2019年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題8.4 難溶電解質(zhì)的溶解平衡（講）.doc

專題8.4 難溶電解質(zhì)的溶解平衡 1、了解沉淀平衡的定義及影響因素。2、掌握沉淀的溶解和轉(zhuǎn)化條件及應(yīng)用。3、了解溶度積的含義及其表達(dá)式，能進(jìn)行相關(guān)的計算。 一、沉淀溶解平衡的本質(zhì)1、難溶電解質(zhì)的溶解平衡（1）固體物質(zhì)的溶解性不同物質(zhì)在水中的溶解度不同，有的很大，有的很小，但無論大小，都有一定的溶解度。在20時，物質(zhì)的溶解度與溶解性的關(guān)系如下： （2）沉淀溶解平衡的概念在一定溫度下，當(dāng)難溶強(qiáng)電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液，沉淀與溶解的速度相等時，便達(dá)到固體難溶電解質(zhì)與溶液中離子間的平衡狀態(tài)。例如： BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO (aq)（3）溶解平衡的建立固體溶質(zhì)溶液中的溶質(zhì) v溶解>v沉淀，固體溶解v溶解v沉淀，溶解平衡v溶解<v沉淀，析出沉淀（4）溶解平衡的特點(diǎn)同其他化學(xué)平衡：逆、等、定、動、變(適用平衡移動原理) （5）沉淀溶解平衡表達(dá)式AgCl在水溶液中的電離方程式為AgCl=AgCl。AgCl的溶解平衡方程式為AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)。2、溶度積（1）定義在一定溫度下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液中，離子濃度冪的乘積。（2）表達(dá)式：對于沉淀溶解平衡：MmNn(s)mMn(aq)nNm(aq)，Kspcm(Mn)cn(Nm)。（3）意義：反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。（4）影響因素：在一定的溫度下，它是一個常數(shù)，只受溫度影響，不受溶液中物質(zhì)濃度的影響。3、溶度積規(guī)則（1）離子積(Qc)：難溶電解質(zhì)溶液中離子濃度冪的乘積，如Mg(OH)2溶液中Qcc(Mg2)c2(OH)。（2）溶度積和離子積以AmBn(s) mAn(aq)nBm(aq)為例：溶度積離子積概念沉淀溶解的平衡常數(shù)溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積符號KspQc表達(dá)式Ksp(AmBn)cm(An)cn(Bm)，式中的濃度都是平衡濃度Qc(AmBn)cm(An)cn(Bm)，式中的濃度都是任意濃度應(yīng)用判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解（3）溶度積規(guī)則：Qc<Ksp溶液不飽和，無沉淀析出。QcKsp溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。Qc>Ksp溶液過飽和，有沉淀析出?！咎貏e提醒】對沉淀溶解平衡的深度解讀（1）難溶電解質(zhì)不一定是弱電解質(zhì)，如BaSO4、AgCl等都是強(qiáng)電解質(zhì)。（2）Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與沉淀的量無關(guān)。（3）只有組成相似的物質(zhì)(如AgCl與AgI、CaCO3與BaCO3)，才能用Ksp的相對大小來判斷物質(zhì)溶解度的相對大小。（4）Ksp小的難溶電解質(zhì)也能向Ksp大的難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化，需看溶液中生成沉淀的離子濃度的大小。（5）用沉淀法除雜不可能將雜質(zhì)離子全部通過沉淀除去。一般認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1105molL1時，沉淀已經(jīng)完全?！镜湫屠}1】【黑龍江齊齊哈爾八中2018屆12月月考】下列有關(guān)AgCl沉淀的溶解平衡狀態(tài)的說法中，正確的是 （ ）A 升高溫度，AgCl的溶解度不變B AgCl難溶于水，溶液中沒有Ag和ClC AgCl沉淀的生成和溶解不斷進(jìn)行，但速率相等D 向AgCl沉淀的溶解平衡體系中加入NaCl固體，AgCl的溶解度不變【答案】C 【點(diǎn)評】本題主要考查了沉淀溶解平衡及其影響因素，明確溶解平衡及其影響因素為解答關(guān)鍵，注意掌握溶解平衡的實質(zhì)，速率相等但不等于0，為動態(tài)平衡?！具w移訓(xùn)練1】【江西上饒縣中學(xué)2018屆期末】下列說法正確的是 （ ）A 在一定溫度下的飽和AgCl水溶液中，Ag與Cl的濃度乘積是一個常數(shù)B 已知AgCl的Ksp=1.81010，則在任何含AgCl固體的溶液中，c(Ag)=c(Cl)，且Ag與Cl濃度的乘積等于1.81010mol2L2C Ksp數(shù)值越大的難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)D 難溶電解質(zhì)的溶解度很小，故外界條件改變，對它的溶解度沒有影響【答案】A 二、影響沉淀溶解平衡的因素1、內(nèi)因難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)，這是決定因素。溶度積(Ksp)反映難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。對同類型的電解質(zhì)而言，Ksp數(shù)值越大，電解質(zhì)在水中溶解度越大；Ksp數(shù)值越小，難溶電解質(zhì)的溶解度也越小。2、外因（1）濃度：加水稀釋，沉淀溶解平衡向溶解的方向移動，但Ksp不變。（2）溫度：多數(shù)難溶電解質(zhì)的溶解過程是吸熱的，所以升高溫度，沉淀溶解平衡向溶解的方向移動，同時Ksp變大。（3）同離子效應(yīng)：向沉淀溶解平衡體系中，加入相同的離子，使平衡向沉淀方向移動，但Ksp不變。（4）其他：向沉淀溶解平衡體系中，加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶或氣體的離子，使平衡向溶解的方向移動，Ksp不變。如AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq) H>0：外界條件的變化移動方向c(Ag)變化c(Cl)變化原因分析升高溫度正向增大增大AgCl的溶解度隨溫度升高而增大降低溫度逆向減小減小加入NaCl固體逆向減小增大增大了Cl的濃度加入AgNO3固體逆向增大減小增大了Ag的濃度加入NaBr固體正向減小增大相同溫度時，AgBr的溶解度比AgCl的溶解度小加入NaI固體正向減小增大相同溫度時，AgI的溶解度比AgCl的溶解度小加入Na2S固體正向減小增大相同溫度時，Ag2S的溶解度比AgCl的溶解度小通入NH3正向減小增大Ag(NH3)2的穩(wěn)定性強(qiáng) 【典型例題2】【廣東惠州市2018屆期末】對某難溶電解質(zhì)AnBm的飽和溶液中，下列說法正確的是 （ ）A 加同溫度的水，其溶度積減小、溶解度增大B 升高溫度，它的溶解度和溶度積都增大C 飽和溶液中c（Am+）=c（Bn）D 加同溫度的水，其溶度積、溶解度均不變【答案】D 【點(diǎn)評】沉淀溶解平衡也屬于動態(tài)平衡，遵循勒夏特列原理，運(yùn)用平衡移動原理也可解釋相關(guān)問題。受溫度和離子濃度的變化的影響。【遷移訓(xùn)練2】【吉林白城一中2019屆上學(xué)期第一次月考】已知懸濁液中存在平衡：Ca（OH）2（s）Ca2+（aq）+2OH-（aq）H<0，下列有關(guān)該平衡體系的說法正確的是 （ ）升高溫度，平衡逆向移動 溫度一定時，溶液中c（Ca2+）c2（OH-）為定值向溶液中加入少量碳酸鈉粉末能增大c（Ca2+）恒溫下，向飽和溶液中加入CaO，溶液的pH升高給溶液加熱，溶液的pH升高向溶液中加入少量NaOH固體，Ca（OH）2 固體質(zhì)量不變。向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固體質(zhì)量增加A B C D 【答案】A 三、沉淀溶解平衡的應(yīng)用1、沉淀的生成（1）原理：若Qc大于Ksp，難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡向左移動，就會生成沉淀。在工業(yè)生產(chǎn)、科研、廢水處理等領(lǐng)域中，常利用生成沉淀來達(dá)到分離或除去某些離子的目的。（2）常見的方法有：調(diào)節(jié)溶液的pH法：使雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀。如除去CuCl2溶液中的雜質(zhì)FeCl3，可以向溶液中加入CuO，調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3形成Fe(OH)3沉淀而除去。離子方程式為Fe33H2OFe(OH)33H，CuO2H=Cu2H2O。加沉淀劑法：如以Na2S、H2S等作沉淀劑，使金屬離子如Cu2、Hg2等生成極難溶的硫化物CuS、HgS等，也是分離、除雜常用的方法。反應(yīng)的離子方程式為Cu2S2=CuS，Cu2H2S=CuS2H；Hg2S2=HgS，Hg2H2S=HgS2H。特別提醒為使沉淀更完全，所選用沉淀劑的原則是：使生成沉淀的反應(yīng)進(jìn)行得越完全越好(所沉淀離子形成沉淀的Ksp盡可能的小，即沉淀溶解度越小越好)。不能影響其他離子的存在，由沉淀劑引入溶液的雜質(zhì)離子要便于除去或不引入新的雜質(zhì)。 2、沉淀的溶解（1）原理：當(dāng)Qc小于Ksp，使難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡向右移動，沉淀就會溶解。根據(jù)平衡移動，對于在水中難溶的電解質(zhì)，如果能設(shè)法不斷地移去溶解平衡體系中的相應(yīng)離子，使平衡向沉淀溶解的方向移動，就可以使沉淀溶解。（2）方法：酸堿溶解法：如難溶于水的CaCO3溶于鹽酸中。離子方程式為CaCO32H=Ca2CO2H2O。堿溶法：如用NaOH溶液溶解Al(OH)3，化學(xué)方程式為NaOHAl(OH)3=NaAlO22H2O。鹽溶法：如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，離子方程式為Mg(OH)22NH=Mg22NH3H2O。發(fā)生氧化還原反應(yīng)使沉淀溶解：有些金屬硫化物(CuS、HgS等)不溶于非氧化性酸，只能溶于氧化性酸，通過減小c(S2)而達(dá)到沉淀溶解的目的。如CuS溶于硝酸中，HgS溶解度更小，只能用王水使其溶解。3CuS8HNO3(稀)=3Cu(NO3)23S2NO4H2O。生成配合物使沉淀溶解：向沉淀體系中加入適當(dāng)配合劑，使溶液中的某些離子生成穩(wěn)定的配合物，減小其濃度，從而使沉淀溶解。如AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)、Ag+2NH3(加氨水)Ag(NH3)2+，此法對用酸堿法不能溶解的難溶電解質(zhì)尤其具有重要意義。3、沉淀的轉(zhuǎn)化實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動。特征A一般說來，溶解能力相對較強(qiáng)的物質(zhì)易轉(zhuǎn)化為溶解能力相對較弱的物質(zhì)。B沉淀的溶解能力差別越大，越容易轉(zhuǎn)化。例如：AgNO3AgCl(白色沉淀) AgBr (淺黃色沉淀) AgI(黃色沉淀) Ag2S (黑色沉淀)。沉淀轉(zhuǎn)化的應(yīng)用 A鋇化合物的制備重晶石(主要成分是BaSO4)是制備鋇化合物的重要原料，但BaSO4不溶于酸，若用飽和Na2CO3溶液處理即可轉(zhuǎn)化為易溶于酸的BaCO3?？偡磻?yīng)的離子方程式為BaSO4+COBaCO3+SO。雖然BaSO4比BaCO3更難溶于水，但在CO濃度較大的溶液中，BaSO4溶解在水中的Ba2+能與CO結(jié)合形成BaCO3沉淀。轉(zhuǎn)化過程是用飽和Na2CO3溶液處理BaSO4沉淀，待達(dá)到平衡后，移走上層溶液；再加入飽和Na2CO3溶液，重復(fù)處理多次，使絕大部分BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3；最后加入鹽酸，Ba2+即轉(zhuǎn)入到溶液中。B鍋爐除水垢水垢中含有的CaSO4難溶于酸，可先用Na2CO3溶液處理，使其轉(zhuǎn)化為疏松的、易溶于酸的CaCO3，而后用酸溶解除去。反應(yīng)的方程式為CaSO4Na2CO3=CaCO3Na2SO4，CaCO32H=Ca2CO2H2O。C解釋自然現(xiàn)象：在自然界中也存在溶解度小的礦物向溶解度更小的礦物轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。如各種原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后可變成CuSO4溶液，并向地下深層滲透，當(dāng)與深層的閃鋅礦(ZnS)和方鉛礦(PbS) 接觸后，便慢慢轉(zhuǎn)化為銅藍(lán)(CuS)。其反應(yīng)的方程式為CuSO4ZnSuSZnSO4。特別提醒沉淀溶解平衡與弱電解質(zhì)電離平衡的區(qū)別:（1）從物質(zhì)類別看，難溶電解質(zhì)可以是強(qiáng)電解質(zhì)，也可以是弱電解質(zhì)如BaSO4是強(qiáng)電解質(zhì)，而Al(OH)3是弱電解質(zhì)，而難電離物質(zhì)只能是弱電解質(zhì)。（2）從變化的過程來看，沉淀溶解平衡是指已溶解的溶質(zhì)與未溶解的溶質(zhì)之間形成沉淀與溶解的平衡狀態(tài)；而電離平衡則是指已經(jīng)溶解在溶液中的弱電解質(zhì)分子與離子之間的轉(zhuǎn)化達(dá)到平衡狀態(tài)?！镜湫屠}3】【寧夏銀川一中2018屆高三一?！砍叵拢N難溶電解質(zhì)的溶度積如下表。物質(zhì)Ag2CrO4AgClAgBrKsp1.010-121.810-107.710-13下列說法正確的是 （ ）A 向飽和AgCl溶液中通入少量HCl氣體，溶液中c(Ag+)不變B 濃度均為110-6 molL1的AgNO3、HBr溶液等體積混合后會生成AgBr沉淀C 常溫下，以0.01 molL1 AgNO3溶液滴定20mL0.01molL1KCl和0.01molL1K2CrO4的混合溶液，CrO42-先沉淀D 常溫下,Ag2CrO4（s）+2Cl-（aq）2AgCl（s）+CrO42-（aq）的平衡常數(shù)K=3.1107【答案】D 【點(diǎn)評】本題考查沉淀溶解平衡的移動、溶度積的計算。注意形成沉淀的必要條件是：離子積大于指定溫度下的溶度積。注意沉淀轉(zhuǎn)化為溶解度更小的物質(zhì)容易發(fā)生比較不同類型的難溶物的溶解度大小，必須通過計算溶解度比較，不能通過溶度積直接比較，比較同類型的難溶物的溶解度大小，可通過溶度積直接比較溶解度大小。【遷移訓(xùn)練3】【安徽蚌埠2018屆高三上學(xué)期第一次質(zhì)檢】已知PbS、CuS、HgS的溶度積分別為9.010-29、1.3 10-36、410-53。下列說法正確的是 （ ）A 硫化鈉可作處理廢水中含上述金屬離子的沉淀劑B 在硫化銅懸濁液中滴幾滴硝酸鉛溶液，會生成硫化鉛C 在含Pb2+、Cu2+、Hg2+的溶液中滴加硫化鈉溶液,當(dāng)溶液中c(S2-)=0.001mol/L時三種金屬離子不能都完全沉淀D 向含Pb2+、Cu2+、Hg2+的濃度均為0.010mol/L的溶液中通入硫化氫氣體，產(chǎn)生沉淀的順序依次為PbS、CuS、HgS【答案】A【解析】CuS、PbS、HgS為相同類型的難溶物，可以直接根據(jù)它們的溶度積判斷溶解度大小，由CuS、PbS、HgS的溶度積可以知道，溶解度由大到小的順序為HgS、CuS、PbS。硫化鈉能夠與Pb2+、Cu2+、Hg2+離子反應(yīng)生成難溶物CuS、PbS、HgS，所以硫化鈉是處理廢水中含上述金屬離子的沉淀劑，A正確；在硫化銅懸濁液中滴幾滴硝酸鉛溶液，因為硫化銅的溶度積小于硫化鉛，所以硫化銅不能轉(zhuǎn)化硫化鉛，B錯誤； 在含Pb2+、Cu2+、Hg2+的溶液中滴加硫化鈉溶液，當(dāng)時，各離子濃度分別為c(Hg2+)=6.410-20mol/L、c(Cu2+)=1.310-33mol/L、c(Pb2+)=910-26mol/L，三種金屬離子濃度都小于，所以、離子都完全沉淀，C錯誤；CuS、PbS、HgS為相同類型的難溶物，可通過它們的溶度積直接判斷溶解度大小，根據(jù)題干信息可以知道，溶解度最小的、最難溶的為HgS，溶度積最大、最后生成沉淀的為PbS，所以產(chǎn)生沉淀的順序依次為HgS、 CuS、PbS，D錯誤；正確選項A。 考點(diǎn)一：溶度積的計算及應(yīng)用1、溶度積和離子積以AmBn(s)mAn(aq)nBm(aq)為例：溶度積離子積概念沉淀溶解的平衡常數(shù)溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積符號KspQc表達(dá)式Ksp(AmBn)cm(An)cn(Bm)，式中的濃度都是平衡濃度Qc(AmBn)cm(An)cn(Bm)，式中的濃度是任意濃度應(yīng)用判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解Qc>Ksp：溶液過飽和，有沉淀析出QcKsp：溶液飽和，處于平衡狀態(tài)Qc<Ksp：溶液未飽和，無沉淀析出 2、溶度積Ksp的計算（1）已知溶度積求溶液中的某種離子的濃度，如Kspa的飽和AgCl溶液中c(Ag) molL1。（2）已知溶度積、溶液中某離子的濃度，求溶液中的另一種離子的濃度，如某溫度下AgCl的Kspa，在0.1 molL1的NaCl溶液中加入過量的AgCl固體，達(dá)到平衡后c(Ag)10a molL1。（3）計算反應(yīng)的平衡常數(shù)，如對于反應(yīng)Cu2(aq)MnS(s)CuS(s)Mn2，Ksp(MnS)c(Mn2)c(S2)，Ksp(CuS)c(Cu2)c(S2)，而平衡常數(shù)K。3、沉淀溶解平衡圖像題的解題策略（1）溶解平衡曲線類似于溶解度曲線，曲線上任一點(diǎn)都表示飽和溶液，曲線上方的任一點(diǎn)均表示過飽和，此時有沉淀析出，曲線下方的任一點(diǎn)，均表示不飽和。（2）從圖像中找到數(shù)據(jù)，根據(jù)Ksp公式計算得出Ksp的值。（3）比較溶液的Qc與Ksp的大小，判斷溶液中有無沉淀析出。（4）涉及Qc的計算時，所代入的離子濃度一定是混合溶液中的離子濃度，因此計算離子濃度時，所代入的溶液體積也必須是混合液的體積。【典型例題4】【2018年10月21日 每日一題】已知:298 K時，物質(zhì)的溶度積如表所示?；瘜W(xué)式CH3COOAgAgClAg2CrO4Ag2SKsp2.310-31.5610-101.1210-126.710-15下列說法正確的是 （ ）A 298 K時，將0.001 molL-1的AgNO3溶液逐滴滴入0.001 molL-1的KCl和0.001 molL-1的K2CrO4的混合液中，則先產(chǎn)生Ag2CrO4沉淀B 298 K時，向2.010-4 molL-1的K2CrO4溶液中加入等體積的2.010-4 molL-1的AgNO3溶液，則有Ag2CrO4沉淀生成(忽略混合時溶液體積的變化)C 298 K時，向CH3COOAg懸濁液中加入鹽酸，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CH3COOAg+H+Cl-CH3COOH+AgClD 298 K時，四種物質(zhì)飽和溶液的物質(zhì)的量濃度:c(CH3COOAg)>c(AgCl)>c(Ag2CrO4)>c(Ag2S)【答案】C【解析】A,根據(jù)Ksp(AgCl)、Ksp(Ag2CrO4)知,當(dāng)Cl-開始沉淀時,c(Ag+)=1.5610-7molL-1,當(dāng)c(CrO42-)開始沉淀時,c(Ag+)=3.3510-5molL-1,先產(chǎn)生AgCl沉淀,故A錯誤;BQc=c2(Ag+)c(CrO42-)=()2=1.010-12<1.1210-12,沒有Ag2CrO4沉淀生成,故B錯誤;C因為Ksp(CH3COOAg)>Ksp(AgCl),向CH3COOAg懸濁液中加入鹽酸時CH3COOAg轉(zhuǎn)化為AgCl,離子方程式為CH3COOAg+H+Cl-=CH3COOH+AgCl,故C正確; D根據(jù)物質(zhì)的溶度積常數(shù) CH3COOAgAg+CH3COO-飽和溶液中Ksp=2.310-3=c(Ag+)c(CH3COO-), c(Ag+) = c(CH3COO-)=4.8010-2molL-1，則c(CH3COOAg)= 4.8010-2molL-1 ；AgCl飽和溶液中Ag+的濃度為10-5=1.2510-5molL-1,c(AgCl)=1.2510-5molL-1；設(shè)Ag2CrO4飽和溶液中Ag+的濃度為x molL-1,則CrO42-的濃度為0.5x molL-1,由溶度積常數(shù)的表達(dá)式可【點(diǎn)評】本題考查難溶電解質(zhì)的溶度積知識。根據(jù)溶度積相關(guān)知識進(jìn)行解答。 物質(zhì)的溶度積越大，越難沉淀；根據(jù)溶度積的大小判斷沉淀產(chǎn)生的順序。本題要注意的是，兩稀溶液等體積混合后，可忽略溶液因混合帶來的體積變化，其濃度分別為原來的一半。【遷移訓(xùn)練4】【湖南長沙長郡中學(xué)2018屆押題卷（二】已知25時，RSO4(s)+CO32-(aq)RCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常數(shù)K=1.75104，Ksp(RCO3)=2.8010-9，下列敘述中正確的是 （ ）A 向c(CO32-)=c(SO42-)的混合液中滴加RCl2溶液，首先析出RSO4沉淀B 將濃度均為610-6mol/L的RCl2、Na2CO3溶液等體積混合后可得到RCO3沉淀C 25時，RSO4的Ksp約為4.910-5D 相同溫度下，RCO3在水中的Ksp大于在Na2CO3溶液中的Ksp【答案】C【解析】RSO4（s）+CO32-（aq）RCO3（s）+SO42-（aq）的平衡常數(shù)K=1.75104，Ksp（RSO4）=1.75104Ksp（RCO3）=1.751042.8010-9=4.910-5。A項，RSO4、RCO3屬于同種類型且Ksp（RSO4）Ksp（RCO3），向c（CO32-）=c（SO42-）的混合液中滴加RCl2溶液，首先析出RCO3沉淀，A項錯誤；B項，將濃度均為610-6mol/LRCl2、Na2CO3溶液等體積混合后，c（R2+）=310-6mol/L、c（CO32-）=310-6mol/L，此時的離子積Qc=c（R2+）c（CO32-）=310-6310-6=910-12 Ksp（RCO3），不會產(chǎn)生RCO3沉淀，B項錯誤；C項，根據(jù)上述計算，Ksp（RSO4）=4.910-5，C項正確；D項，Ksp只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，相同溫度下RCO3在水中的Ksp與在Na2CO3溶液中的Ksp相等，D項錯誤；答案選C。 考點(diǎn)二：沉淀溶解平衡的綜合應(yīng)用一、廢水處理【典型例題5】【2018屆化學(xué)之高頻考點(diǎn)解密】某硫酸工廠的酸性廢水中砷(As)元素含量極高，為控制砷的排放，可采用化學(xué)沉降法處理含砷廢水，相關(guān)數(shù)據(jù)如下表。請回答以下問題：表1 幾種鹽的Ksp難溶物KspCa3(AsO4)26.810-19CaSO49.110-6FeAsO45.710-21 表2 工廠污染物排放濃度及允許排放標(biāo)準(zhǔn)污染物H2SO4As廢水濃度29.4 gL-11.6 gL-1排放標(biāo)準(zhǔn)pH=690.5 mgL-1 （1）該硫酸工廠排放的廢水中硫酸的物質(zhì)的量濃度c(H2SO4)=_molL-1。（2）若酸性廢水中Fe3+的濃度為1.010-4 molL-1，則c()=_molL-1。（3）工廠排放出的酸性廢水中的三價砷(弱酸H3AsO3)不易沉降，可投入MnO2先將其氧化成五價砷 (弱酸H3AsO4)，此時MnO2被還原為Mn2+，該反應(yīng)的離子方程式為_。（4）在處理含砷廢水時采用分段式，先向廢水中投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2，再投入生石灰將pH調(diào)節(jié)到8左右，使五價砷以Ca3(AsO4)2的形式沉降。將pH調(diào)節(jié)到2時廢水中有大量沉淀產(chǎn)生，沉淀主要成分的化學(xué)式為_。Ca3(AsO4)2在pH調(diào)節(jié)到8左右才開始沉淀，原因為_。砷酸(H3AsO4)分步電離的平衡常數(shù)(25 )為Ka1=5.610-3，Ka2=1.710-7，Ka3=4.010-12，第三步電離的平衡常數(shù)表達(dá)式為Ka3=_，Na3AsO4第一步水解的離子方程式為+H2O +OH-，該步水解的平衡常數(shù)(25 )為_。【答案】 0.3 5.710-17 2H+MnO2+H3AsO3H3AsO4+Mn2+H2O CaSO4 H3AsO4是弱酸，當(dāng)溶液pH調(diào)節(jié)到8左右，c()增大，容易形成Ca3(AsO4)2沉淀或pH增大，促進(jìn) H3AsO4電離，c() 增大，Qc=c3(Ca2+)c2()>KspCa3(AsO4)2，Ca3(AsO4)2才開始沉淀 2.510-3 二、廢物利用【典型例題6】【河南安陽2018屆高三第三次模擬】一種從含鋁鋰鈷廢料鋁箔、CoO和Co2O3(只溶于酸，不溶于堿)及LiCoO2中回收氧化鈷的工藝流程如下: 回答下列問題:（1）步驟I“堿溶”時，為提高鋁的去除率，除升高溫度和不斷攪拌外,還可采取的措施是_(列舉1點(diǎn))，“堿溶”時發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；步驟II“過濾、洗滌”過程中濾渣還會有少量的Al(OH)3，是因為_(填離子方程式)。（2）步驟III“酸溶”時,Co2O3 轉(zhuǎn)化為CoSO4 的離子方程式為_。（3）步驟V“除鋁和鋰”時,調(diào)節(jié)pH的適用范圍是_(已知該條件下,Al3+開始沉淀時的pH為4.1,沉淀完全時的pH為4.7.Co2+開始沉淀時的pH為6.9。沉淀完全時的pH為9.4)；步驟VI所得濾渣的成分為_。（4）煅燒CoC2O4時發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則CoC2O4分解的化學(xué)方程式是_；若僅從沉淀轉(zhuǎn)化角度考慮，能否利用反應(yīng)CoCO3+ C2O42-= CoC2O4 + CO32- 將CoCO3 轉(zhuǎn)化為CoC2O4?_ (填“能”或“不能”),說明理由:_已知Ksp(CoCO3) =1.410-13,Ksp(CoC2O4)=6.310-8【答案】 增大NaOH溶液的濃度(增大液固比)、適當(dāng)延長浸取時間(答出一點(diǎn)即可) 2Al+ 2NaOH +2H2O=2NaAlO2+3H2 AlO2-+2H2OAl(OH)3+OH- 4Co2O3 +S2O32- +14H+=8Co2+ +2SO42- +7H2O 4.76.9或4.7pH<6.9 Al(OH)3和LiF CoC2O4CoO+CO+CO2 不能 該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=2.2210-6，轉(zhuǎn)化程度極小 （2）步驟III“酸溶”時,Co2O3 轉(zhuǎn)化為CoSO4 ，三價鈷轉(zhuǎn)化為二價鈷，加入的Na2S2O3起還原劑作用，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為4Co2O3 +S2O32- +14H+=8Co2+ +2SO42- +7H2O；故本題正確答案為：4Co2O3 +S2O32- +14H+=8Co2+ +2SO42- +7H2O 。（3）步驟V“除鋁和鋰”時,使Al3+沉淀完全，而Co2+不沉淀，由信息知，Al3+沉淀完全時的pH為4.7，Co2+開始沉淀時的pH為6.9，故調(diào)節(jié)pH的適用范圍是 4.76.9或4.7pH<6.9；步驟VI加入Na2CO3溶液和溶液中的Al3+發(fā)生雙水解生成氫氧化鋁沉淀，同時加入NaF溶液使Li+變?yōu)長iF沉淀，故步驟VI所得濾渣的成分為：Al(OH)3和LiF。綜上，本題正確答案為：4.76.9或4.7pH<6.9 ； Al(OH)3和LiF； 【點(diǎn)評】沉淀溶解平衡知識常用于物質(zhì)的分離與提純，往往結(jié)合化工生產(chǎn)、實驗流程考查物質(zhì)的分離提純，此類試題綜合性強(qiáng)，思維有深度。解答此類問題要靈活應(yīng)用生成沉淀的反應(yīng)條件，溶度積常數(shù)在圖像中的定量描述，學(xué)會利用溶度積計算未知離子濃度，利用溶度積規(guī)則判斷沉淀的生成與否，學(xué)會分析化工流程，抓住實驗?zāi)康暮蛯嶒灢襟E，綜合應(yīng)用氧化還原反應(yīng)、化學(xué)平衡、基本實驗操作等知識，學(xué)會獲取信息(圖、表、數(shù)據(jù)等)和加工信息，用以解決化學(xué)問題。