一輪復習人教版第八單元第4節(jié)沉淀溶解平衡課件（62張）

第4節(jié)沉淀溶解平衡第八單元2022備考要點1.能用化學用語正確表示水溶液中的難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡。2.能通過實驗證明水溶液中存在的難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化。3.能利用離子積與溶度積常數(shù)的關(guān)系判斷溶液中難溶電解質(zhì)的沉淀和溶解情況。4.能綜合運用離子反應、化學平衡原理,舉例說明難溶電解質(zhì)沉淀溶解平衡在生產(chǎn)、科研和環(huán)保等領(lǐng)域中的應用素養(yǎng)要求1.變化觀念與平衡思想:運用化學平衡原理分析,理解沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化,學會運用變量控制的方法研究化學反應。2.證據(jù)推理與模型認知:建立沉淀溶解平衡認知模型,并能利用該模型判斷溶液中難溶電解質(zhì)的沉淀和溶解情況。3.科學態(tài)度與社會責任:通過沉淀溶解平衡在生產(chǎn)、生活和科學研究中的應用,認識化學對人類做出的重大貢獻考點一難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡必備知識自主預診知識梳理1.溶解平衡狀態(tài)(1)定義。沉淀溶解平衡狀態(tài)是指在一定溫度下,當難溶強電解質(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)。例如,在一定溫度下,當AgCl溶于水形成飽和溶液時,AgCl溶于水形成Ag+和Cl-的速率等于溶液中的Ag+和Cl-結(jié)合生成AgCl的速率的狀態(tài),屬于沉淀溶解平衡狀態(tài)。(2)溶解平衡的建立。固體溶質(zhì)

溶液中的溶質(zhì)

①v(溶解)>v(沉淀),固體溶解②v(溶解)=v(沉淀),溶解平衡③v(溶解)<v(沉淀),析出晶體(3)特點。

2.溶度積常數(shù)(1)溶度積與離子積。以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)為例類型溶度積離子積定義沉淀溶解平衡常數(shù)溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積符號KspQ表達式Ksp(AmBn)=

,式中的濃度都是平衡濃度

Q(AmBn)=

,式中的濃度是任意時刻濃度

cm(An+)·cn(Bm-)cm(An+)·cn(Bm-)應用判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解①Q(mào)>Ksp:溶液中有

析出

②Q=Ksp:沉淀與溶解處于

狀態(tài)

③Q<Ksp:溶液中

沉淀析出

沉淀

平衡

無

(2)Ksp的影響因素①內(nèi)因:難溶物質(zhì)本身的性質(zhì),這是決定因素。②外因。a.濃度:加水稀釋,平衡向沉淀溶解方向移動,但Ksp不變。b.溫度:絕大多數(shù)難溶物的溶解是吸熱過程,升高溫度,平衡向沉淀溶解的方向移動,Ksp增大。c.其他:向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應生成更難溶物質(zhì)、更難電離物質(zhì)或氣體的離子時,平衡向沉淀溶解的方向移動,但Ksp不變。微點撥

(1)沉淀溶解平衡一般是吸熱的,溫度升高平衡右移,Ksp增大,但Ca(OH)2相反。(2)對于沉淀溶解平衡AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),Ksp=cm(An+)·cn(Bm-),對于相同類型的物質(zhì),Ksp的大小反映了難溶電解質(zhì)在溶液中溶解能力的大小,也反映了該物質(zhì)在溶液中沉淀的難易。自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)升高溫度,沉淀溶解平衡一定正向移動。(

)(2)室溫下,AgCl在水中的溶解度小于在食鹽水中的溶解度。(

)(3)難溶電解質(zhì)達到沉淀溶解平衡時,增加難溶電解質(zhì)的量,平衡向溶解的方向移動。(

)(4)不可能使要除去的離子全部通過沉淀除去。一般認為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10-5mol·L-1時,說明沉淀完全。(

)(5)在一定條件下,溶解度較小的沉淀也可以轉(zhuǎn)化成溶解度較大的沉淀。(

)(6)常溫下,向BaCO3的飽和溶液中加入Na2CO3固體,BaCO3的Ksp減小。(

)答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)√

(6)×2.(1)濃縮液中主要含有I-、Cl-等離子。取一定量的濃縮液,向其中滴加AgNO3溶液,當AgCl開始沉淀時,溶液中

為

。已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。

(2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39時Mn(OH)2開始沉淀。室溫下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其濃度均小于1×10-6mol·L-1),需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為

。

答案

(1)4.7×10-7

≤pH<7.1關(guān)鍵能力考向突破考向1

難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡圖像分析【典例1】

(2019全國2,12)絢麗多彩的無機顏料的應用曾創(chuàng)造了古代繪畫和彩陶的輝煌。硫化鎘(CdS)是一種難溶于水的黃色顏料,其在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.圖中a和b分別為T1、T2溫度下CdS在水中的溶解度B.圖中各點對應的Ksp的關(guān)系為Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)C.向m點的溶液中加入少量Na2S固體,溶液組成由m沿mpn線向p方向移動D.溫度降低時,q點的飽和溶液的組成由q沿qp線向p方向移動答案B

解析

CdS在水中存在沉淀溶解平衡:CdS(s)Cd2+(aq)+S2-(aq),電離出的S2-濃度與Cd2+濃度相同,A項正確;沉淀溶解平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度相同,Ksp相同,所以m、p、n三點的Ksp相同,B項錯誤;在T1溫度下,向m點的溶液中加入少量Na2S固體,S2-濃度增大,但由于Ksp不變,所以Cd2+濃度必然減小,因此溶液組成由m沿mpn線向p方向移動,C項正確;溫度降低,CdS的Ksp減小,但S2-濃度與Cd2+濃度仍然相等,所以q點飽和溶液的組成由q沿qp線向p方向移動,D項正確。思維建模

明確圖像中縱、橫坐標的含義→理解圖像中線上的點、線外點的含義→抓住Ksp的特點,結(jié)合選項分析判斷對點演練1(雙選)(2021山東泰安一模)已知:常溫下,Ksp(ZnS)=1.6×10-24;pM=-lgc(M2+)(M2+為Cu2+或Zn2+)。常溫下,向10mL0.10mol·L-1CuCl2溶液中滴加0.10mol·L-1Na2S溶液,滴加過程中pM與Na2S溶液體積(V)的關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.Ksp(CuS)的數(shù)量級為10-36點溶液中,c(Na+)=2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)]點溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(H+)D.相同條件下,若用等濃度等體積的ZnCl2溶液代替上述CuCl2溶液,則反應終點c向上移動答案

BD

解析

向10

mL

mol·L-1

CuCl2溶液中滴加

mol·L-1的Na2S溶液,發(fā)生反應:Cu2++S2-==CuS↓,Cu2+單獨存在或S2-單獨存在均會發(fā)生水解,水解促進水的電離,b點溶液中滴加Na2S溶液的體積是10

mL,此時恰好生成CuS沉淀,溶液中存在的CuS沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),結(jié)合圖像和溶度積常數(shù)分析解答。該溫度下,平衡時c(Cu2+)=c(S2-)=10

mol·L-1,Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=10

×10

=10,故數(shù)量級為10-36,A正確;a點為CuCl2和NaCl的混合溶液,生成了CuS沉淀,c(Na+)>2[c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)],B錯誤;d點溶液是Na2S和NaCl的混合溶液,硫離子水解使溶液顯堿性,c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+),C正確;相同實驗條件下,改用

mol·L-1的ZnCl2溶液,Ksp(ZnS)=1.6×10-24>Ksp(CuS),鋅離子濃度大于銅離子濃度,消耗硫化鈉溶液體積10

mL,圖中反應終點c點向b點方向移動,D錯誤?？枷?

溶度積常數(shù)及其應用【典例2】

(1)(2020山東化學,16節(jié)選)用軟錳礦(主要成分為MnO2,含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制備高純MnCO3的工藝流程如下:已知:MnO2是一種兩性氧化物;25℃時相關(guān)物質(zhì)的Ksp見下表。

物質(zhì)Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp1×10-16.31×10-38.61×10-32.31×10-12.7回答下列問題:①凈化時需先加入的試劑X為

(填化學式),再使用氨水調(diào)溶液的pH,則pH的理論最小值為

(當溶液中某離子濃度c≤1.0×10-5mol·L-1時,可認為該離子沉淀完全)。

②碳化過程中發(fā)生反應的離子方程式為

。

(2)(2020江蘇化學,19節(jié)選)實驗室由煉鋼污泥(簡稱鐵泥,主要成分為鐵的氧化物)制備軟磁性材料α-Fe2O3。其主要實驗流程如下:鐵泥→酸浸→還原→除雜→沉鐵

α-Fe2O3除雜:向“還原”后的濾液中加入NH4F溶液,使Ca2+轉(zhuǎn)化為CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、將會導致CaF2沉淀不完全,其原因是

[Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4]。

答案

(1)①H2O2

②Mn2++HC+NH3·H2O==MnCO3↓+N+H2O

(2)pH偏低形成HF,導致溶液中F-濃度減小,CaF2沉淀不完全易錯警示

(1)并非Ksp越小,其物質(zhì)的溶解度就越小。對于陰、陽離子個數(shù)比相同的難溶電解質(zhì),它們的溶解度可以直接用Ksp的大小來比較,Ksp越小,其物質(zhì)的溶解度就越小;而對于陰、陽離子的個數(shù)比不同的難溶電解質(zhì),它們的溶解度就不能直接用Ksp的大小來比較。(2)溶度積小的難溶電解質(zhì)在一定條件下也能向溶度積大的難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化。當兩種難溶電解質(zhì)的Ksp相差不是很大時,通過調(diào)節(jié)某種離子的濃度,可由溶度積小的難溶電解質(zhì)向溶度積大的難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化。對點演練2(2020全國3,27節(jié)選)某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物,還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O):溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬離子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉淀時(c=0.01

mol·L-1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(c=1.0×10-5

mol·L-1)的pH8.74.73.29.0回答下列問題:(1)“轉(zhuǎn)化”中可替代H2O2的物質(zhì)是

。若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”,即,“濾液③”中可能含有的雜質(zhì)離子為

。

(2)利用上述表格數(shù)據(jù),計算Ni(OH)2的Ksp=

(列出計算式)。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2+

濃度為1.0mol·L-1,則“調(diào)pH”應控制的pH范圍是

。

答案

(1)O2或空氣Fe3+(2)0.01×(10)2[或10-5×(10)2]

解析

(1)加H2O2溶液“轉(zhuǎn)化”的目的是將Fe2+氧化為Fe3+,替代起氧化作用的H2O2溶液的可以為O2或空氣,這樣既能將Fe2+氧化,又不引進新雜質(zhì)。由于Fe2+開始沉淀、沉淀完全時的pH與Ni2+的相近,所以若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”,則“調(diào)pH”得到Fe(OH)3沉淀,Fe2+與Ni2+一起存在于溶液中,通過“轉(zhuǎn)化”(氧化)使Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+而被沉淀出來,則濾液③中可能的雜質(zhì)離子為氧化得到的Fe3+。(2)根據(jù)Ni2+開始沉淀時的pH為7.2,可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·c2(OH-)=0.01×(10)2;根據(jù)Ni2+完全沉淀時的pH為8.7,也可得Ni(OH)2的Ksp=c(Ni2+)·

c2(OH-)=10-5×(10)2?！罢{(diào)pH”是為了使Fe3+沉淀完全,根據(jù)Fe3+完全沉淀時的pH為可知,pH應大于3.2;同時不能使Ni2+沉淀,則c(Ni2+)·c2(OH-)<0.01×(10)2,根據(jù)c(Ni2+

mol·L-1,可求得c(OH-)<10

mol·L-1,對應c(H+)>10

mol·L-1,則“調(diào)pH”的pH應小于6.2,則“調(diào)pH”控制的pH范圍是。深度指津

1.有關(guān)Ksp的相關(guān)計算(1)已知溶度積,求溶液中的某種離子的濃度,如Ksp(AgCl)=a的飽和AgCl溶液中,c(Ag+)=mol·L-1。(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Ksp=a,在

mol·L-1的NaCl溶液中加入過量的AgCl固體,達到平衡后c(Ag+)=10a

mol·L-1。(3)計算反應的平衡常數(shù),如對于反應Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq),Ksp(MnS)=c(Mn2+)·c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-),該反應的平衡常數(shù)K=。2.解沉淀溶解平衡圖像題的三步驟第一步:明確圖像中縱、橫坐標的含義縱、橫坐標通常是難溶物溶解后電離出的離子濃度。第二步:理解圖像中線上點、線外點的含義(1)以氯化銀為例,在該沉淀溶解平衡圖像上,曲線上任意一點都達到了沉淀溶解平衡狀態(tài),此時Q=Ksp。在溫度不變時,無論改變哪種離子的濃度,另一種離子的濃度只能在曲線上變化,不會出現(xiàn)在曲線以外。(2)曲線上方區(qū)域的點均為過飽和溶液,此時Q>Ksp。(3)曲線下方區(qū)域的點均為不飽和溶液,此時Q<Ksp。第三步:抓住Ksp的特點,結(jié)合選項分析判斷(1)溶液在恒溫蒸發(fā)時,離子濃度的變化分兩種情況。①原溶液不飽和時,離子濃度都增大;②原溶液飽和時,離子濃度都不變。(2)溶度積常數(shù)只是溫度的函數(shù),與溶液中溶質(zhì)的離子濃度無關(guān),在同一曲線上的點,溶度積常數(shù)相同?？键c二沉淀溶解平衡的應用必備知識自主預診知識梳理1.沉淀的生成(1)調(diào)節(jié)pH法。如:除去NH4Cl溶液中的FeCl3雜質(zhì),可加入氨水調(diào)節(jié)pH至7~8,離子方程式為

。

(2)沉淀劑法。如:用Na2S沉淀Cu2+,離子方程式為

。

S2-+Cu2+==CuS↓2.沉淀的溶解(1)酸溶解法。如:CaCO3溶于鹽酸,離子方程式為

。

(2)鹽溶液溶解法。如:Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,離子方程式為

。

(3)氧化還原溶解法。如:不溶于鹽酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸。CaCO3+2H+==Ca2++H2O+CO2↑

(4)配位溶解法。如:AgCl溶于氨水,離子方程式為

。

AgCl+2NH3·H2O==[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O3.沉淀的轉(zhuǎn)化(1)實質(zhì):沉淀溶解平衡的移動(沉淀的溶解度差別

,越容易轉(zhuǎn)化)。

AgCl沉淀轉(zhuǎn)化為AgBr的離子方程式為

。

AgI沉淀轉(zhuǎn)化為Ag2S的離子方程式為

。

越大

淺黃色黃色黑色(2)應用。①鍋爐除垢:將CaSO4轉(zhuǎn)化為疏松、易溶于酸的CaCO3,離子方程式為

。

②礦物轉(zhuǎn)化:CuSO4溶液遇PbS轉(zhuǎn)化為CuS,離子方程式為

。

自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(3)分別用等體積的蒸餾水和0.01mol·L-1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。(

)(4)洗滌沉淀時,洗滌次數(shù)越多越好。(

)答案

(1)×

(2)×

(3)√

(4)×2.試用平衡移動原理解釋:已知Ba2+有毒,為什么醫(yī)療上能用BaSO4做鋇餐透視,而不能用BaCO3做鋇餐?關(guān)鍵能力考向突破考向1

難溶電解質(zhì)的生成與溶解【典例1】

(2020北京順義區(qū)一模)某實驗小組探究常溫下難溶電解質(zhì)的溶解平衡,查得如表資料。難溶電解質(zhì)FeSCuSMg(OH)2Fe(OH)3Ksp(溶解平衡常數(shù))6.3×10-186.3×10-361.8×10-114.0×10-38依據(jù)上述數(shù)據(jù)進行的預測不合理的是(

)A.向飽和FeS溶液中加入少量Na2S固體,有渾濁出現(xiàn)B.除去FeSO4溶液中的CuSO4,可選用FeS作沉淀劑C.向含等物質(zhì)的量的MgCl2和FeCl3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先出現(xiàn)的沉淀是Mg(OH)2D.向1mL0.1mol·L-1MgCl2溶液中滴加2mL0.1mol·L-1NaOH溶液,取澄清溶液滴加2滴0.1mol·L-1FeCl3溶液,有渾濁出現(xiàn)答案C

沉淀所需OH-物質(zhì)的量濃度小于氫氧化鎂,則先生成氫氧化鐵沉淀,C錯誤;向1

mL

mol·L-1

MgCl2溶液中滴加2

mL

mol·L-1

NaOH溶液,恰好反應生成氫氧化鎂沉淀,飽和溶液中存在氫氧化鎂的沉淀溶解平衡,取澄清溶液滴加2滴

mol·L-1

FeCl3溶液,會生成氫氧化鐵沉淀,有渾濁出現(xiàn),D正確。對點演練1(雙選)(2020山東濰坊一模)常溫下,向10mL一定濃度的硝酸銀溶液中,逐滴加入0.1mol·L-1的氨水,反應過程中-lgc(Ag+)或-lgc{[Ag(NH3)2]+}與加入氨水體積的關(guān)系如圖。下列說法錯誤的是(

)A.原硝酸銀溶液的濃度是0.1mol·L-1B.反應生成氫氧化銀的Ksp(AgOH)的數(shù)量級為10-8答案

CD

考向2

沉淀轉(zhuǎn)化【典例2】

(2020山東泰安四模)取1mL0.1mol·L-1AgNO3溶液進行如下實驗(實驗中所用試劑濃度均為0.1mol·L-1):下列說法不正確的是(

)A.實驗①白色沉淀是難溶的AgClB.由實驗②說明AgI比AgCl更難溶C.若按①③順序?qū)嶒?看不到黑色沉淀D.若按②①順序?qū)嶒?看不到白色沉淀答案C

解析

向1

mL

mol·L-1

AgNO3溶液中加入過量氯化鈉溶液生成氯化銀白色沉淀,滴加過量KI溶液生成黃色沉淀碘化銀,再加入過量硫化鈉溶液生成硫化銀沉淀,沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是向更難溶的方向進行。實驗①白色沉淀是難溶的AgCl,A正確;由實驗②說明AgI比AgCl更難溶,可以實現(xiàn)沉淀轉(zhuǎn)化,B正確;若按①③順序?qū)嶒?硫化銀溶解度小于氯化銀,也可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,看到黑色沉淀生成,C錯誤;由實驗②說明AgI比AgCl更難溶,若按②①順序?qū)嶒?此條件下碘化銀不能轉(zhuǎn)化為氯化銀,看不到白色沉淀,D正確。對點演練2某興趣小組進行下列實驗:①將0.1mol·L-1MgCl2溶液和0.5mol·L-1NaOH溶液等體積混合得到濁液②取少量①中濁液,滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液,出現(xiàn)紅褐色沉淀③將①中濁液過濾,取少量白色沉淀,滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液,白色沉淀變?yōu)榧t褐色沉淀④另取少量白色沉淀,滴加飽和NH4Cl溶液,沉淀溶解下列說法中不正確的是(

)A.將①中所得濁液過濾,所得濾液中含少量Mg2+B.①中濁液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq)C.實驗②和③均能說