2023届高考化学鲁科版一轮复习学案-第八章第6课时　难溶电解质的溶解平衡.docx

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1、第6课时难溶电解质的溶解平衡1.认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解与转化。2.了解水溶液中的离子反应与平衡在物质检测、化学反应规律研究、物质转化中的应用。3.能综合运用离子反应、化学平衡原理,分析和解决生产、生活中有关电解质溶液的实际问题。沉淀溶解平衡及应用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,即达到了沉淀溶解平衡状态。(2)建立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),平衡状态v(溶解)KspFe(OH)3。规律: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,但溶解度小的沉淀在

2、一定条件下也能转化为溶解度稍大的沉淀。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+ 用沉淀法除杂不可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杂质离子浓度小于110-5 molL-1时,沉淀已经完全。理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“”)(1)难溶电解质达到沉淀溶解平衡时,保持温度不变,增加难溶电解质的量,平衡向溶解方向移动。()(2)难溶电解质都是弱电解质。()(3)室温下,AgCl在水中的溶解度小于在食盐水中的溶解度。()(4)

3、在白色ZnS沉淀上滴加CuSO4溶液,沉淀变黑,说明CuS比ZnS更难溶于水。()解析:(1)难溶电解质是固体,其浓度可视为常数,增加它的量对平衡无影响。(2)难溶电解质,溶解度小,若溶解部分完全电离,为强电解质,若部分电离,为弱电解质,如BaSO4为强电解质。(3)食盐水中的Cl-抑制AgCl的溶解,溶解度降低。答案:(1)(2)(3)(4)2.想一想(1)CaCO3难溶于稀H2SO4,却能溶于醋酸中,原因是什么?提示:CaCO3(s)Ca2+(aq)+CO32-(aq),Ca2+SO42-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CH3COOHC

4、H3COO-+H+,Ca2+与CH3COO-不产生沉淀,当H+与CO32-结合生成CO2和H2O时,平衡右移。(2)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,原因是什么?提示:用水洗涤AgCl,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡右移,AgCl的质量减小;用稀盐酸洗涤AgCl,稀释的同时HCl电离产生的Cl-会使平衡左移,AgCl减小的质量要小些。 沉淀溶解平衡及影响因素1.25 时,在含有大量PbI2的饱和溶液中存在着平衡PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq),加入KI固体,下列说法正确的是(D)A.

5、溶液中Pb2+和I-的浓度都增大B.PbI2溶解度增大C.沉淀溶解平衡向右移动D.溶液中Pb2+的浓度减小解析:加入KI固体时,溶液中c(I-)增大,使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移动,因此溶液中c(Pb2+)减小,PbI2溶解度减小。2.(2022山西吕梁月考)Ca(OH)2是微溶物,且在水中溶解度随温度升高而减小,一定温度下,把一定量的Ca(OH)2放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡:Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)。下列有关该悬浊液的说法中正确的是(D)A.向该悬浊液中再加入一定量的CaO,恢复原温度,溶液的总质量不变B.该溶液中:2c(Ca2+)=c(OH-)C.向该

6、悬浊液中加少量水稀释,n(Ca2+)n2(OH-)保持不变D.Ca(OH)2固体溶解是放热过程解析:加少量生石灰,发生反应CaO+H2OCa(OH)2,消耗水,且有溶质析出,则溶液的总质量减小,故A错误;该溶液为饱和的Ca(OH)2溶液,所以根据电荷守恒,则有2c(Ca2+)+c(H+)=c(OH-),故B错误;加少量水稀释过程中Ca(OH)2会溶解,Ca2+、OH-的物质的量增加,n(Ca2+)n2(OH-)应增大,故C错误;根据题意可知,温度升高,Ca(OH)2溶解度减小,则Ca(OH)2固体溶解为放热过程,故D正确。 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

7、的浸出液中,含有Fe3+、Fe2+、Cu2+、Cl-等杂质,这些杂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+时,会引入K+、Mn2+等新的杂质,这些离子在后续反应中难以除去,影响生

8、产,生产中应该使用H2O2溶液氧化Fe2+,然后加入ZnO或ZnCO3调节溶液的pH,使Fe3+等离子水解形成沉淀,故选A。4.(2021河南三门峡模拟)实验:0.1 molL-1 AgNO3溶液和0.1 molL-1 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;向滤液b中滴加0.1 molL-1KI溶液,出现浑浊;向沉淀c中滴加0.1 molL-1 KI溶液,沉淀变为黄色。下列分析不正确的是(B)A.浊液a中存在沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)B.滤液b中不含有Ag+C.中颜色变化说明AgCl转化为AgID.实验可以证明AgI比AgCl更难溶解析:

9、浊液a中含有AgCl,存在沉淀溶解平衡,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),故A正确;滤液b为AgCl的饱和溶液,也存在沉淀溶解平衡,即存在Ag+,故B不正确;向AgCl中滴加0.1 molL-1 KI溶液,白色AgCl沉淀变为黄色AgI沉淀,实验可以证明AgI比AgCl更难溶,故C、D正确。溶度积及应用1.溶度积和离子积以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)为例。项目溶度积离子积概念沉淀溶解平衡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-),式中的浓度为平衡浓度Qc(AmBn)=cm(An+)cn(Bm-),式中

10、的浓度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2.Ksp的意义Ksp可以反映难溶电解质在水中的溶解能力。当化学式所表示的组成中阴、阳离子个数比相同时,Ksp越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强,一般溶解度也越大;但阴、阳离子个数比不相同时,Ksp大的难溶电解质的溶解度不一定大。3.Ksp的影响因素(1)内因:难溶电解质本身的性质。(2)外因理解辨析1.判一判(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)Ksp只受温度影响,温度升高,Ksp增大。()(3)常温下,向Mg(OH)2饱

11、和溶液中加入NaOH固体,Mg(OH)2的Ksp不变。()(4)25 时,Ksp(Ag2CrO4)Ksp(AgCl),则溶解度:Ag2CrO4Ksp,故有AgAc沉淀生成。(2)取5 mL 0.002 molL-1 BaCl2溶液与等体积的0.02 molL-1 Na2SO4溶液混合,是否有沉淀产生?若有,判断Ba2+是否沉淀完全。(该温度下BaSO4的Ksp=1.110-10)提示:有,Qc=c(Ba2+)c(SO42-)=110-5Ksp,故有沉淀生成。是,两种溶液混合之后,SO42-浓度变为910-3 molL-1,根据Ksp=c(Ba2+)c(SO42-),计算得c(Ba2+)110-

12、5 molL-1,故可认为Ba2+已经沉淀完全。 溶度积的理解与应用1.(2021广东梅州期末)25 时,Ksp(CuS)=1.010-36,Ksp(FeS)=6.310-18,下列说法错误的是(C)A.CuS在水中的沉淀溶解平衡可表示为CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)B.25 时,饱和CuS溶液中Cu2+的浓度为1.010-18 molL-1C.因为H2SO4是强酸,所以反应CuSO4+H2SCuS+H2SO4不能发生D.除去某溶液中的Cu2+,可加入FeS作沉淀剂,反应的离子方程式为FeS+Cu2+CuS+Fe2+解析:CuS为难溶物,存在沉淀溶解平衡,CuS(s)Cu2+(a

13、q)+S2-(aq),故A正确;25 时,Ksp(CuS)=c(Cu2+)c(S2-)=1.010-36,饱和CuS溶液中c(Cu2+)=c(S2-),则c(Cu2+)=1.010-36 molL-1=1.010-18 molL-1,故B正确;生成的CuS难溶于稀H2SO4,则反应CuSO4+H2SCuS+H2SO4能发生,故C错误;由Ksp(FeS)=6.310-18,Ksp(CuS)=1.310-36可知,CuS更难溶,则除去某溶液中的Cu2+,可以选用FeS作沉淀剂,故D正确。2.(2021山西运城期末)298 K下,一些银盐的溶度积如下表。化学式Ag2SO4Ag2SAgClAgBrAg

14、IKsp1.210-56.710-501.810-105.010-138.910-17下列说法中,错误的是(A)A.将AgCl与AgBr的饱和溶液等体积混合,再加入足量的浓AgNO3溶液,析出的AgCl沉淀的物质的量少于AgBr沉淀的B.向饱和AgCl溶液中加入0.1 mol/L Na2S溶液后,有黑色沉淀生成C.常温下,饱和卤化银溶液中c(Ag+)大小顺序为AgIAgBrc(Br-),则将AgCl、AgBr两饱和溶液混合,n(Cl-)n(Br-),当加入足量的浓AgNO3溶液时,生成更多的AgCl沉淀,故A错误;Ag2S的溶度积远小于AgCl的,Ag2S难溶于水,在AgCl的饱和溶液中加入N

15、a2S,可发生沉淀转化生成黑色的Ag2S沉淀,故B正确;卤化银均为结构相似的难溶性盐,饱和卤化银溶液中,Ksp越大,对应的c(Ag+)越大,由表格中的数据可知AgCl、AgBr、AgI的Ksp依次减小,则c(Ag+)大小顺序为AgIAgBrAgCl,故C正确;将0.02 mol/L AgNO3溶液与0.02 mol/L Na2SO4溶液等体积混合后,Qc(Ag2SO4)=c2(Ag+)c(SO42-)=110-65。要使Cu2+浓度降至0.2molL-11 000=210-4 molL-1,c(OH-)=210-20210-4 molL-1=10-8molL-1,c(H+)=10-1410-8

16、 molL-1=10-6 molL-1,此时溶液的pH=6。答案:(1)1.810-55.910-3(2)4.710-7(3)561.(2020全国卷,9)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响,其原理如图所示。下列叙述错误的是(C)A.海水酸化能引起HCO3-浓度增大、CO32- 浓度减小B.海水酸化能促进CaCO3的溶解,导致珊瑚礁减少C.CO2能引起海水酸化,其原理为HCO3-H+CO32-D.使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境解析:根据图示可知CO2的过量排放,能导致海水中CO2+H2OH2CO3H+HCO3-平衡右移;H+又能与珊瑚礁溶解生成的CO32-结合生

17、成HCO3-,促使CaCO3Ca2+CO32-平衡右移,从而使珊瑚礁减少。结合上述分析可知海水酸化,海水中H+和HCO3-的浓度均增大,使海水中CO32-的浓度减小,A项正确;H+可结合珊瑚礁溶解产生的CO32-,故能促进CaCO3的溶解,使珊瑚礁减少,B项正确;CO2引起海水酸化的原理为CO2+H2OH2CO3H+HCO3-,C项错误;使用太阳能、氢能等新能源,能有效减少CO2的排放,利于改善珊瑚的生存环境,D项正确。2.(2021全国乙卷,13)HA是一元弱酸,难溶盐MA的饱和溶液中c(M+)随 c(H+)而变化,M+不发生水解。实验发现,298 K时 c2(M+)c(H+)为线性关系,如

18、图中实线所示。下列叙述错误的是(C)A.溶液pH=4时,c(M+)3.010-4 molL-1B.MA的溶度积Ksp(MA)=5.010-8C.溶液pH=7时,c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)D.HA的电离常数Ka(HA)2.010-4解析:HA为弱酸,电离方程式为HAH+A-,电离常数Ka=c(H+)c(A-)c(HA);MA是难溶电解质,存在MA(s)M+(aq)+A-(aq),溶度积Ksp(MA)=c(M+)c(A-)。当溶液pH=4时(图示),c(H+)=10-4 molL-1,此时c2(M+)=7.510-8(molL-1)2,所以c(M+)c(A-),pH7,当pH

19、=7时,根据电荷守恒,c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)中还缺少一种调节pH的强酸阴离子,故C项错误;由物料守恒c(M+)=c(A-)+c(HA),当c(A-)=c(HA)时,c(M+)=2c(A-),c2(M+)=c(M+)2c(A-)=2Ksp(MA)=1010-8 mol2L-2,由图可知当c2(M+)=1010-8 mol2L-2时,c(H+)=2010-5 molL-1,故HA的Ka(HA)=c(H+)=2.010-4,故D项正确。3.(2021全国甲卷,12)已知相同温度下,Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)。某温度下,饱和溶液中-lgc(SO42-)、-lgc

20、(CO32-)与-lgc(Ba2+)的关系如图所示。下列说法正确的是(B)A.曲线代表BaCO3的沉淀溶解曲线B.该温度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值为1.010-10C.加适量BaCl2固体可使溶液由a点变到b点D.c(Ba2+)=10-5.1时两溶液中c(SO42-)c(CO32-)=10y2-y1解析:Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3),当-lg c(Ba2+)=5.1,即c(Ba2+)=10-5.1时,y1d点,即c点对应的Ksp要大些,根据Ksp的大小可知,曲线代表BaCO3的沉淀溶解曲线,曲线代表BaSO4的沉淀溶解曲线,A错误;曲线,当-lg c(Ba2+)=4.0时

21、,-lgc(SO42-)=6.0,则c(Ba2+)=1.010-4、c(SO42-)=1.010-6,所以Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)c(SO42-)=1.010-10,B正确;加入适量BaCl2固体后,由于c(Ba2+)增大,所以BaCO3(s)Ba2+(aq)+CO32-(aq)平衡逆向移动,c(CO32-)减小,所以溶液应该由b点变到a点,C错误;由题图中数据可知,c(Ba2+)=10-5.1时,c(SO42-)c(CO32-)=10-y210-y1=10y1-y2,D错误。4.(2019全国卷,12)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

22、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(B)A.图中a和b分别为T1、T2温度下CdS在水中的溶解度B.图中各点对应的Ksp的关系为:Ksp(m)=Ksp(n)Ksp(p)T1,温度降低时,q点对应饱和溶液的溶解度下降,溶液中的c(Cd2+)与c(S2-)同时减小,会沿qp线向p方向移动,D项正确。题号知识易中难沉淀溶解平衡及影响因素2溶度积及应用35,68有关溶度积的计算1,4溶度积图像79一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.(2021江西南昌期末)室温下,已知Ksp(BaSO4)=1.010-10, Ksp(BaCO3)=5.010-9。下列说法中正

23、确的是(C)A.在含有BaSO4固体的溶液中,一定有c(Ba2+)=c(SO42-)B.向只含有BaSO4的悬浊液中加入少量水,溶液中c(Ba2+)增大C.若向BaSO4悬浊液中逐渐加入Na2CO3固体至c(CO32-)=5.010-4 mol/L时,BaSO4开始向BaCO3沉淀转化D.往Na2CO3和Na2SO4的混合溶液中加入BaCl2溶液,当生成BaCO3沉淀时,c(CO32-)c(SO42-)=0.02解析:在含有BaSO4固体的溶液中,不一定有c(Ba2+)=c(SO42-),例如将硫酸钡加到1 mol/L的稀硫酸中,c(Ba2+)Ksp(CuS), A项正确;该反应达平衡时c(M

24、n2+)、c(Cu2+)保持不变,但不一定相等,B项错误;往平衡体系中加入少量CuSO4固体后,平衡向正反应方向移动,c(Mn2+)变大,C项正确;该反应的平衡常数K=c(Mn2+)c(Cu2+)=c(Mn2+)c(S2-)c(Cu2+)c(S2-) =Ksp(MnS)Ksp(CuS),D项正确。4.已知:25 时,CaCO3的Ksp=3.410-9,现将浓度为210-4 molL-1的Na2CO3溶液与某浓度CaCl2溶液等体积混合,若要产生沉淀,则所用CaCl2溶液的浓度应大于(B)A.3.410-2 molL-1B.6.810-5 molL-1C.3.410-5 molL-1D.1.71

25、0-5 molL-1解析:Na2CO3溶液的浓度为210-4 molL-1,与某浓度CaCl2溶液等体积混合后溶液中c(CO32-)=110-4 molL-1,c(CO32-)c混(Ca2+)Ksp时,会产生沉淀,得c混(Ca2+)3.410-9110-4 molL-1=3.410-5 molL-1,故原CaCl2溶液的浓度应大于23.410-5molL-1=6.810-5 molL-1,故B正确。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)5.硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料,也可用作印染媒染剂,医药上用于作催吐剂。已知25 时,KspZn(OH)2=1.010-17,Ksp(Ag2SO4

26、)=1.210-5,则下列说法正确的是(D)A.在水中加入少量ZnSO4固体时,水的电离平衡向正反应方向移动,Kw增大B.在ZnSO4溶液中各离子的浓度关系为c(Zn2+)+c(H+)=c(OH-)+c(SO42-)C.在0.5 L 0.10 molL-1的ZnSO4溶液中加入等体积的0.02 molL-1的AgNO3溶液,即可生成Ag2SO4沉淀D.常温下,要除去0.20 molL-1 ZnSO4溶液中的Zn2+,要调节pH8解析:温度不变,水的离子积常数Kw不变,A错误;根据电荷守恒,在ZnSO4溶液中各离子的浓度关系为2c(Zn2+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO42-),且由于

27、Zn2+水解,使得c(Zn2+)c(SO42-),B错误;在0.5 L 0.10 molL-1的ZnSO4溶液中加入等体积的0.02 molL-1的AgNO3溶液后,c(SO42-)=0.05 molL-1,c(Ag+)=0.01 molL-1,Qc=c2(Ag+)c(SO42-)=510-68,D正确。6.一种测定水样中溴离子浓度的实验步骤如下:向锥形瓶中加入处理后的水样25.00 mL,再加入几滴NH4Fe(SO4)2溶液;加入V1 mL c1 molL-1AgNO3溶液(过量),充分摇匀;用c2 molL-1KSCN标准溶液进行滴定,至终点时消耗标准溶液V2 mL。已知:Ksp(AgBr

28、)=7.710-13,Ag+SCN-AgSCN(白色),Ksp(AgSCN)= 110-12下列说法不正确的是(B)A.滴定终点时,溶液变为红色B.该滴定法需在碱性条件下进行C.AgBr(s)+SCN-(aq)AgSCN(s)+Br-(aq)的平衡常数K=0.77D.该水样中c(Br-)=c1V1-c2V225.00 molL-1解析:滴定终点时,SCN-与Fe3+反应,使溶液变为红色,A项正确;在碱性条件下,Fe3+生成氢氧化铁沉淀,B项不正确;K=c(Br-)c(SCN-)=Ksp(AgBr)Ksp(AgSCN)= 7.710-13110-12=0.77,C项正确;达到滴定终点时,n(SC

29、N-)+n(Br-)=n(Ag+), n(Br-)=c1V110-3 mol-c2V210-3 mol,c(Br-)=c1V110-3-c2V210-325.0010-3 molL-1=c1V1-c2V225.00 molL-1,D项正确。7.已知298 K时,Ksp(NiS)=1.010-21,Ksp(NiCO3)=1.010-7;pNi=-lg c(Ni2+),pB=-lg c(S2-)或-lg c(CO32-)。在含物质的量浓度相同的Na2S和Na2CO3的混合溶液中滴加Ni(NO3)2溶液产生两种沉淀(温度升高,NiS、NiCO3的Ksp均增大),298 K时,溶液中阳离子、阴离子浓度

30、的负对数关系如图所示。下列说法错误的是(BC)A.常温下NiCO3的溶解度大于NiS的溶解度B.向d点溶液中加入对应阴离子的钠盐,b点向d点移动C.对于曲线,加热b点溶液(忽略水的蒸发),b点向c点方向移动D.m为3.5且曲线对应的阴离子是CO32-解析:298 K时,Ksp(NiS)=1.010-21,Ksp(NiCO3)=1.010-7,NiS、NiCO3属于同种类型,常温下NiCO3的溶解度大于NiS的溶解度,A项正确;Ksp(NiS)Ksp(NiCO3),则曲线代表NiS,曲线代表NiCO3,在d点溶液中存在沉淀溶解平衡,NiS(s)Ni2+(aq)+S2-(aq),加入Na2S,S2

31、-浓度增大,平衡逆向移动,Ni2+浓度减小,d点向b点移动,B项错误;对于曲线,加热b点溶液,NiS的溶解度增大,S2-和Ni2+的浓度均增大,b点向a点方向移动,C项错误;曲线代表NiCO3,a点溶液中c(Ni2+)= c(CO32-),Ksp(NiCO3)=c(Ni2+)c(CO32-)=1.010-7,c(Ni2+)=c(CO32-)=1.010-3.5 molL-1,m=3.5,且对应的阴离子是CO32-,D项正确。三、非选择题8.从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图。回答下列问题。(1)先加入氨水调节pH=3,过滤,滤渣主要成分是;再向滤液中加入氨水调节pH=6,滤液中Sc3+的浓度为。(已知:KspMn(OH)2=1.910-13,KspFe(OH)3=2.610-39,KspSc(OH)3 =9.010-31)(2)用草酸“沉钪”。25 时pH=2的草酸溶液中c(C2O42-)c(H2C2O4)=(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式: 。已知Ka1(H2C2O4)=5.910-2,Ka2(H2