2019-2020同步苏教化学选修四新突破讲义：专题3 第4单元 难溶电解质的沉淀溶解平衡 Word版含答案.doc

第四单元难溶电解质的沉淀溶解平衡目标与素养：1.知道难溶电解质在水中存在沉淀溶解平衡，并能结合实例进行描述。(宏观辨识与微观探析)2.能描述沉淀溶解平衡，能写出溶度积的表达式，知道溶度积的含义。(宏观辨识与微观探析)3.能够运用平衡移动的观点对沉淀的溶解、生成与转化进行分析，并能解释一些生活问题。(科学态度与社会责任)一、沉淀溶解平衡1沉淀溶解平衡原理(1)概念在一定温度下，当溶解速率和沉淀速率相等时所达到的平衡状态，称为沉淀溶解平衡。(2)溶解平衡的建立以AgCl溶解平衡为例，表达式：AgCl(s) Ag(aq)Cl(aq)。(3)溶解平衡的特征2溶度积常数(1)含义描述难溶电解质在水中的沉淀溶解平衡的平衡常数称为溶度积常数或简称溶度积，符号为Ksp。(2)表示方法对MmAnmMnnAm来说Kspc(Am)n·c(Mn)m。(3)影响因素Ksp与难溶电解质的性质和温度有关，与浓度无关，与沉淀量无关。(4)意义溶度积(Ksp)反映了物质在水中的溶解能力。对同类型的难溶电解质(如AgCl、AgBr、AgI)而言，Ksp数值越大的难溶电解质在水中的溶解能力越强。二、沉淀溶解平衡的应用1沉淀的生成(1)调节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，调节pH至34，使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀除去。(2)加沉淀剂法误食可溶性钡盐，可用Na2SO4解毒，其化学方程式为Ba2SO=BaSO4；除去食盐溶液中的MgCl2，可加入少量NaOH，其化学方程式为Mg22OH=Mg(OH)2。(3)利用平衡原理法向饱和Na2CO3溶液中加入BaSO4，可将BaSO4转化为BaCO3，反应的离子方程式：BaSO4CO=BaCO3SO。2沉淀的转化实验探究实验步骤实验现象A中产生白色沉淀，B中变为黄色沉淀，C中变为黑色沉淀离子方程式AgCl= AgClAgClI=AgICl2AgIS2=Ag2S2I实验结论溶解度小的沉淀可以转化为溶解度更小的沉淀3沉淀转化的实质沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。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。(1)同温条件下，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，这种认识对吗？为什么？(2)如何利用Ksp(BaSO4)1.1×1010计算BaSO4在水中的溶解度？(3)锅炉水垢中含有CaSO4，能否用水或酸除去CaSO4呢？提示：(1)不对。对于同类型物质而言，Ksp数值越大，难溶电解质在水中的溶解能力越强，如AgCl>AgBr>AgI；而对于不同类型的物质，则不能直接比较，如Ksp(AgCl)1.8×1010，KspMg(OH)21.8×1011，不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶，需转化为溶解度进行比较。(2)由于沉淀的饱和溶液浓度很小，其密度可近似认为是1 g·mL1。根据Ksp(BaSO4)1.1×1010，得c(Ba2)c(SO)×105 mol·L1，则1 L溶液中(即1 L水中)溶解的BaSO4为×105 mol。S(BaSO4)×100 g 2.4×104 g。(3)不能。因为CaSO4微溶于水且难与酸反应。1判断正误(正确的打“”，错误的打“×”)。(1)难溶电解质的溶解度为0。()(2)等物质的量的AgNO3和NaCl混合后，溶液中不存在Ag和Cl。()(3)当改变外界条件时，沉淀溶解平衡会发生移动，直至达到新的平衡。()(4)溶解度小的物质，Ksp一定小，溶解度大的物质，Ksp也一定大。()答案：(1)×(2)×(3)(4)×2已知Ca(OH)2饱和溶液中存在平衡：Ca(OH)2(s) Ca2(aq)2OH(aq)H<0，下列有关该平衡体系的说法正确的是()升高温度，平衡逆向移动向溶液中加入少量碳酸钠粉末能增大钙离子浓度除去氯化钠溶液中混有的少量钙离子，可以向溶液中加入适量的NaOH溶液恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高给溶液加热，溶液的pH升高向溶液中加入Na2CO3溶液，其中固体质量增大向溶液中加入少量NaOH固体，Ca(OH)2固体质量不变ABCDAH<0，正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，正确；会生成CaCO3，使Ca2浓度减小，错误；加入NaOH溶液会使平衡向左移动，有Ca(OH)2沉淀生成，但Ca(OH)2的溶度积不变，要除去Ca2，应把Ca2转化为更难溶的CaCO3，错误；恒温下Ksp不变，加入CaO后，溶液仍为Ca(OH)2的饱和溶液，pH不变，错误；加热，Ca(OH)2的溶解度减小，溶液的pH降低，错误；加入Na2CO3溶液，平衡向右移动，Ca(OH)2固体转化为CaCO3固体，固体质量增加，正确；加入NaOH固体平衡向左移动，Ca(OH)2固体质量增加，错误。3难溶化合物的饱和溶液存在着溶解平衡。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的盐酸，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的盐酸，是否产生沉淀？_(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盐酸后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，所以不产生沉淀。答案：(1)1.8×107(2)否溶度积的应用1比较难溶电解质在水中的溶解能力(1)对于相同类型的难溶电解质，Ksp越大，在水中的溶解能力越强。(2)对于不同类型的难溶电解质，Ksp差距不大时Ksp不能直接作为比较依据。如25 时，Ksp(AgCl)1.8×1010。KspMg(OH)21.8×1011，虽然Mg(OH)2的Ksp较小，但不能认为Mg(OH)2比AgCl更难溶。2计算饱和溶液中某种离子的浓度如已知25 ，Ksp(AgCl)1.8×1010，可根据Ksp(AgCl)c(Ag)·c(Cl)1.8×1010计算AgCl饱和溶液中的c(Ag)或c(Cl)。3判断给定条件下沉淀能否生成或溶解比较溶度积Ksp与溶液中有关离子的浓度幂之积Qc(离子积)的相对大小。(1)Qc>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出；(2)QcKsp，溶液饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；(3)Qc<Ksp，溶液未饱和。注意离子积Qc与溶度积Ksp的表达式相同，但意义不同。Qc表达式中离子浓度是任意时刻的，所以其数值不定；但对某一难溶电解质，在一定温度下，Ksp为定值。【例1】一定温度下，卤化银AgX(X：Cl、Br、I)的沉淀溶解平衡曲线如图中甲、乙、丙所示。已知pAglg c(Ag)，pXlg c(X)。下列有关叙述正确的是()A甲、乙、丙三种卤化银的溶度积Ksp依次增大B甲一定是AgI的沉淀溶解平衡曲线C对三种卤化银而言，a点均为饱和溶液Db、c两点均达到溶解平衡状态，且溶液中c(Ag)c(X)C根据题目信息中对于pAg和pX的定义可知，各点的坐标值越大，则其对应的离子浓度越小，根据图象信息可知，甲、乙、丙三种卤化银的溶度积Ksp依次减小，故甲、乙、丙分别为AgCl、AgBr、AgI的沉淀溶解平衡曲线，A项、B项错误；a点坐标值小，对三种卤化银而言，离子浓度较大，均达到饱和状态，C项正确；甲、乙、丙三条线上的点对于AgCl、AgBr、AgI而言，均达到溶解平衡状态，但c点的c(Ag)<c(X)，D项错误。规律方法(1)相同温度下，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。如由Ksp数值可知，溶解能力：AgCl>AgBr>AgI。(2)不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。1用0.100 mol·L1AgNO3滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L1 Cl溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是()A根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为1010B曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag)·c(Cl)Ksp(AgCl)C相同实验条件下，若改为0.040 0 mol·L1Cl，反应终点c移到aD相同实验条件下，若改为0.050 0 mol·L1 Br，反应终点c向b方向移动C本题考查沉淀溶解平衡及溶度积常数。A项，根据滴定曲线知，当加入25 mL AgNO3溶液时达到反应终点，此时c(Cl)1×105 mol·L1，Ag沉淀完全，则c(Ag)1×105mol·L1，故Ksp(AgCl)c(Ag)·c(Cl)，数量级为1010，正确；B项，由溶度积常数的定义知，曲线上各点满足Ksp(AgCl)c(Ag)·c(Cl)，正确；C项，相同条件下，若改为0.040 0 mol·L1 Cl，达到反应终点时c(Cl)不变，消耗V(AgNO3)20 mL，错误；D项，相同条件下，若改为0.050 0 mol·L1 Br，由于Ksp(AgBr)Ksp(AgCl)，达到反应终点时c(Br)c(Cl)，消耗n(AgNO3)不变，反应终点c向b方向移动，正确。沉淀溶解平衡原理的应用1不同沉淀方法的应用(1)直接沉淀法：通过沉淀剂除去溶液中的某种指定离子或获取该难溶电解质。(2)分步沉淀法：鉴别溶液中含有哪些离子或分别获得不同难溶电解质。(3)共沉淀法：向溶液中加入沉淀剂，除去溶液中性质相似的离子。(4)氧化还原法：改变溶液中离子的存在形式，促使其转化为更难溶的电解质便于分离除去。2沉淀转化的一般原则(1)溶解度较小的沉淀易转化成溶解度更小的沉淀。(2)当一种试剂能沉淀溶液中的几种离子时，生成沉淀所需试剂离子浓度越小的越先沉淀。(3)如果生成各种沉淀所需试剂离子的浓度相差较大，就能分步沉淀，从而达到分离离子的目的。(4)两种沉淀的溶解度差别越大，沉淀转化越容易。【例2】工业上用化学法除锅炉的水垢时，先向锅炉中注入饱和Na2CO3溶液浸泡，将水垢中的CaSO4转化为CaCO3，再用盐酸除去已知：Ksp(CaCO3)1×1010，Ksp(CaSO4)9×106，下列说法错误的是()A升高温度，Na2CO3溶液的Kw和c(OH)均会增大B沉淀转化的离子方程式为CO(aq)CaSO4(s)=CaCO3(s)SO(aq)C该条件下，CaCO3溶解度约为1×103gDCaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，c(SO)/c(CO)9×104C升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw增大，Na2CO3水解平衡正向移动，c(OH)增大，故A项正确；沉淀由难溶物质转变为更难溶的物质，故B项正确；CaSO4和CaCO3共存的悬浊液中，c(SO)/c(CO)Ksp(CaSO4)/Ksp(CaCO3)9×104，故D项正确。(1)CaCO3沉淀能转化成CaSO4沉淀吗？(2)据Ksp(CaSO4)9×106计算该条件下CaSO4的溶解度。提示：(1)能。如在CaCO3悬浊液中加入浓Na2SO4溶液，使CaCO3(s) Ca2(aq)CO(aq)沉淀溶解平衡正向移动。(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。下列关于不溶物之间转化的说法中错误的是()AAgI比AgCl更难溶于水，所以AsCl可以转化为AgIB两种不溶物的Ksp相差越大，不溶物就越容易转化为更难溶的不溶物CAgCl不溶于水，不能转化为AgID常温下，AgCl若要在NaI溶液中开始转化为AgI，则NaI的浓度必须不低于×1011mol·L1CKsp(AgCl)Ksp(AgI)，故AgCl可以转化为AgI，C错误；AgCl溶液中c(Ag)·c(Cl)Ksp(AgCl)，则c(Ag)×105mol·L1，AgI开始沉淀时的c(I)·c(Ag)Ksp(AgI)，所以c(I) mol·L1，D正确。1下列对沉淀溶解平衡的描述正确的是()ABaSO4属于难溶物，它在水中完全不能溶解B沉淀溶解达到平衡时，沉淀的速率和溶解的速率相等C沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度相等，且保持不变D沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，将促进溶解B虽然难溶电解质的溶解度很小，但在水中仍有极少量的溶解，A项不正确；沉淀溶解达到平衡时，溶液中溶质的离子浓度保持不变，但不一定相等，如Ag2SO4沉淀溶解达到平衡时，c(Ag)2c(SO)，C项不正确；沉淀溶解达到平衡时，如果再加入难溶性的该沉淀物，由于固体的浓度为常数，故平衡不发生移动，D项不正确；v(沉淀)v(溶解)是溶解平衡的特征，B项正确。2将足量BaCO3粉末分别加入下列溶液中，充分溶解至溶液饱和。各溶液中Ba2的浓度最小的为()A40 mL水B10 mL 0.2 mol·L1 Na2CO3溶液C50 mL 0.01 mol·L1氯化钡溶液D100 mL 0.01 mol·L1盐酸BBaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)。A项，加H2O，BaCO3少量溶解，其中c(Ba2)可作为其他选项的参照物；B项，加Na2CO3溶液，使上述平衡左移，c(Ba2)相对减小；C项，加入BaCl2溶液，c(Ba2)相对增大；D项，加入HCl，使上述平衡正向移动，c(Ba2)相对增大。325 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溶液，下列说法正确的是()A溶液中Pb2和I浓度都增大B溶度积常数Ksp增大C沉淀溶解平衡不移动D溶液中Pb2浓度减小D加入KI溶液，使溶液中的I浓度增大，使PbI2(s)Pb2(aq)2I(aq)平衡向左移动，溶液中Pb2浓度减小。Ksp只与温度有关，与浓度无关，温度不变，Ksp不变。4除了酸以外，某些盐也能溶解沉淀。利用下表三种试剂进行实验，相关分析不正确的是()编号分散质Mg(OH)2HClNH4Cl备注悬浊液1 mol·L11 mol·L1A向中加入酚酞显红色，说明物质的“不溶性”是相对的B分别向少量Mg(OH)2沉淀中加入适量等体积均能快速彻底溶解C、混合后发生反应：Mg(OH)2(s)2NH(aq)Mg2(aq)2NH3·H2O(aq)D向中加入，c(OH)减小，Mg(OH)2溶解平衡正向移动BMg(OH)2是难溶电解质，在水中有少量的溶解，而且电离出OH，溶液显弱碱性，所以没有绝对不溶的物质，故A正确；Mg(OH)2沉淀与HCl发生中和反应，反应较快；Mg(OH)2沉淀电离出来的OH与NH4Cl电离的铵根离子结合生成弱电解质，反应较慢，故B错误；NH能结合Mg(OH)2电离出的OH，生成弱电解质NH3·H2O，所以、混合后发生反应：Mg(OH)2(s)2NH(aq)Mg2(aq)2NH3·H2O(aq)，故C正确；在Mg(OH)2的悬浊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)减小，Mg(OH)2溶解平衡正向移动，故D正确。5某学习小组欲探究CaSO4沉淀转化为CaCO3沉淀的可能性，查得如下资料：(25 )难溶电解质CaCO3CaSO4MgCO3Mg(OH)2Ksp2.8×1099.1×1066.8×1061.8×1011实验步骤如下：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。向上述悬浊液中加入固体Na2CO3 3 g，搅拌、静置、沉淀后弃去上层清液。再加入蒸馏水搅拌、静置、沉淀后再弃去上层清液。_。(1)由题中信息Ksp越大，表示电解质的溶解度越_(填“大”或“小”)。(2)写出第步发生反应的化学方程式：_。(3)设计第步的目的是_。(4)请补充第步操作及发生的现象：_。解析：Ksp越大，电解质的溶解度越大，第步中加入Na2CO3后，由于CaCO3比CaSO4更难溶，故应转化为CaCO3，步的操作主要是除去Na2SO4，最后一步可加入足量盐酸，证明生成的沉淀已全部转化为CaCO3，故沉淀溶解。答案：(1)大(2)Na2CO3CaSO4Na2SO4CaCO3(3)洗去沉淀中附着的SO(4)向沉淀中加入足量的盐酸，沉淀完全溶解