同步蘇教化學(xué)選修四新突破講義：專題3 第4單元 難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡 Word版含答案

第四單元難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡目標(biāo)與素養(yǎng)：1.知道難溶電解質(zhì)在水中存在沉淀溶解平衡，并能結(jié)合實(shí)例進(jìn)行描述。(宏觀辨識與微觀探析)2.能描述沉淀溶解平衡，能寫出溶度積的表達(dá)式，知道溶度積的含義。(宏觀辨識與微觀探析)3.能夠運(yùn)用平衡移動的觀點(diǎn)對沉淀的溶解、生成與轉(zhuǎn)化進(jìn)行分析，并能解釋一些生活問題。(科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任)一、沉淀溶解平衡1沉淀溶解平衡原理(1)概念在一定溫度下，當(dāng)溶解速率和沉淀速率相等時所達(dá)到的平衡狀態(tài)，稱為沉淀溶解平衡。(2)溶解平衡的建立以AgCl溶解平衡為例，表達(dá)式：AgCl(s) Ag(aq)Cl(aq)。(3)溶解平衡的特征2溶度積常數(shù)(1)含義描述難溶電解質(zhì)在水中的沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)稱為溶度積常數(shù)或簡稱溶度積，符號為Ksp。(2)表示方法對MmAnmMnnAm來說Kspc(Am)n·c(Mn)m。(3)影響因素Ksp與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，與沉淀量無關(guān)。(4)意義溶度積(Ksp)反映了物質(zhì)在水中的溶解能力。對同類型的難溶電解質(zhì)(如AgCl、AgBr、AgI)而言，Ksp數(shù)值越大的難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)。二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用1沉淀的生成(1)調(diào)節(jié)pH法除去CuSO4溶液中少量Fe3，可向溶液中加入CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，調(diào)節(jié)pH至34，使Fe3轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。(2)加沉淀劑法誤食可溶性鋇鹽，可用Na2SO4解毒，其化學(xué)方程式為Ba2SO=BaSO4；除去食鹽溶液中的MgCl2，可加入少量NaOH，其化學(xué)方程式為Mg22OH=Mg(OH)2。(3)利用平衡原理法向飽和Na2CO3溶液中加入BaSO4，可將BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3，反應(yīng)的離子方程式：BaSO4CO=BaCO3SO。2沉淀的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A中產(chǎn)生白色沉淀，B中變?yōu)辄S色沉淀，C中變?yōu)楹谏恋黼x子方程式AgCl= AgClAgClI=AgICl2AgIS2=Ag2S2I實(shí)驗(yàn)結(jié)論溶解度小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶解度更小的沉淀3沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動。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)。(1)同溫條件下，Ksp數(shù)值越大，難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)，這種認(rèn)識對嗎？為什么？(2)如何利用Ksp(BaSO4)1.1×1010計(jì)算BaSO4在水中的溶解度？(3)鍋爐水垢中含有CaSO4，能否用水或酸除去CaSO4呢？提示：(1)不對。對于同類型物質(zhì)而言，Ksp數(shù)值越大，難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)，如AgCl>AgBr>AgI；而對于不同類型的物質(zhì)，則不能直接比較，如Ksp(AgCl)1.8×1010，KspMg(OH)21.8×1011，不能認(rèn)為Mg(OH)2比AgCl更難溶，需轉(zhuǎn)化為溶解度進(jìn)行比較。(2)由于沉淀的飽和溶液濃度很小，其密度可近似認(rèn)為是1 g·mL1。根據(jù)Ksp(BaSO4)1.1×1010，得c(Ba2)c(SO)×105 mol·L1，則1 L溶液中(即1 L水中)溶解的BaSO4為×105 mol。S(BaSO4)×100 g 2.4×104 g。(3)不能。因?yàn)镃aSO4微溶于水且難與酸反應(yīng)。1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)。(1)難溶電解質(zhì)的溶解度為0。()(2)等物質(zhì)的量的AgNO3和NaCl混合后，溶液中不存在Ag和Cl。()(3)當(dāng)改變外界條件時，沉淀溶解平衡會發(fā)生移動，直至達(dá)到新的平衡。()(4)溶解度小的物質(zhì)，Ksp一定小，溶解度大的物質(zhì)，Ksp也一定大。()答案：(1)×(2)×(3)(4)×2已知Ca(OH)2飽和溶液中存在平衡：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，平衡逆向移動向溶液中加入少量碳酸鈉粉末能增大鈣離子濃度除去氯化鈉溶液中混有的少量鈣離子，可以向溶液中加入適量的NaOH溶液恒溫下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高給溶液加熱，溶液的pH升高向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固體質(zhì)量增大向溶液中加入少量NaOH固體，Ca(OH)2固體質(zhì)量不變ABCDAH<0，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，正確；會生成CaCO3，使Ca2濃度減小，錯誤；加入NaOH溶液會使平衡向左移動，有Ca(OH)2沉淀生成，但Ca(OH)2的溶度積不變，要除去Ca2，應(yīng)把Ca2轉(zhuǎn)化為更難溶的CaCO3，錯誤；恒溫下Ksp不變，加入CaO后，溶液仍為Ca(OH)2的飽和溶液，pH不變，錯誤；加熱，Ca(OH)2的溶解度減小，溶液的pH降低，錯誤；加入Na2CO3溶液，平衡向右移動，Ca(OH)2固體轉(zhuǎn)化為CaCO3固體，固體質(zhì)量增加，正確；加入NaOH固體平衡向左移動，Ca(OH)2固體質(zhì)量增加，錯誤。3難溶化合物的飽和溶液存在著溶解平衡。例如：AgCl(s) Ag(aq)Cl(aq)。已知Ksp(AgCl)1.8×1010(1)向50 mL 0.018 mol·L1的AgNO3溶液中加入50 mL 0.02 mol·L1的鹽酸，沉淀生成后溶液中c(Ag)是_mol·L1。(2)如果向生成沉淀后的溶液中再加入50 mL 0.001 mol·L1的鹽酸，是否產(chǎn)生沉淀？_(填“是”或“否”)。解析：(1)由AgCl=AgCl，可知沉淀后c(Cl)(0.020.018)×50/(5050)0.001(mol·L1)，所以c(Ag)1.8×1010/0.0011.8×107(mol·L1)。(2)再加入50 mL鹽酸后c(Ag)1.8×107×100/(10050)1.2×107(mol·L1)，c(Cl)0.001 mol·L1，c(Ag)·c(Cl)1.2×107×1031.2×10101.8×1010，所以不產(chǎn)生沉淀。答案：(1)1.8×107(2)否溶度積的應(yīng)用1比較難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力(1)對于相同類型的難溶電解質(zhì)，Ksp越大，在水中的溶解能力越強(qiáng)。(2)對于不同類型的難溶電解質(zhì)，Ksp差距不大時Ksp不能直接作為比較依據(jù)。如25 時，Ksp(AgCl)1.8×1010。KspMg(OH)21.8×1011，雖然Mg(OH)2的Ksp較小，但不能認(rèn)為Mg(OH)2比AgCl更難溶。2計(jì)算飽和溶液中某種離子的濃度如已知25 ，Ksp(AgCl)1.8×1010，可根據(jù)Ksp(AgCl)c(Ag)·c(Cl)1.8×1010計(jì)算AgCl飽和溶液中的c(Ag)或c(Cl)。3判斷給定條件下沉淀能否生成或溶解比較溶度積Ksp與溶液中有關(guān)離子的濃度冪之積Qc(離子積)的相對大小。(1)Qc>Ksp，溶液過飽和，有沉淀析出；(2)QcKsp，溶液飽和，沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)；(3)Qc<Ksp，溶液未飽和。注意離子積Qc與溶度積Ksp的表達(dá)式相同，但意義不同。Qc表達(dá)式中離子濃度是任意時刻的，所以其數(shù)值不定；但對某一難溶電解質(zhì)，在一定溫度下，Ksp為定值。【例1】一定溫度下，鹵化銀AgX(X：Cl、Br、I)的沉淀溶解平衡曲線如圖中甲、乙、丙所示。已知pAglg c(Ag)，pXlg c(X)。下列有關(guān)敘述正確的是()A甲、乙、丙三種鹵化銀的溶度積Ksp依次增大B甲一定是AgI的沉淀溶解平衡曲線C對三種鹵化銀而言，a點(diǎn)均為飽和溶液Db、c兩點(diǎn)均達(dá)到溶解平衡狀態(tài)，且溶液中c(Ag)c(X)C根據(jù)題目信息中對于pAg和pX的定義可知，各點(diǎn)的坐標(biāo)值越大，則其對應(yīng)的離子濃度越小，根據(jù)圖象信息可知，甲、乙、丙三種鹵化銀的溶度積Ksp依次減小，故甲、乙、丙分別為AgCl、AgBr、AgI的沉淀溶解平衡曲線，A項(xiàng)、B項(xiàng)錯誤；a點(diǎn)坐標(biāo)值小，對三種鹵化銀而言，離子濃度較大，均達(dá)到飽和狀態(tài)，C項(xiàng)正確；甲、乙、丙三條線上的點(diǎn)對于AgCl、AgBr、AgI而言，均達(dá)到溶解平衡狀態(tài)，但c點(diǎn)的c(Ag)<c(X)，D項(xiàng)錯誤。規(guī)律方法(1)相同溫度下，對于同類型物質(zhì)，Ksp數(shù)值越大，難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)。如由Ksp數(shù)值可知，溶解能力：AgCl>AgBr>AgI。(2)不同類型的物質(zhì)，Ksp差距不大時不能直接作為比較依據(jù)。1用0.100 mol·L1AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L1 Cl溶液的滴定曲線如圖所示。下列有關(guān)描述錯誤的是()A根據(jù)曲線數(shù)據(jù)計(jì)算可知Ksp(AgCl)的數(shù)量級為1010B曲線上各點(diǎn)的溶液滿足關(guān)系式c(Ag)·c(Cl)Ksp(AgCl)C相同實(shí)驗(yàn)條件下，若改為0.040 0 mol·L1Cl，反應(yīng)終點(diǎn)c移到aD相同實(shí)驗(yàn)條件下，若改為0.050 0 mol·L1 Br，反應(yīng)終點(diǎn)c向b方向移動C本題考查沉淀溶解平衡及溶度積常數(shù)。A項(xiàng)，根據(jù)滴定曲線知，當(dāng)加入25 mL AgNO3溶液時達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)，此時c(Cl)1×105 mol·L1，Ag沉淀完全，則c(Ag)1×105mol·L1，故Ksp(AgCl)c(Ag)·c(Cl)，數(shù)量級為1010，正確；B項(xiàng)，由溶度積常數(shù)的定義知，曲線上各點(diǎn)滿足Ksp(AgCl)c(Ag)·c(Cl)，正確；C項(xiàng)，相同條件下，若改為0.040 0 mol·L1 Cl，達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)時c(Cl)不變，消耗V(AgNO3)20 mL，錯誤；D項(xiàng)，相同條件下，若改為0.050 0 mol·L1 Br，由于Ksp(AgBr)Ksp(AgCl)，達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)時c(Br)c(Cl)，消耗n(AgNO3)不變，反應(yīng)終點(diǎn)c向b方向移動，正確。沉淀溶解平衡原理的應(yīng)用1不同沉淀方法的應(yīng)用(1)直接沉淀法：通過沉淀劑除去溶液中的某種指定離子或獲取該難溶電解質(zhì)。(2)分步沉淀法：鑒別溶液中含有哪些離子或分別獲得不同難溶電解質(zhì)。(3)共沉淀法：向溶液中加入沉淀劑，除去溶液中性質(zhì)相似的離子。(4)氧化還原法：改變?nèi)芤褐须x子的存在形式，促使其轉(zhuǎn)化為更難溶的電解質(zhì)便于分離除去。2沉淀轉(zhuǎn)化的一般原則(1)溶解度較小的沉淀易轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀。(2)當(dāng)一種試劑能沉淀溶液中的幾種離子時，生成沉淀所需試劑離子濃度越小的越先沉淀。(3)如果生成各種沉淀所需試劑離子的濃度相差較大，就能分步沉淀，從而達(dá)到分離離子的目的。(4)兩種沉淀的溶解度差別越大，沉淀轉(zhuǎn)化越容易?！纠?】工業(yè)上用化學(xué)法除鍋爐的水垢時，先向鍋爐中注入飽和Na2CO3溶液浸泡，將水垢中的CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，再用鹽酸除去已知：Ksp(CaCO3)1×1010，Ksp(CaSO4)9×106，下列說法錯誤的是()A升高溫度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH)均會增大B沉淀轉(zhuǎn)化的離子方程式為CO(aq)CaSO4(s)=CaCO3(s)SO(aq)C該條件下，CaCO3溶解度約為1×103gDCaSO4和CaCO3共存的懸濁液中，c(SO)/c(CO)9×104C升高溫度，水的電離平衡正向移動，Kw增大，Na2CO3水解平衡正向移動，c(OH)增大，故A項(xiàng)正確；沉淀由難溶物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦y溶的物質(zhì)，故B項(xiàng)正確；CaSO4和CaCO3共存的懸濁液中，c(SO)/c(CO)Ksp(CaSO4)/Ksp(CaCO3)9×104，故D項(xiàng)正確。(1)CaCO3沉淀能轉(zhuǎn)化成CaSO4沉淀嗎？(2)據(jù)Ksp(CaSO4)9×106計(jì)算該條件下CaSO4的溶解度。提示：(1)能。如在CaCO3懸濁液中加入濃Na2SO4溶液，使CaCO3(s) Ca2(aq)CO(aq)沉淀溶解平衡正向移動。(2)c(CaSO4)3×103mol·L1，S(CaSO4)3×103mol·L1×0.1 L×136 g·mol14.08×102 g。2已知Ksp(AgCl)1.8×1010，Ksp(AgI)1.0×1016。下列關(guān)于不溶物之間轉(zhuǎn)化的說法中錯誤的是()AAgI比AgCl更難溶于水，所以AsCl可以轉(zhuǎn)化為AgIB兩種不溶物的Ksp相差越大，不溶物就越容易轉(zhuǎn)化為更難溶的不溶物CAgCl不溶于水，不能轉(zhuǎn)化為AgID常溫下，AgCl若要在NaI溶液中開始轉(zhuǎn)化為AgI，則NaI的濃度必須不低于×1011mol·L1CKsp(AgCl)Ksp(AgI)，故AgCl可以轉(zhuǎn)化為AgI，C錯誤；AgCl溶液中c(Ag)·c(Cl)Ksp(AgCl)，則c(Ag)×105mol·L1，AgI開始沉淀時的c(I)·c(Ag)Ksp(AgI)，所以c(I) mol·L1，D正確。1下列對沉淀溶解平衡的描述正確的是()ABaSO4屬于難溶物，它在水中完全不能溶解B沉淀溶解達(dá)到平衡時，沉淀的速率和溶解的速率相等C沉淀溶解達(dá)到平衡時，溶液中溶質(zhì)的離子濃度相等，且保持不變D沉淀溶解達(dá)到平衡時，如果再加入難溶性的該沉淀物，將促進(jìn)溶解B雖然難溶電解質(zhì)的溶解度很小，但在水中仍有極少量的溶解，A項(xiàng)不正確；沉淀溶解達(dá)到平衡時，溶液中溶質(zhì)的離子濃度保持不變，但不一定相等，如Ag2SO4沉淀溶解達(dá)到平衡時，c(Ag)2c(SO)，C項(xiàng)不正確；沉淀溶解達(dá)到平衡時，如果再加入難溶性的該沉淀物，由于固體的濃度為常數(shù)，故平衡不發(fā)生移動，D項(xiàng)不正確；v(沉淀)v(溶解)是溶解平衡的特征，B項(xiàng)正確。2將足量BaCO3粉末分別加入下列溶液中，充分溶解至溶液飽和。各溶液中Ba2的濃度最小的為()A40 mL水B10 mL 0.2 mol·L1 Na2CO3溶液C50 mL 0.01 mol·L1氯化鋇溶液D100 mL 0.01 mol·L1鹽酸BBaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)。A項(xiàng)，加H2O，BaCO3少量溶解，其中c(Ba2)可作為其他選項(xiàng)的參照物；B項(xiàng)，加Na2CO3溶液，使上述平衡左移，c(Ba2)相對減小；C項(xiàng)，加入BaCl2溶液，c(Ba2)相對增大；D項(xiàng)，加入HCl，使上述平衡正向移動，c(Ba2)相對增大。325 時，在含有大量PbI2的飽和溶液中存在著平衡PbI2(s)Pb2(aq)2I(aq)，加入KI溶液，下列說法正確的是()A溶液中Pb2和I濃度都增大B溶度積常數(shù)Ksp增大C沉淀溶解平衡不移動D溶液中Pb2濃度減小D加入KI溶液，使溶液中的I濃度增大，使PbI2(s)Pb2(aq)2I(aq)平衡向左移動，溶液中Pb2濃度減小。Ksp只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，溫度不變，Ksp不變。4除了酸以外，某些鹽也能溶解沉淀。利用下表三種試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相關(guān)分析不正確的是()編號分散質(zhì)Mg(OH)2HClNH4Cl備注懸濁液1 mol·L11 mol·L1A向中加入酚酞顯紅色，說明物質(zhì)的“不溶性”是相對的B分別向少量Mg(OH)2沉淀中加入適量等體積均能快速徹底溶解C、混合后發(fā)生反應(yīng)：Mg(OH)2(s)2NH(aq)Mg2(aq)2NH3·H2O(aq)D向中加入，c(OH)減小，Mg(OH)2溶解平衡正向移動BMg(OH)2是難溶電解質(zhì)，在水中有少量的溶解，而且電離出OH，溶液顯弱堿性，所以沒有絕對不溶的物質(zhì)，故A正確；Mg(OH)2沉淀與HCl發(fā)生中和反應(yīng)，反應(yīng)較快；Mg(OH)2沉淀電離出來的OH與NH4Cl電離的銨根離子結(jié)合生成弱電解質(zhì)，反應(yīng)較慢，故B錯誤；NH能結(jié)合Mg(OH)2電離出的OH，生成弱電解質(zhì)NH3·H2O，所以、混合后發(fā)生反應(yīng)：Mg(OH)2(s)2NH(aq)Mg2(aq)2NH3·H2O(aq)，故C正確；在Mg(OH)2的懸濁液中存在沉淀溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2(aq)2OH(aq)，所以向中加入，c(OH)減小，Mg(OH)2溶解平衡正向移動，故D正確。5某學(xué)習(xí)小組欲探究CaSO4沉淀轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀的可能性，查得如下資料：(25 )難溶電解質(zhì)CaCO3CaSO4MgCO3Mg(OH)2Ksp2.8×1099.1×1066.8×1061.8×1011實(shí)驗(yàn)步驟如下：往100 mL 0.1 mol·L1的CaCl2溶液中加入100 mL 0.1 mol·L1的Na2SO4溶液，立即有白色沉淀生成。向上述懸濁液中加入固體Na2CO3 3 g，攪拌、靜置、沉淀后棄去上層清液。再加入蒸餾水?dāng)嚢?、靜置、沉淀后再棄去上層清液。_。(1)由題中信息Ksp越大，表示電解質(zhì)的溶解度越_(填“大”或“小”)。(2)寫出第步發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(3)設(shè)計(jì)第步的目的是_。(4)請補(bǔ)充第步操作及發(fā)生的現(xiàn)象：_。解析：Ksp越大，電解質(zhì)的溶解度越大，第步中加入Na2CO3后，由于CaCO3比CaSO4更難溶，故應(yīng)轉(zhuǎn)化為CaCO3，步的操作主要是除去Na2SO4，最后一步可加入足量鹽酸，證明生成的沉淀已全部轉(zhuǎn)化為CaCO3，故沉淀溶解。答案：(1)大(2)Na2CO3CaSO4Na2SO4CaCO3(3)洗去沉淀中附著的SO(4)向沉淀中加入足量的鹽酸，沉淀完全溶解