三維設(shè)計2015高考化學(xué)人教通用一輪講義難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡2014高考

1、第四節(jié)難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡明考綱要求理主干脈絡(luò)1.了解難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡。2了解沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。一、沉淀溶解平衡1概念在一定溫度下，當難溶電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時，沉淀溶解速率和沉淀生成速率相等的狀態(tài)。2沉淀溶解平衡常數(shù)溶度積(1)溶度積(Ksp)：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

2、)：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。二、沉淀溶解平衡的應(yīng)用1沉淀的生成(1)調(diào)節(jié)pH法：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。(2)沉淀劑法：如用H2S沉淀Hg2的離子方程式為：H2SHg2=HgS2H。2沉淀的溶解(1)酸溶解法：如

3、CaCO3溶于鹽酸，離子方程式為：CaCO32H=Ca2H2OCO2。Cu(OH)2溶于稀硫酸，離子方程式為：Cu(OH)22H=Cu22H2O。(2)鹽溶液溶解法：如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液，離子方程式為：Mg(OH)22NH=Mg22NH3·H2O。3沉淀的轉(zhuǎn)化(1)實質(zhì)：沉淀溶解平衡的移動。(2)規(guī)律：一般說來，溶解度小的沉淀容易轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀。沉淀的溶解度差別越大，越容易轉(zhuǎn)化。(3)應(yīng)用：鍋爐除垢：將CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3，離子方程式為：CaSO4CO=CaCO3SO。礦物轉(zhuǎn)化：CuSO4溶液遇ZnS轉(zhuǎn)化為CuS，離子方程式為：Cu2ZnS=CuSZn2。

4、1.判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)。(1)(2013·重慶高考)AgCl沉淀易轉(zhuǎn)化為AgI沉淀且K(AgX)c(Ag)·c(X)，故K(AgI)K(AgCl)。()(2)(2013·安徽高考)室溫下，AgCl在水中的溶解度小于在食鹽水中的溶解度。()(3)沉淀完全是指溶液中該物質(zhì)的濃度為0。()(4)在AgCl的飽和溶液中，加入NaCl溶液，AgCl沉淀質(zhì)量增大，但Ksp(AgCl)不變。()(5)(2010·天津高考)AgCl在同濃度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同。()(6)(2012·江蘇高考)向濃度均為0.1

5、mol·L1NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，出現(xiàn)黃色沉淀，說明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)。()(7)(2011·四川高考)醋可用于除去暖水瓶中的水垢。()提示：(1)AgI更難溶，所以其Ksp更小。(2)×AgCl在食鹽水中溶解度更小，因為c(Cl)較大，使AgCl(s)AgCl平衡左移。(3)×溶液中離子濃度小于1.0×105mol/L時認為沉淀完全，絕對不溶的物質(zhì)是不存在的。(4)Ksp(AgCl)只與溫度有關(guān)。(5)×前者c(Cl)濃度大，AgCl在其中的溶解度小。(6)(7)2設(shè)計實驗證明Ag

6、Cl飽和溶液中存在Ag和Cl？答案：取適量AgCl加蒸餾水溶解于試管中，取上層清液并分成兩份。一份滴加酸化的AgNO3溶液，生成白色沉淀，證明AgCl溶液中含Cl；一份滴加Na2S溶液，生成黑色沉淀，證明AgCl溶液中含Ag。3AgCl=AgCl與AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)表達式有何區(qū)別？答案：前者表明AgCl為強電解質(zhì)，在水溶液中完全電離，后者表示AgCl的沿淀溶解平衡。4除去NaCl溶液中的BaCl2和除去AgI中的AgCl各用什么方法？答案：除去NaCl溶液中的BaCl2可用適量Na2SO4溶液，Ba2SO=BaSO4過濾即可除雜；除去AgI中的AgCl需用飽和KI溶液，振蕩

7、靜置，溶度積大的AgCl就會慢慢轉(zhuǎn)化為溶度積小的AgI。5試用平衡移動原理解釋下列事實：(1)BaCO3不溶于水，為什么不能作鋇餐？(2)CaCO3難溶于稀H2SO4，卻能溶于醋酸中；(3)分別用等體積的蒸餾水和0.01mol·L1的鹽酸洗滌AgCl沉淀，用水洗滌造成的AgCl的損失大于用稀鹽酸洗滌的損失量。答案：(1)BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)，HCl=HCl，2HCO=H2OCO2，鹽酸電離的H與BaCO3產(chǎn)生的CO結(jié)合成生CO2和H2O，破壞了BaCO3的溶解平衡，c(Ba2)增大，引起人體中毒。(1)CaCO3(s)Ca2(aq)CO(aq)，H2SO4=SO

8、2H，因為生成的CaSO4溶解度較小，會附在CaCO3的表面，阻止平衡的右移。而CH3COOHCH3COOH生成的醋酸鈣易溶于水；當H與CO結(jié)合生成CO2和H2O時，CaCO3的溶解平衡右移。(3)用水洗滌AgCl，AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)平衡右移，AgCl的質(zhì)量減少，用鹽酸洗滌AgCl，稀釋的同時HCl電離產(chǎn)生的Cl會使平衡左移，AgCl減少的質(zhì)量要小些。影響沉淀溶解平衡的因素1(2013·北京高考)實驗：0.1mol·L1AgNO3溶液和0.1mol·L1NaCl溶液等體積混合得到濁液a，過濾得到濾液b和白色沉淀c；向濾液b中滴加0.1mol&#

9、183;L1KI溶液，出現(xiàn)渾濁；向沉淀c中滴加0.1mol·L1KI溶液，沉淀變?yōu)辄S色。下列分析不正確的是()A濁液a中存在沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)B濾液b中不含有AgC中顏色變化說明AgCl轉(zhuǎn)化為AgID實驗可以證明AgI比AgCl更難溶解析：選B由實驗現(xiàn)象和反應(yīng)原理可知，濁液a為含有AgCl及硝酸鈉的濁液，濾液b為硝酸鈉溶液(含極少量的Ag、Cl)，白色沉淀c為AgCl，中出現(xiàn)的渾濁為AgI，中的黃色沉淀為AgI。濁液a中存在AgCl的溶解平衡，A項正確；由選項A可知濾液b中含有Ag，B項錯誤；中的黃色沉淀為AgI，是由AgCl電離出的Ag與I結(jié)合生成

10、的，C項正確；實驗和實驗均說明AgI比AgCl更難溶，D項正確。2有關(guān)AgCl的沉淀溶解平衡的說法正確的是()AAgCl沉淀生成和溶解同時在不斷進行，且速率相等BAgCl難溶于水，溶液中沒有Ag和ClC只要向含有AgCl的飽和溶液中加入鹽酸，一定會有沉淀生成D向含有AgCl的懸濁液中加入NaBr固體，AgCl沉淀不變化解析：選AA項，沉淀溶解平衡是一個動態(tài)平衡，正確；B項，沉淀溶解平衡存在，則肯定存在Ag和Cl，故不正確；C項，如果加入鹽酸后溶液中Cl的濃度小于原飽和溶液中的Cl濃度，則不產(chǎn)生沉淀；D項，向含有AgCl的懸濁液中加入NaBr固體，AgCl沉淀會轉(zhuǎn)化為AgBr沉淀。3已知溶液中存

11、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)量增加向溶液中加入少量NaOH固體，Ca(OH)2固體質(zhì)量不變ABC D解析：選A會生成CaCO3，使Ca2濃度減小，錯誤；加入氫氧化鈉溶液會使平衡左移，有Ca(OH)2沉淀生成，但Ca(OH)2的溶度積較大，要除去Ca2，應(yīng)把Ca2轉(zhuǎn)化為更難溶的CaCO

12、3，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；加熱，Ca(OH)2的溶解度減小，溶液的pH降低，錯；加入Na2CO3溶液，沉淀溶解平衡向右移動，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。4將AgCl分別加入盛有：5mL水；6mL0.5mol/L NaCl溶液；10 mL 0.2 mol/LCaCl2溶液；50mL0.1mol/L鹽酸的燒杯中，均有固體剩余，各溶液中c(Ag)從大到小的排列順序為_。解析：根據(jù)沉淀溶解平衡：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)知，溶液中c(

13、Cl)越大，則c(Ag)越小。答案：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)。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：(Ksp不變)：加水稀釋，平衡向溶解的方向移動；向平衡體系中加入難溶物相應(yīng)的離子，平衡逆向移動；向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶或更難電離或氣體的離子時，平衡向溶解的方向移動。(2)溫度：絕大多數(shù)難溶鹽的溶解是吸熱過程，升高溫度，平衡向溶解的方向移動，Ksp增大。3實例以AgCl為例：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)外界

14、條件移動方向c(Ag)Ksp升高溫度正向增大增大加入少量的AgNO3逆向增大不變加入Na2S正向減小不變通入HCl逆向減小不變特別提醒(1)沉淀溶解平衡也屬于動態(tài)平衡，遵循勒夏特列原理，運用平衡移動原理也可解釋相關(guān)問題。(2)沉淀的生成和溶解這兩個相反的過程相互轉(zhuǎn)化的條件是離子濃度的大小，調(diào)控反應(yīng)所需的離子濃度，可使反應(yīng)向著所需的方向轉(zhuǎn)化。溶度積的相關(guān)計算與溶解平衡曲線5(2013·新課標全國卷)已知Ksp(AgCl)1.56×1010，Ksp(AgBr)7.7×1013，Ksp(Ag2CrO4)9.0×1012。某溶液中含有Cl、Br和CrO，濃度均為

15、0.010mol·L1，向該溶液中逐滴加入0.010mol·L1的AgNO3溶液時，三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序為()ACl、Br、CrOBCrO、Br、ClCBr、Cl、CrO DBr、CrO、Cl解析：選C本題考查溶度積常數(shù)，意在考查考生的化學(xué)計算能力。設(shè)加入一定體積的AgNO3溶液時，溶液中Cl、Br和CrO的濃度均為cmol·L1，則形成AgCl、AgBr、Ag2CrO4沉淀所需Ag濃度分別是mol·L1、mol·L1、mol·L1，比較Ksp數(shù)值可知，Br形成沉淀時所需Ag濃度最小，即最先產(chǎn)生沉淀；CrO形成沉淀時所需Ag濃

16、度最大，即最后產(chǎn)生沉淀。6(雙選)(2013·江蘇高考)一定溫度下，三種碳酸鹽MCO3(M：Mg2、Ca2、Mn2)的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。已知：pMlgc(M)，p(CO)lgc(CO)。下列說法正確的是 ()AMgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次增大Ba點可表示MnCO3的飽和溶液，且c(Mn2)c(CO)Cb點可表示CaCO3的飽和溶液，且c(Ca2)<c(CO)Dc點可表示MgCO3的不飽和溶液，且c(Mg2)<c(CO)解析：選BDpM、p(CO)越大，則c(M)、c(CO)越小，Ksp越小，根據(jù)圖示，可以判斷MgCO3、CaCO3、MnCO3的K

17、sp依次減小，A項錯誤；a點在MnCO3的沉淀溶解平衡曲線上，為飽和溶液，且p(Mn2)p(CO)，則c(Mn2)c(CO)，B項正確；b點在CaCO3的沉淀溶解平衡曲線上，為飽和溶液，p(Ca2)p(CO)，則c(Ca2)c(CO)，C項錯誤；c點在MgCO3的沉淀溶解平衡曲線上方，c(Mg2)·c(CO)Ksp(MgCO3)，為不飽和溶液，D項正確。7(2013·寶雞三檢)25時，CaCO3在水中的溶解平衡曲線如圖所示。已知25時，CaCO3的Ksp(CaCO3)2.8×109。據(jù)圖分析，下列說法不正確的是()Ax的數(shù)值為2×105Bc點時有碳酸鈣沉

18、淀生成Cb點與d點對應(yīng)的溶度積相等D加入蒸餾水可使溶液由d點變到a點解析：選Dd點c(CO)1.4×104mol·L1，則c(Ca2)2×105 (mol·L1)，即x2×105，A正確。c點Qc>Ksp，故有沉淀生成，B正確。溶度積只與溫度有關(guān)，b點與d點對應(yīng)的溶度積相等，C正確。加入蒸餾水后，d點各離子濃度都減小，不可能變到a點，D錯誤。1溶度積的計算及應(yīng)用(1)結(jié)合具體的溶解平衡，可以寫出溶度積的表達式。一般說來，表達式為同類型的沉淀，溶度積越小，表明其溶解度越小。(2)關(guān)于溶度積的計算，主要是結(jié)合具體溶解平衡考查某離子沉淀時溶液的

19、pH或離子濃度，或根據(jù)離子濃度判斷，能否達到溶解平衡等。(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。2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，曲線上任一點都表示飽和溶液，曲線上方的任一點均表示過飽和，此時有沉淀析出，曲線下方的任一點，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

20、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。沉淀溶解平衡在物質(zhì)分離中的應(yīng)用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，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。1(2013·昆明一中月考)在pH為45的環(huán)境中，Cu2、Fe2不能生成沉淀，而

21、Fe3幾乎完全沉淀。工業(yè)上制取CuCl2是將濃鹽酸用蒸汽加熱到80左右，再慢慢加入粗氧化銅(含雜質(zhì)FeO)，充分攪拌使之溶解，欲除去溶液中的雜質(zhì)離子，下列方法正確的是()A加入純Cu將Fe2還原B向溶液中加入(NH4)2S使Fe2沉淀C直接加水加熱使雜質(zhì)離子水解除去D在溶液中通入Cl2，再加入CuO粉末調(diào)節(jié)pH為45解析：選DA項，Cu與Fe2不反應(yīng)；B項，引入新雜質(zhì)，且Cu2轉(zhuǎn)化為CuS；C項，直接加水加熱Cu2也會發(fā)生水解；D項，通入Cl2，把Fe2氧化為Fe3，再加入CuO調(diào)節(jié)pH為45，使Fe3沉淀完全即可。2(2013·浙江五校聯(lián)考)氯堿工業(yè)電解所用的氯化鈉溶液需精制。除去

22、有影響的Ca2、Mg2、NH、SO及泥沙，其精制流程如下：已知：Ca2、Mg2開始形成相應(yīng)氫氧化物沉淀的pH如下表。Ca(OH)2Mg(OH)2pH11.54.2Ksp(BaSO4)1.1×1010，Ksp(BaCO3)2.6×109，Ksp(CaCO3)5.0×109。下列說法正確的是()A鹽泥a除泥沙外，還含有Ca(OH)2和Mg(OH)2B過程中將NH轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是3ClO2NH=3ClN23H2O2HC過程中通入CO2有利于除SOD過程調(diào)pH可以使用硝酸解析：選C鹽泥a是在pH11的條件下得到的，由題給條件，得不到Ca(OH)2，A錯；過程是在堿

23、性條件下進行的，得不到H，B錯；過程調(diào)pH不可以使用硝酸，會引入NO雜質(zhì)，D錯。3(2011·浙江高考)海水中含有豐富的鎂資源。某同學(xué)設(shè)計了從模擬海水中制備MgO的實驗方案：模擬海水中的離子濃度/mol·L1NaMg2Ca2ClHCO0.4390.0500.0110.5600.001注：溶液中某種離子的濃度小于1.0×105mol·L1，可認為該離子不存在；實驗過程中，假設(shè)溶液體積不變。Ksp，CaCO34.96×109Ksp，MgCO36.82×106Ksp，Ca(OH)24.68×106Ksp，Mg(OH)25.61&#

24、215;1012下列說法正確的是()A沉淀物X為CaCO3B濾液M中存在Mg2，不存在Ca2C濾液N中存在Mg2、Ca2D步驟中若改為加入4.2gNaOH固體，沉淀物Y為Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物解析：選A加入NaOH溶液，HCO與OH反應(yīng)生成CO，此時c(Ca2)·c( CO)0.011×0.0011.1×105>KspCaCO3，c(Mg2)·c( CO)0.050×0.0015×105>KspMgCO3，由于Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3)，因此先生成CaCO3沉淀，生成沉淀后溶液中c(

25、CO)KspCaCO3/c(Ca2)4.96×107<1×105，因此CO完全沉淀，則無MgCO3沉淀生成，A對；濾液M中c(Ca2)0.010mol/L，c(Mg2) 0.050 mol/L，B錯；濾液M加NaOH固體調(diào)節(jié)pH11，此時c(Mg2)·c2(OH)0.050×(103)25×108>KspMg(OH)2，c(Ca2)·c2(OH)0.010×(103)21×108<KspCa(OH)2，因此只有Mg(OH)2沉淀生成，而無Ca(OH)2沉淀生成，生成沉淀后溶液中c(Mg2)KspM

26、g(OH)2/c2(OH)5.61×106<1×105，因此 Mg2完全沉淀，故濾液 N 中只有 Ca2而無 Mg2，C 錯；若改為加入4.2 g NaOH 固體，則c(OH)0.105 mol/L，則c(Mg2)·c2(OH)0.050×(0.105)25.51×104>KspMg(OH)2，c(Ca2)·c2(OH)0.010×(0.105)21.10×104>KspCa(OH)2，由于KspMg(OH)2<KspCa(OH)2，則先生成Mg(OH)2沉淀，并且沉淀完全，生成沉淀后溶液中

27、c(OH)0.1050.05×20.005mol/L，此時c(Ca2)·c2(OH)0.010×(0.005)22.5×107<KspCa(OH)2，故無Ca(OH)2沉淀生成，D錯。4在25下，向濃度均為0.1mol·L1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成_沉淀(填化學(xué)式)，生成該沉淀的離子方程式為_。已知25時，KspMg(OH)21.8×1011，KspCu(OH)22.2×1020。解析：因為KspCu(OH)2KspMg(OH)2，故先生成Cu(OH)2沉淀。注意氨水是弱電解質(zhì)，在離子方程式中要寫成分子形式。答案：Cu(OH)2Cu22NH3·H2O=Cu(OH)22NH5(2012·浙江高考)已知：I22S2O=S4O2I。相關(guān)物質(zhì)的溶度積常數(shù)見下表：物質(zhì)Cu(OH)2Fe(OH)3CuClCuIKsp2.2×10202.6×10391.7×1071.3×1012某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3，為得到純凈的CuCl2·2H2O晶體，加入_，調(diào)至pH4，使溶液