀溶解和生成的速率相等时,得到 AgCl 的 溶液,建立下列动态平衡:AgCl(s)Cl(aq)Ag(aq)2.定义:一定条件下,难溶电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率,溶液中各离子的浓度保持不变的状态。3.特征:动、等、定、变、同 4.影响因素:(1)内因
2、:电解质本身的性质(2)外因:浓度:加水,平衡向溶解方向移动。温度:升温,多数平衡向溶解方向移动【知识点 2】溶度积 KSP 1.定义:在一定温度下,在难溶电解质的饱和溶液中,各离子浓度幂之积为一常数,称为溶度积常数,简称溶度积。2.表达式:AmBn(s)mAn+(aq)nBm(aq)Ksp An+mBm n 3.影响因素:温度 4.溶度积常数的应用:反映了难溶电解质在水中的溶解能力,对于相同类型的电解质,Ksp越大,其在水中的溶解能力越大。利用溶度积 KSP可以判断 沉淀的生成、溶解情况以及沉淀溶解平衡移动方向。5.溶度积规则 当 QcKsp 时,有沉淀析出 当 QcKsp 时,沉积与溶解处
3、于平衡状态 当 QcKsp 时,则难溶电解质会溶解 考点精讲 考点一 沉淀溶解平衡的应用 1沉淀的生成 原理:若 Qc大于 Ksp,难溶电解质的沉淀溶解平衡向左移动,就会生成沉淀。在工业生产、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。常见的方法有:(1)调节溶液的 pH 法:使杂质离子转化为氢氧化物沉淀。如除去 NH4Cl 溶液中的 FeCl3杂质,可加入氨水调节 pH 至 78,离子方程式为 Fe33NH3 H2O=Fe(OH)33NH4。(2)加沉淀剂法:加入沉淀剂使杂质离子转化为沉淀除去。如用 H2S 沉淀 Cu2,离子方程式为 Cu2H2S=CuS 2H;用
4、 BaCl2溶液沉淀 SO24,离子方程式为Ba2SO24=BaSO4。注意:(1)利用生成沉淀分离或除去某种离子,首先要使生成沉淀的反应能够发生;其次沉淀生成的反应进行得越完全越好。如要除去溶液中的 Mg2,应使用 NaOH 等使之转化为溶解度较小的 Mg(OH)2。(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 1105 mol/L 时,沉淀已经完全。(3)由沉淀剂引入溶液的杂质离子要便于除去或不引入新的杂质。学习必备 欢迎下载 2沉淀的溶解 原理:若 Qc小于 Ksp,难溶电解质的沉淀溶解平衡向右移动,沉淀就会溶解。根据平衡移动,对于在水中难溶的电解质,如
5、果能设法不断地移去溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。方法有:(1)酸碱溶解法:加入酸或碱与溶解平衡体系中的相应离子反应,降低离子浓度,使平衡向溶解的方向移动,如 CaCO3可溶于盐酸,离子方程式为 CaCO32H=Ca2CO2H2O。(2)盐溶解法:加入盐溶液,与沉淀溶解平衡体系中某种离子生成弱电解质,从而减小离子浓度使沉淀溶解,如 Mg(OH)2溶于 NH4Cl 溶液,离子方程式为:Mg(OH)22NH4=Mg22NH3 H2O。(3)配位溶解法:加入适当的配合剂,与沉淀溶解平衡体系中某种离子生成稳定的配合物,从而减小离子浓度使沉淀溶解,如 AgCl 溶
6、于氨水,离子方程式为:AgCl 2NH3 H2O=Ag(NH3)2Cl2H2O。(4)氧化还原法:通过氧化还原反应使平衡体系中的离子浓度降低,从而使沉淀溶解,如 Ag2S 溶于稀 HNO3,离子方程式为:3Ag2S8H8NO3=6Ag3SO248NO4H2O 3沉淀的转化(1)实质:沉淀溶解平衡的移动(2)特征 一般说来,溶解能力相对较强的物质易转化为溶解能力相对较弱的物质。沉淀的溶解能力差别越大,越容易转化。例如:AgNO3 NaClAgCl(白色沉淀)NaBrAgBr(浅黄色沉淀)NaIAgI(黄色沉淀)Na2SAg2S(黑色沉淀)。(3)沉淀转化的应用 锅炉除水垢 除水垢CaSO4(s)
7、NaCO3CaCO3(s)盐酸Ca2(aq)其反应如下:CaSO4Na2CO3CaCO3Na2SO4,CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O。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:ZnS(s)Cu2(aq)=CuS(s)Zn2(aq)。例 1(广东,10)硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下,下列说法正确的是(双选)正确的()A温度一定时,Ksp(SrSO4)随 c(SO24)的增大而减小 B三个不同温度中,313 K 时 Ksp(SrSO4)最大 C283 K 时,图中 a 点对应的溶液是不饱和溶液 D283 K 下的 SrSO4饱
8、和溶液升温到 363 K 后变为不饱和溶液 解析 平衡常数平衡常数只与温度有关,与物质的浓度无关,A 错误;温度一定时 Kspc(Sr2)c(SO24),由上图可知,313 K 时,相同 SO24浓度下,Sr2的浓度最大,所以平衡常数最大,B 正确;283 K 时,a 点 Sr2的浓度比平衡时要小,Qc小于 Ksp(283 K),对应为不饱和溶液,C 正确;283 K 下的饱和溶液,突然升温至363 K,Ksp减小,析出沉淀,仍为饱和溶液,D 错。规律方法 温度下当沉淀溶解和生成的速率相等时得到的溶液建立下列动态平衡定质外因浓度加水平衡向溶解方向移动温度升温多数平衡向溶解方向移动电解质在水中的
9、溶解能力对于相同类型的电解质越大其在水中的溶解能学习必备 欢迎下载 明确图象中纵、横坐标的含义 理解图线中线上的点、线外点的含义 抓住 Ksp的特点,结合选项分析判断 即时巩固 1(山东理综,15)某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶 解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是()提示:BaSO42(aq)SO24(aq)的平衡常数 Kspc(Ba2)c(SO24),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 Cd 点无 BaSO4沉淀生成 Da 点对应的 Ksp大于 c 点对应的 Ksp 解析 a 点在平衡曲线上,此时溶液中存在溶
10、液平衡,加入 Na2SO4会增大 SO24浓度,平衡左移,Ba2浓度应降低,A 项错;d 点时溶液不饱和,蒸发溶剂,c(SO24)、c(Ba2)均增大,B 项错;d 点表示溶液的 QcKsp,所以溶液不饱和,不会沉淀,C 项正确;Ksp是一常数,温度不变 Ksp不变,所以该曲线上任一点的 Ksp都相等,D 项错误。考点二 与溶度积有关的计算 例 2 已知 25时,AgI 饱和溶液中 c(Ag)为 1.23108 mol/L,AgCl 的饱和溶液中 c(Ag)为 1.25 105 mol/L。若在 5 mL 含有 KCl 和 KI 各为 0.01 mol/L 的溶液中,加入 8 mL 0.01
11、mol/L AgNO3溶液,下列叙述正确的是()A混合溶液中 c(K)c(NO3)c(Ag)c(Cl)c(I)B混合溶液中 c(K)c(NO3)c(Cl)c(Ag)c(I)C加入 AgNO3溶液时首先生成 AgCl 沉淀 D混合溶液中c(Cl)c(I)约为 1.03103 解析 KCl、KI 混合溶液中加入 AgNO3溶液,先生成 AgI,再生成 AgCl,因为 Ksp(AgI)Ksp(AgCl),AgNO3KI=AgI KNO3,n(KI)0.01 mol/L5 103 L5.0 105 mol,消耗 n(AgNO3)5.0 105 mol,AgNO3KCl=AgCl KNO3,过量的 Ag
12、NO3为 0.01 mol/L 8 103 L5.0105 mol3.0105mol,则 KCl过量,生成 AgCl 为 3.0105 mol,由此得出反应后溶液中的溶质为 KNO3、KCl,生成 AgCl、AgI 沉淀,验证A错误,B正确;混合溶液中c(Cl)0.01 mol/L 5103 L3.0105 mol5103 L8103 L0.01213 mol/L 1.54 103 mol/L,c(Ag)Ksp(AgCl)c(Cl)1.251050.012138.125103 mol/L,由此计算 c(I)Ksp(AgI)c(Ag)1.231088.1251031.5106 mol/L,则c(
13、Cl)c(I)1.54103 mol/L1.5106 mol/L1.03103,D 错误。规律方法 Ksp与物质溶解能力的关系:(1)用溶度积直接比较难溶电解质的溶解能力时,物质的类型(如 AB 型、A2B 型、AB2型等)必须相同。(2)对于同类型物质,Ksp数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强。(3)对于不同类型的物质,当 Ksp相差不大时不能直接作为比较依据,可通过比较饱和溶液溶质的物质的量浓度确定溶解能力强弱。即时巩固 2 在溶液中有浓度均为 0.01 mol/L 的 Fe3、Cr3、Zn2、Mg2等离子,已知:KspFe(OH)32.61039;KspCr(OH)37.01031
14、 KspZn(OH)21.01017;KspMg(OH)21.81011 当其氢氧化物刚开始沉淀时,下列哪一种离子所需的 pH 最小()温度下当沉淀溶解和生成的速率相等时得到的溶液建立下列动态平衡定质外因浓度加水平衡向溶解方向移动温度升温多数平衡向溶解方向移动电解质在水中的溶解能力对于相同类型的电解质越大其在水中的溶解能学习必备 欢迎下载 AFe3 BCr3 CZn2 DMg2 解析 Ksp的有关计算,Fe(OH)333OH,KspFe(OH)3c(Fe3)c3(OH),所以 c(OH)3Kspc(Fe3)32.610390.0132601013,同理计算 Cr3沉淀的 c(OH)370101
15、0 mol/L,Zn2沉淀的c(OH)10108 mol/L,Mg2沉淀的 c(OH)18105 mol/L,c(OH)越小,pH 越小,答案选 A。三、考查沉淀溶解平衡中的同离子效应 例3已知室温下BaSO4在纯水中的溶解度为1.0710-5mol L-1,BaSO4在0.010mol L-1 Na2SO4溶液中的溶解度是在纯水中溶解度的多少倍?已知KSP(BaSO4)1.0710-10 解:设BaSO4在0.010mol L-1 Na2SO4溶液中的溶解度为xmol L-1,则溶解平衡时:BaSO4(s)Ba(aq)2+SO4(aq)2 平衡时浓度mol.L-1 x 0.010+x KSP
16、(BaSO4)c(Ba2+)c(SO42-)=x(0.010+x)=1.0710-10 因为溶解度x很小,所以 0.010+x0.010 0.010 x=1.0710-10 所以 x=1.0710-8(mol L-1)计算结果与BaSO4在纯水中的溶解度相比较,溶解度为原来的1.0710-8/1.0710-5,即约为00010倍。四、考查沉淀溶解平衡中的除杂和提纯 例题4 在1.0mol L-1Co2+溶液中,含有少量10-6Fe3+杂质。问应如何控制pH值,才能达到除去Fe3+杂质的目的?KSP Co(OH)2=1.09l 0-15,KSPFe(OH)3=2.6410-39 解:使Fe3+定
17、量沉淀完全时的pH值:Fe(OH)3(s)=Fe3+3 OH-KSPFe(OH)3=c(Fe3+)c3(OH-)pH14-(-log1.38 10-11)3.14 使Co2+不生成Co(OH)2沉淀的pH值:Co(OH)2(s)=Co2+2OH-KSPCo(OH)2=c(Co2+)c2(OH-)不生成Co(OH)2沉淀的条件是 c(Co2+)c2(OH-)KSPCo(OH)2 pH=14-(-log3.3010-8)6.50 所以应将PH值控制在3.146.5之间才能保证除去Fe3+,而 Co2+留在溶液中。五、考查沉淀溶解平衡中沉淀的转化 例题 5、BaS 为原料制备 Ba(OH)2 8H2
18、O 的过程是:BaS 与 HCl 反应,所得溶液在 7090C 时与过量 NaOH1136393331038.1101064.2)(FespFe(OH)(OHcKc815221030.30.11009.1)Co(spCo(OH)OH(cKc温度下当沉淀溶解和生成的速率相等时得到的溶液建立下列动态平衡定质外因浓度加水平衡向溶解方向移动温度升温多数平衡向溶解方向移动电解质在水中的溶解能力对于相同类型的电解质越大其在水中的溶解能学习必备 欢迎下载 溶液作用,除杂,冷却后得到 Ba(OH)28H2O 晶体。据最新报道,生产效率高、成本低的 Ba(OH)28H2O 晶体的新方法是使 BaS 与 CuO
19、反应 1新方法的反应方程式为:2该反应反应物 CuO 是不溶物,为什么该反应还能进行:3简述新方法生产效率高、成本低的原因。解答:(1)BaSCuO 9H2OBa(OH)28H2OCuS 也可写 Ba(OH)2(2)CuS 的溶度积比 CuO 小得多(更难溶),有利于该反应正向进行。(3)CuS 为难溶物(未反应的 CuO 也不溶),过滤后,将滤液浓缩、冷却,就可在溶液中析出 Ba(OH)2 8H2O晶体,故生产效率高;CuS 在空气中焙烧氧化可得 CuO 与 SO2,故 CuO 可反复使用(SO2可用于制硫的化合物),因而成本低。沉淀分析法中的几个典型问题 在有些实验中不但要把沉淀分离出来,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2023 沉淀 溶解 平衡 专题 高考 复习
限制150内