
1.變化觀念與平衡思想:知道難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡及其影響因素,能多角度、動(dòng)態(tài)地分析難溶電解質(zhì)的溶解平衡。
2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知:知道溶度積的意義,建立根據(jù)溶度積判斷反應(yīng)進(jìn)行方向的思維模型。
1.25 ℃時(shí),溶解性與溶解度的關(guān)系
2.實(shí)驗(yàn)探究沉淀溶解平衡的存在
3.以AgCl為例分析沉淀溶解平衡建立的過程(1)AgCl在溶液中存在兩個(gè)過程:一方面,在水分子的作用下,少量Ag+和Cl-脫離AgCl表面進(jìn)入水中,即存在 過程;另一方面,溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面陰、陽離子的吸引,回到AgCl表面析出,即存在 過程。在一定溫度下,當(dāng)AgCl溶解和沉淀的速率相等時(shí),體系中形成AgCl ??偨Y(jié):在一定溫度下,當(dāng)沉淀溶解和生成的速率 時(shí),即建立了動(dòng)態(tài)平衡,叫做沉淀溶解平衡。
(2)沉淀溶解平衡的特征
(3)沉淀溶解平衡的表達(dá)式:AmBn(s) mAn++nBm-在沉淀后用“s”標(biāo)明狀態(tài),溶液中用“離子符號(hào)”,并用“ ”連接。如:PbI2沉淀溶解平衡可表示為 。4.外界條件對(duì)沉淀溶解平衡的影響(1)溫度:升高溫度,多數(shù)沉淀溶解平衡向溶解方向移動(dòng);少數(shù)沉淀溶解平衡向 方向移動(dòng),如Ca(OH)2的沉淀溶解平衡。(2)濃度:加水稀釋,沉淀溶解平衡向 方向移動(dòng)。
(3)同離子:加入與難溶電解質(zhì)構(gòu)成中相同的離子,平衡向 方向移動(dòng)。(4)其他:加入可與難溶電解質(zhì)溶解所得的離子反應(yīng)的物質(zhì),沉淀溶解平衡向 方向移動(dòng)。
特別提醒 影響難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡的決定性因素為難溶電解質(zhì)本身的性質(zhì)。
(1)因?yàn)锽aSO4難溶,所以將BaSO4加入水中,溶液中無Ba2+和 ( )(2)難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡是動(dòng)態(tài)平衡,即溶解和沉淀同時(shí)進(jìn)行著,只是v(溶解)=v(沉淀)( )(3)Ca(OH)2溶解放熱,所以升溫,Ca(OH)2(s) Ca2++2OH-溶解平衡逆向移動(dòng)( )(4)含等物質(zhì)的量的AgNO3與NaCl的溶液混合后,恰好完全反應(yīng)生成AgCl沉淀,溶液中不存在Ag+和Cl-( )(5)當(dāng)溶液中某離子濃度小于1×10-5 ml·L-1時(shí),可視為該離子沉( )
1.已知沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s) Mg2++2OH-,請(qǐng)分析當(dāng)改變下列條件時(shí),對(duì)該沉淀溶解平衡的影響,并填寫下表(濃度變化均指平衡后和原平衡比較):
2.將AgCl分別投入下列溶液中:①40 mL 0.03 ml·L-1HCl溶液 ②50 mL 0.03 ml·L-1AgNO3溶液?、?0 mL 0.02 ml·L-1CaCl2溶液 ④10 mL蒸餾水。AgCl的溶解度由大到小的順序是______________。
AgCl(s)在溶液中存在如下沉淀溶解平衡:AgCl(s) Ag++Cl-,①中c(Cl-)=0.03 ml·L-1,抑制了AgCl(s)的溶解,使得AgCl(s)的溶解度減?。虎谥衏(Ag+)=0.03 ml·L-1,也抑制了AgCl(s)的溶解,且抑制程度與①相同;③中c(Cl-)=0.04 ml·L-1,抑制AgCl(s)溶解,且抑制程度大于①和②,AgCl(s)的溶解度更小。所以AgCl的溶解度由大到小的順序是④>①=②>③。
1.概念難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡也存在 ,稱為 ,簡(jiǎn)稱溶度積,符號(hào)為 。2.表達(dá)式AmBn(s) mAn++nBm-Ksp=________________AgCl(s) Ag++Cl-Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)Fe(OH)3(s) Fe3++3OH-Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)
cm(An+)·cn(Bm-)
3.意義Ksp的大小反映難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。(1)相同類型的難溶電解質(zhì),溶度積小的電解質(zhì),其溶解能力 。(2)不同類型的難溶電解質(zhì),溶度積小的電解質(zhì),其溶解能力 比溶度積大的電解質(zhì)溶解能力小。
4.應(yīng)用——溶度積規(guī)則通過比較溶度積與溶液中的離子濃度冪之積的相對(duì)大小,可以判斷難溶電解質(zhì)在給定條件下沉淀能否生成。以沉淀溶解平衡BaSO4(s) Ba2++ 為例:(1)c(Ba2+)·c( )>Ksp,溶液過飽和,有 析出,直至溶液飽和,達(dá)到新的平衡。(2)c(Ba2+)·c( )=Ksp,溶液飽和,沉淀與溶解處于 。(3)c(Ba2+)·c( )AgCl
在Ag2CrO4的沉淀溶解平衡中
2x x
(4)將等體積的4×10-3 ml·L-1AgNO3溶液和4×10-3 ml·L-1K2CrO4溶液混合____(填“有”或“沒有”)Ag2CrO4沉淀產(chǎn)生。
4×10-3 ml·L-1AgNO3溶液和4×10-3 ml·L-1K2CrO4溶液等體積混合:c(Ag+)= ml·L-1=2×10-3 ml·L-1,同理可以求得c( )=2×10-3 ml·L-1,故c2(Ag+)·c( )=(2×10-3)2×2×10-3=8×10-9>Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12,所以有Ag2CrO4沉淀產(chǎn)生。
(1)Ksp只與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)、溫度有關(guān),而與沉淀的量和溶液中離子的濃度無關(guān)。(2)對(duì)于同類型的物質(zhì)(如AB型、A2B型、AB2型等),可直接用溶度積比較難溶電解質(zhì)的溶解能力,Ksp越大,難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力越強(qiáng)。(3)對(duì)于不同類型的物質(zhì),Ksp不能直接作為比較依據(jù),而應(yīng)通過計(jì)算將Ksp轉(zhuǎn)化為飽和溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度來確定溶解能力的大小。
題組一 沉淀溶解平衡的含義1.下列關(guān)于沉淀溶解平衡的說法正確的是A.只有難溶電解質(zhì)才存在沉淀溶解平衡過程B.沉淀溶解平衡過程是可逆的C.在平衡狀態(tài)時(shí),v(溶解)=v(沉淀)=0D.達(dá)到沉淀溶解平衡的溶液不一定是飽和溶液
無論是難溶電解質(zhì)還是易溶電解質(zhì),都存在沉淀溶解平衡過程,A項(xiàng)錯(cuò)誤;沉淀溶解達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),v(溶解)=v(沉淀)≠0,C項(xiàng)錯(cuò)誤;沉淀溶解過程達(dá)到平衡時(shí),溶液也達(dá)到飽和狀態(tài),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.下列有關(guān)AgCl的沉淀溶解平衡說法正確的是A.AgCl沉淀生成和溶解達(dá)平衡后不再進(jìn)行B.AgCl難溶于水,溶液中沒有Ag+和Cl-C.升高溫度,AgCl的溶解度增大D.向AgCl沉淀溶解平衡體系中加入NaCl固體,AgCl固體的質(zhì)量不變
難溶物達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)沉淀的生成和溶解都不停止,但溶解速率和生成速率相等,A錯(cuò)誤;沒有絕對(duì)不溶的物質(zhì),B錯(cuò)誤;溫度越高,AgCl的溶解度越大,C正確;向AgCl沉淀溶解平衡體系中加入NaCl固體,使沉淀溶解平衡逆向移動(dòng),AgCl固體的質(zhì)量增大,D錯(cuò)誤。
題組二 沉淀溶解平衡的影響因素3.25 ℃時(shí),在含有大量PbI2的飽和溶液中存在著平衡:PbI2(s) Pb2++2I-,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.沉淀溶解平衡正向移動(dòng)D.溶液中Pb2+的濃度減小
加入KI溶液時(shí),溶液中c(I-)增大,使PbI2的沉淀溶解平衡逆向移動(dòng),因此溶液中c(Pb2+)減小,但由于溶液中溫度未發(fā)生改變,故PbI2的溶度積常數(shù)Ksp不發(fā)生變化。
4.將足量的BaCO3粉末分別加入下列溶液中,充分溶解至溶液飽和。下列溶液中Ba2+的濃度最小的是A.10 mL 0.2 ml·L-1 Na2CO3溶液B.40 mL 水C.50 mL 0.01 ml·L-1 BaCl2溶液D.100 mL 0.01 ml·L-1鹽酸
5.把Ca(OH)2放入蒸餾水中,一段時(shí)間后達(dá)到平衡:Ca(OH)2(s) Ca2++2OH-。下列說法正確的是A.恒溫下向溶液中加入CaO,溶液的pH升高B.給溶液加熱,溶液的pH升高C.向溶液中加入Na2CO3溶液,其中固體質(zhì)量增加D.向溶液中加入少量NaOH固體,Ca(OH)2固體質(zhì)量不變
恒溫下加入CaO后,溶液仍為Ca(OH)2的飽和溶液,pH不變,A錯(cuò)誤;加熱,Ca(OH)2的溶解度減小,溶液的pH降低,B錯(cuò)誤;加入Na2CO3溶液,沉淀溶解平衡正向移動(dòng),Ca(OH)2固體轉(zhuǎn)化為CaCO3固體,固體質(zhì)量增加,C正確;加入少量NaOH固體,沉淀溶解平衡逆向移動(dòng),Ca(OH)2固體質(zhì)量增加,D錯(cuò)誤。
題組三 溶度積及應(yīng)用6.(2021·山東臨沂高二月考)下列有關(guān)難溶電解質(zhì)及其溶度積常數(shù)Ksp的說法正確的是A.常溫下,向BaCO3飽和溶液中加入Na2CO3固體,BaCO3的Ksp減小B.用稀鹽酸洗滌AgCl沉淀比用水洗滌損耗的AgCl少C.Mg(OH)2可溶于鹽酸,不溶于NH4Cl溶液D.溫度相同時(shí),Ksp小的物質(zhì)其溶解度一定比Ksp大的物質(zhì)的溶解度小
同一難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)只與溫度有關(guān),故A錯(cuò)誤;氯化銀在水中存在沉淀溶解平衡,用稀鹽酸洗滌AgCl沉淀,能使沉淀溶解平衡逆向移動(dòng),減少AgCl的溶解,故B正確;Mg(OH)2電離出來的OH-與 結(jié)合生成弱電解質(zhì)NH3·H2O,從而使Mg(OH)2的沉淀溶解平衡正向移動(dòng),Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液中,故C錯(cuò)誤;當(dāng)難溶電解質(zhì)類型不同時(shí),不能直接根據(jù)溶度積大小判斷其溶解度,則Ksp小的物質(zhì)其溶解度不一定比Ksp大的物質(zhì)的溶解度小,故D錯(cuò)誤。
8.(2021·河北邢臺(tái)高二月考)已知常溫下,Ksp(AgBr)=5.4×10-13、Ksp(AgCl)=1.8×10-10,將AgCl與AgBr的飽和溶液等體積混合,再加入足量濃AgNO3溶液,下列敘述正確的是A.只有AgBr沉淀生成B.AgCl和AgBr沉淀等量生成C.AgCl和AgBr沉淀都有,但以AgCl沉淀為主D.AgCl和AgBr沉淀都有,但以AgBr沉淀為主
已知常溫下,AgCl的Ksp=1.8×10-10,AgBr的Ksp=5.4×10-13,這說明溴化銀更難溶,因此將AgCl與AgBr的飽和溶液等體積混合后,溶液中氯離子濃度大于溴離子濃度,因此再加入足量濃AgNO3溶液,AgCl和AgBr沉淀都有,生成的AgCl沉淀多于AgBr沉淀,即以AgCl沉淀為主,C項(xiàng)正確。
題組四 Ksp曲線圖像9.某溫度時(shí),BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是A.加入Na2SO4可以使溶液由a點(diǎn)變到b點(diǎn)B.通過蒸發(fā)可以使溶液由d點(diǎn)變到c點(diǎn)C.d點(diǎn)無BaSO4沉淀生成D.a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp大于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp
A項(xiàng),溫度不變,加入Na2SO4會(huì)導(dǎo)致溶解平衡逆向移動(dòng),但兩離子濃度的乘積仍不變,仍在曲線上,不會(huì)由a點(diǎn)變到b點(diǎn);B項(xiàng),通過蒸發(fā),水量減小,Ba2+和 濃度都增大,不可能由d點(diǎn)變到c點(diǎn);
C項(xiàng),d點(diǎn)還沒有形成飽和溶液,因此無BaSO4沉淀生成;D項(xiàng),a點(diǎn)與c點(diǎn)的Ksp相等。
A項(xiàng),n點(diǎn)時(shí)c(Ag+)比溶解平衡曲線上的c(Ag+)大,表示AgCl的過飽和溶液,錯(cuò)誤;B項(xiàng),Ksp(Ag2C2O4)=(10-4)2×10-2.46=1×10-10.46,故它的數(shù)量級(jí)為10-11,正確;
11.常溫下,Ksp(PbI2)=7.1×10-9。取適量黃色PbI2粉末溶于水中,充分?jǐn)嚢韬蟮玫綕嵋?,過濾。在濾液中加入少量KI,測(cè)得c(I-)=1.0×10-2 ml·L-1。下列說法正確的是A.Ksp(PbI2)減小B.溶液中c(I-)減小C.產(chǎn)生黃色沉淀D.溶液中c(Pb2+)=7.1×10-7 ml·L-1
12.(2021·衡陽一中高二月考)已知:pAg=-lg c(Ag+),pX=-lg c(Xn-)。298 K時(shí),幾種物質(zhì)的Ksp如下表:
AgCl、AgSCN、Ag2CrO4的飽和溶液中,陽離子和陰離子的濃度關(guān)系如圖所示。
下列說法正確的是A.圖中x代表AgCl曲線,z代表AgSCN曲線B.298 K時(shí),在Cl-和 的物質(zhì)的量濃度均為 0.1 ml·L-1的溶液中,滴入少量0.1 ml·L-1 AgNO3溶液,首先產(chǎn)生的是磚紅色沉淀C.298 K時(shí),若增大p點(diǎn)的陰離子濃度,則y上的點(diǎn)沿曲線向上移動(dòng)D.298 K時(shí),Ag2CrO4(s)+2SCN-(aq) 2AgSCN(s)+ (aq)的平衡 常數(shù)K=2.0×1012
當(dāng)pX=0,即c(Xn-)=1 ml·L-1時(shí),x上的c(Ag+)=10-6 ml·L-1,y上的c(Ag+)=10-10 ml·L-1,z上的c(Ag+)=10-12 ml·L-1,結(jié)合AgCl、AgSCN、Ag2CrO4的Ksp數(shù)據(jù),可知圖中x、y、z分別是Ag2CrO4、AgCl、AgSCN的離子濃度曲線,A錯(cuò)誤;
析出AgCl沉淀時(shí),溶液中c(Ag+)= ml·L-1=1.8×10-9 ml·L-1,析出Ag2CrO4沉淀時(shí),溶液中c(Ag+)= ml·L-1>1.8×10-9 ml·L-1,沉
淀時(shí),c(Ag+)越小,越先生成沉淀,則首先產(chǎn)生白色沉淀AgCl,B錯(cuò)誤;
298 K時(shí),若增大p點(diǎn)的陰離子濃度,c(Ag+)減小,由圖可知,y上的點(diǎn)應(yīng)沿曲線向下移動(dòng),C錯(cuò)誤;
13.室溫下用廢電池的鋅皮制備ZnSO4·7H2O的過程中,需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵,其方法是加稀H2SO4和H2O2溶解,鐵變?yōu)開_____,加堿調(diào)節(jié)至pH為____時(shí),鐵離子剛好沉淀完全(離子濃度小于1×10-5 ml·L-1時(shí),即可認(rèn)為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為___時(shí),鋅開始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1 ml·L-1)。若上述過程不加H2O2,后果是_____________________,原因是__________________________。
Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
鐵溶于稀硫酸生成Fe2+,F(xiàn)e2+被雙氧水氧化為Fe3+。Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-39,鐵離子剛好完全沉淀時(shí),c(OH-)= ml·L-1≈4.64×10-12 ml·L-1,則c(H+)= ml·L-1≈2.16×10-3 ml·L-1,pH≈2.7;Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-17,鋅離子開始沉淀時(shí),c(OH-)= ml·L-1=10-8 ml·L-1,則c(H+)= ml·L-1=10-6 ml·L-1,pH=6。
14.(2022·洛陽高二檢測(cè))工業(yè)制膽礬時(shí),將粗制CuO粉末(含雜質(zhì)FeO、Fe2O3)慢慢加入適量的稀H2SO4中完全溶解,除去雜質(zhì)離子后,再蒸發(fā)結(jié)晶可得純凈的膽礬晶體。已知常溫下:pH≥9.6時(shí),F(xiàn)e2+以Fe(OH)2的形式完全沉淀;pH≥6.4時(shí),Cu2+以Cu(OH)2的形式完全沉淀;pH在3~4時(shí),F(xiàn)e3+以Fe(OH)3的形式完全沉淀。回答下列問題:
(1)為除去溶液中的Fe2+,可先加入___(填字母),將Fe2+氧化為Fe3+,反應(yīng)的離子方程式為__________________________________,然后加入適量的_____(填字母),調(diào)節(jié)溶液的pH至______,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。A.CuO (OH)2 D.H2O2
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
由于沉淀所需的pH:Fe2+>Cu2+>Fe3+,故要除去溶液中的Fe2+,必須先加入氧化劑將Fe2+氧化,為了不引入雜質(zhì),加入的氧化劑選H2O2。pH在3~4時(shí),F(xiàn)e3+以Fe(OH)3的形式完全沉淀,為了不引入雜質(zhì),需要加入適量的CuO或Cu(OH)2調(diào)節(jié)溶液的pH。
(2)甲同學(xué)懷疑調(diào)節(jié)至溶液pH=4是否能達(dá)到除去Fe3+而不損失Cu2+的目的,乙同學(xué)認(rèn)為可以通過計(jì)算確定,他查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù),常溫下Fe(OH)3的溶度積Ksp=1×10-38,Cu(OH)2的溶度積Ksp=3×10-20,通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5 ml·L-1時(shí)就認(rèn)為沉淀完全,設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3 ml·L-1,則Cu(OH)2開始沉淀時(shí)溶液的pH為____,F(xiàn)e3+完全沉淀時(shí)溶液的pH為___,通過計(jì)算確定上述方案______(填“可行”或“不可行”)。
常溫下,Cu(OH)2開始沉淀時(shí)c(Cu2+)·c2(OH-)=Ksp[Cu(OH)2]=3×10-20,c(OH-)= ml·L-1=1×10-10 ml·L-1,c(H+)=1×10-4 ml·L-1,Cu(OH)2開始沉淀時(shí)溶液的pH=4;Fe3+完全沉淀時(shí)c(Fe3+)
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