2023届新高考化学一轮复习沉淀溶解平衡学案.docx
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1、第4讲沉淀溶解平衡复习目标核心素养1.能认识难溶电解质在水溶液中存在溶解平衡。2能综合运用沉淀的生成和转化原理,分析和解决生产、生活中相关的实际问题。1.认识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)。2能发现和提出有关难溶电解质的溶解平衡的判断问题;能从问题和假设出发,确定探究目的的设计探究方案,进行沉淀转化等实验探究。考点一沉淀溶解平衡及其应用1沉淀溶解平衡(1)概念:在一定温度下,当难溶强电解质溶于水形成饱和溶液,沉淀溶解和生成的速率相等时,即达到溶解平衡状态。(2)沉淀溶解
2、平衡的建立(3)表达式难溶电解质(s) 溶质离子(aq)如AgCl的溶解平衡表达式为AgCl(s) Ag(aq)Cl(aq)。(4)特征2影响因素(1)电解质本身的性质绝对不溶的电解质是没有的。同是难溶电解质,溶解度差别也很大。易溶电解质作溶质时只要是饱和溶液也可存在溶解平衡。(2)反应条件浓度:加水,平衡向溶解方向移动。温度:大多数难溶电解质的溶解平衡是吸热过程,升高温度,多数平衡向溶解方向移动特例Ca(OH)2。同离子效应:向平衡体系中加入含有难溶电解质电离的某离子的电解质,平衡向沉淀方向移动。加入难溶物本身:平衡不移动。(3)实例以AgCl(s) Ag(aq)Cl(aq)H0为例,说明外
3、因对沉淀溶解平衡的影响条件移动方向平衡后c(Ag)平衡后c(Cl)加入AgNO3左增大减小加H2O右不变不变升温右增大增大通入HCl左减小增大加入K2S右减小增大3.沉淀溶解平衡的应用(1)沉淀的生成调节pH法。加入氨水调节pH至78,可除去氯化铵中的杂质氯化铁。反应的离子方程式:Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。加沉淀剂法。以Na2S、H2S等作沉淀剂,使Cu2、Hg2等生成极难溶的硫化物CuS、HgS等沉淀。反应离子方程式如下:Cu2S2=CuS,Cu2H2S=CuS2H,Hg2S2=HgS,Hg2H2S=HgS2H。(2)沉淀的溶解。酸溶解法。如CaCO3沉淀溶于盐酸中,离子方
4、程式为CaCO32H=Ca2CO2H2O。CO2气体的生成和逸出,使CaCO3溶解平衡体系中的CO浓度不断减小,平衡向溶解的方向移动。盐溶液溶解法。如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,离子方程式为Mg(OH)22NH=Mg22NH3H2O。氧化还原溶解法。如不溶于盐酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸。配位溶解法。如AgCl溶于氨水,离子方程式为AgCl2NH3H2O=Ag(NH3)2Cl2H2O。(3)沉淀的转化。实质:沉淀溶解平衡的移动(沉淀的溶解度差别越大,越容易转化)应用。a锅炉除水垢:水垢CaSO4(s)CaCO3(s)Ca2(aq)b自然界中矿物的转化:原生铜的硫化物CuSO4溶液铜蓝(C
5、uS) (1)沉淀达到溶解平衡时,溶液中溶质离子浓度一定相等,且保持不变。()(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中的溶解度。()(4)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。()(5)向Na2SO4溶液中加入过量的BaCl2,溶液,则SO沉淀完全,溶液中只含Ba2、Na和Cl,不含SO。()(6)洗涤沉淀时,洗涤次数越多越好。()题点一沉淀溶解平衡的概念下列有关AgCl沉淀溶解平衡的说法中正确的是()AAgCl沉淀生成和沉淀溶解不断进行,但速率相等BAgCl难溶于水,溶液中没有Ag和ClC升高温度,AgC
6、l沉淀的溶解度减小D在有AgCl沉淀生成的溶液中加入NaCl固体,AgCl沉淀溶解的量不变【解析】沉淀溶解平衡是动态平衡,A项正确;AgCl在水中存在溶解平衡,溶液中有极少量的Ag和Cl,B项错误;通常固体的溶解度随温度的升高而增大(氢氧化钙等除外),C项错误;加入NaCl固体,增大Cl浓度,使AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)的平衡左移,析出氯化银沉淀,因此AgCl沉淀溶解的量减少,D项错误。【答案】A对点训练1某研究性学习小组通过传感器测量一定温度下溶液的电导率(电导率越大,说明溶液的导电能力越强),各物质的电导率数据如下:序号物质CaCO3(固体)H2OCaCO3饱和溶液CaSO4饱
7、和溶液NaCl0001molL1AgNO30001molL1AgCl饱和溶液电导率07373891989113813下列分析不正确的是()A依据数据,CaCO3固体中不存在自由移动的离子B与对比,说明中存在:AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)C将Na2CO3固体加入中,可以生成CaSO4沉淀D等体积混合后过滤,推测滤液的电导率大于13解析:C电导率可反映自由移动离子的浓度大小。碳酸钙为离子化合物,由离子构成,离子间形成离子键,离子不能自由移动,故A正确;与对比,AgCl饱和溶液的电导率为13,说明氯化银饱和溶液中存在自由移动的离子,AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq),故B正确;CaCO
8、3饱和溶液的电导率比CaSO4的小,说明CaCO3的溶解度比CaSO4小的多,应生成CaCO3沉淀,故C错误;等体积、等浓度混合,混合后过滤得到硝酸钠、氯化银的饱和溶液,电导率一定大于13,故D正确。题点二影响沉淀溶解平衡的因素及实验探究(2021北京海淀区模拟)取1 mL 0.1 molL1 AgNO3溶液进行如下实验(实验中所用试剂浓度均为0.1 molL1),下列说法不正确的是()A实验白色沉淀是难溶的AgClB若按顺序实验,能看到白色沉淀C若按顺序实验,能看到黑色沉淀D由实验说明AgI比AgCl更难溶【解析】AgNO3溶液中的Ag和过量的NaCl溶液中的Cl生成AgCl的白色沉淀,离子
9、方程式为AgCl=AgCl,所以沉淀为难溶的AgCl,故A正确;一般来说,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,AgI的溶解度比AgCl小,所以AgI不易转化为AgCl,所以若按顺序实验,看不到白色沉淀,故B错误;2AgCl(s)S2(aq)Ag2S(s)2Cl(aq),Ag2S比AgCl更难溶,溶解度更小,所以若按顺序实验,能看到黑色沉淀,故C正确;一般来说,溶解度小的沉淀转化为溶解度更小的沉淀容易实现,实验的白色沉淀AgCl生成了黄色的AgI沉淀,说明AgI比AgCl更难溶,故D正确。【答案】B母题延伸(1)饱和AgCl溶液和饱和AgI溶液中,Ag浓度相同吗?若向相同浓度的NaCl
10、、KI混合溶液中滴加AgNO3溶液,先产生的沉淀颜色是什么?(2)向黄色沉淀中加入足量NaCl溶液,能否产生白色沉淀?(3)若向0.1 molL1 NaCl溶液中滴加过量AgNO3溶液,再滴入KI溶液产生黄色沉淀,能否说明AgI比AgCl更难溶?提示:(1)不相同,AgCl溶解度较大,Ag浓度较大;向相同浓度的Cl、I溶液中加入Ag,先产生黄色AgI沉淀。(2)Cl浓度很大时,能产生AgCl沉淀。(3)Ag过量,再引入I生成黄色沉淀,不能证明沉淀转化为更难溶的物质。对点训练2(2021长春高三模拟)某兴趣小组进行下列实验:将0.1 molL1 MgCl2溶液和0.5 molL1 NaOH溶液等
11、体积混合得到浊液取少量中浊液,滴加0.1 molL1 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 molL1 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,沉淀溶解下列说法中不正确的是()A将中所得浊液过滤,所得滤液中含少量Mg2B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DNH4Cl溶液中的NH可能是中沉淀溶解的原因解析:CMgCl2溶液与NaOH溶液等体积混合得到Mg(OH)2悬浊液,剩余NaOH,但仍存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2
12、(aq)2OH(aq)。实验中是因为剩余的NaOH能和氯化铁反应生成Fe(OH)3,不能比较Fe(OH)3和Mg(OH)2的溶解能力,故C错误。题点三用溶解平衡解释生产、生活中的实际问题下列化学原理的应用,可以用沉淀溶解平衡原理来解释的是()热纯碱溶液洗涤油污的能力比冷纯碱溶液强误将钡盐BaCl2、Ba(NO3)2当作食盐食用后,常用0.5%的Na2SO4溶液解毒石灰岩(喀斯特地貌)溶洞的形成BaCO3不能作“钡餐”,而BaSO4可以泡沫灭火器灭火原理ABC D【解析】碳酸钠是强碱弱酸盐,因为水解使其溶液呈碱性,加热促进水解,碱能促进油脂水解,所以热纯碱溶液洗涤油污的能力更强,应用了盐类水解原
13、理,不符合题意;钡离子有毒,所以可溶性的钡盐有毒,钡离子和硫酸根离子反应生成不溶于酸和水的硫酸钡,即易溶性的物质向难溶性的物质转化,所以可以用沉淀溶解平衡原理来解释;石灰岩里不溶性的碳酸钙在水和二氧化碳的作用下转化为可溶性的碳酸氢钙,长时间反应,形成溶洞,可以用沉淀溶解平衡原理来解释;碳酸钡能和盐酸反应生成氯化钡、二氧化碳和水,硫酸钡和盐酸不反应,所以碳酸钡不能作“钡餐”而硫酸钡可以,可以用沉淀溶解平衡原理来解释;碳酸氢钠水解使其溶液呈碱性,硫酸铝水解使其溶液呈酸性,氢离子和氢氧根离子反应生成水,则碳酸氢钠和硫酸铝相互促进水解,从而迅速产生二氧化碳,所以可以用盐类水解原理来解释泡沫灭火器灭火的
14、原理,不符合题意。【答案】A对点训练3资源综合利用既符合绿色化学理念,也是经济可持续发展的有效途径。一种难溶的废弃矿渣杂卤石,其主要成分可表示为K2SO4MgSO42CaSO42H2O,已知它在水溶液中存在如下平衡:K2SO4MgSO42CaSO42H2O2K4SOMg22Ca22H2O。为了充分利用钾资源,一种溶浸杂卤石制备K2SO4的工艺流程如图所示: (1)操作的名称是_。(2)用化学平衡移动原理解释Ca(OH)2溶液能溶解出杂卤石中K的原因:_。(3)除杂环节中,为除去Ca2,可先加入_溶液。经搅拌等操作后,过滤,再向滤液中滴加稀H2SO4,调节溶液pH至_(填“酸性”“中性”或“碱性
15、”)。(4)操作的步骤包括(填操作过程):_、过滤、洗涤、干燥。解析:(3)为除去Ca2,可先加入K2CO3溶液,生成碳酸钙沉淀,过滤后再向滤液中滴加稀H2SO4,调节溶液pH至中性,除去过量的碳酸钾。(4)为从溶液中得到溶质,需依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。干燥等步骤。答案:(1)过滤(2)Mg2转化成Mg(OH)2沉淀,SO与Ca2结合转化为CaSO4沉淀,平衡右移,促使杂卤石溶解(3)K2CO3中性(4)蒸发浓缩、冷却结晶考点二溶度积常数及其应用1溶度积Ksp在一定条件下,难溶强电解质达到沉淀溶解平衡时,存在平衡常数,称为溶度积常数,简称溶度积,符号为Ksp。2表达式对于AmB
16、n(s)mAn(aq)nBm(aq),Kspcm(An)cn(Bm)。3溶度积与离子积的关系通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积Q的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解:(1)QKsp,溶液过饱和,有沉淀析出,直至溶液饱和,达到新的平衡。(2)QKsp,溶液饱和,沉淀与溶解处于平衡状态。(3)QKsp,溶液未饱和,无沉淀析出,若加入过量难溶电解质,难溶电解质溶解直至溶液饱和。4Ksp的影响因素(1)自身性质:难溶物质本身的性质,这是主要决定因素。(2)反应条件浓度: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
17、向溶解方向移动,Ksp增大。其他:向平衡体积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。(1)已知:Ksp(Ag2CrO4)Ksp(CuS),所以ZnS沉淀在一定条件下可转化为CuS沉淀C其他条件不变,离子浓度改变时,Ksp不变D难溶电解质的Ksp越小,溶解度越小【解析】对于阴、阳离子的个数比相同即同一类型的难溶电解质,Ksp的数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强即溶解度越大;对于阴、阳离子的个数比不同的难溶电解质,不能直接用Ksp的大小比较它们的溶解能力,必须通过计算进行比较,故D错误。【答案】D对点训练1在25 时,FeS的
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