專題突破19溶度積常數(shù)與溶解平衡圖像高二化學(xué)重難點(diǎn)專題突破（人教版2019選擇性必修1）

2023-2024學(xué)年選擇性必修1(人教版2019)第三章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡溶度積常數(shù)與溶解平衡圖像突破點(diǎn)1:

溶度積及其應(yīng)用重難歸納1.溶度積與離子積的關(guān)系。根據(jù)某溫度下難溶電解質(zhì)的溶度積與該溶液中離子積的相對(duì)大小,可以判斷該溫度下的溶液中難溶電解質(zhì)的沉淀或溶解情況。(1)Q>Ksp,溶液過(guò)飽和,有沉淀析出,直至溶液飽和,達(dá)到新的平衡。(2)Q=Ksp,溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。(3)Q<Ksp,溶液未飽和,無(wú)沉淀析出,若加入過(guò)量難溶電解質(zhì),難溶電解質(zhì)溶解直至溶液飽和。2.溶度積與沉淀溶解能力的關(guān)系。溶度積(Ksp)反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解能力。(1)對(duì)于陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比相同的電解質(zhì),相同溫度下,Ksp的數(shù)值越大,難溶電解質(zhì)在水中的溶解度越大。(2)對(duì)于陰、陽(yáng)離子個(gè)數(shù)比不同的電解質(zhì),Ksp小的電解質(zhì)的溶解度不一定比Ksp大的溶解度小,如相同溫度下,Ksp(Ag2CrO4)<Ksp(AgCl),但Ag2CrO4的溶解度大于AgCl的溶解度。因此,不能通過(guò)比較Ksp數(shù)值的大小來(lái)確定溶解度的大小。注意事項(xiàng)(1)在計(jì)算難溶電解質(zhì)溶液中離子平衡濃度時(shí)不要搞錯(cuò)計(jì)量數(shù)關(guān)系。如xmol·L－1鉻酸銀(Ag2CrO4)溶液中c(Ag＋)是2xmol·L－1而不是xmol·L－1。(2)類型不同的難溶電解質(zhì)的溶度積大小不能直接反映出它們的溶液中離子濃度的大小，因?yàn)樗鼈兊娜芏确e表達(dá)式是不同的。Ksp與S的換算沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的公式，因難溶電解質(zhì)類型的不同而相異。溶度積溶解度物質(zhì)的量濃度在一定溫度下，難溶電解質(zhì)在溶液中達(dá)到溶解平衡時(shí)，溶液中有關(guān)離子的濃度冪之積在一定溫度下，物質(zhì)在溶液中達(dá)到飽和時(shí)，100g溶劑(不特殊說(shuō)明，溶劑指水)所溶解溶質(zhì)的質(zhì)量用單位體積的溶液里所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量來(lái)表示溶液組成的物理量溶度積溶解度物質(zhì)的量濃度之間的關(guān)系由此可見溶度積、溶解度、物質(zhì)的量濃度不外乎用溶質(zhì)的質(zhì)量或物質(zhì)的量以及溶劑、溶液的質(zhì)量或體積來(lái)表示溶液的組成。其中，溶質(zhì)的物質(zhì)的量與質(zhì)量之間可通過(guò)溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化，溶液的體積與質(zhì)量之間可通過(guò)溶液的密度來(lái)實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化，故溶度積、溶解度、物質(zhì)的量濃度三者之間可實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化。[典例1]現(xiàn)向含AgBr的飽和溶液中：(1)加入固體AgNO3，則c(Ag＋)______(填“變大”“變小”或“不變”，下同);(2)加入更多的AgBr固體，則c(Ag＋)______；

(3)加入AgCl固體，則c(Br－)______，c(Ag＋)______；

(4)加入Na2S固體，則c(Br－)______，c(Ag＋)______。

【答案】(1)變大(2)不變(3)變小變大(4)變大變小[典例分析]【解析】(1)加入AgNO3，AgBr沉淀溶解平衡逆向移動(dòng)，但c(Ag＋)變大。(2)加入AgBr固體，對(duì)溶解平衡無(wú)影響，c(Ag＋)不變。(3)因AgCl溶解度大于AgBr，加入AgCl固體時(shí)，c(Ag＋)變大，溶解平衡向左移動(dòng)，c(Br－)變小。(4)因Ag2S溶解度小于AgBr，加入Na2S固體時(shí)，生成Ag2S，AgBr沉淀溶解平衡向右移動(dòng)，c(Br－)變大，但c(Ag＋)變小。[典例2]

(1)向AgCl飽和溶液中加水，AgCl的溶解度增大嗎？溶解平衡移動(dòng)嗎？

Ksp是否增大？升高溫度Ksp

如何變化？【答案】向AgCl飽和溶液中加水，AgCl溶解平衡向正向移動(dòng)，但是AgCl的溶解度不增大，

Ksp不變。升高溫度，AgCl的Ksp將增大?！敬鸢浮考尤?/p>

固體NaCl時(shí)，溶液中c(Cl－)增大，平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)；加入固體NaBr時(shí)，Br－與Ag＋生成了更難溶的AgBr，使溶液中c(Ag＋)減小，平衡向溶解的方向移動(dòng)。(2)對(duì)于平衡：AgCl(s)

Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，當(dāng)分別加入固體NaCl和NaBr時(shí)，試討論平衡移動(dòng)的情況?！敬鸢浮俊?0－3

(2)4×10－5

(3)Cu(OH)2

×109

pH<8.08.0～9.6>9.6顏色黃色綠色藍(lán)色25℃時(shí)，向Mg(OH)2飽和溶液中滴加2滴百里酚藍(lán)指示劑，溶液的顏色為________。是藍(lán)色

(3)25℃時(shí)，向50mL0.018mol·L－1的AgNO3溶液中加入50mL0.020mol·L－1的鹽酸，生成沉淀。已知25℃時(shí)AgCl的Ksp＝×10－10，請(qǐng)計(jì)算：①完全沉淀后，溶液中c(Ag＋)＝________mol·L－1。②完全沉淀后，溶液的pH＝________。(4)已知常溫下Ksp[Fe(OH)3]＝×10－39，某CuSO4溶液中含有Fe3＋，可以加入________調(diào)節(jié)溶液的pH為______，使溶液中的Fe3＋恰好沉淀完全(濃度等于×10－5mol·L－1時(shí))而除去。×10－72氧化銅

[提升1]

Ⅰ.常溫下，CaS的Ksp＝×10－8，飽和溶液中存在平衡：CaS(s)?Ca2＋(aq)＋S2－(aq)

ΔH＞0。(1)①該溫度下，將10－4mol·L－1氯化鈣溶液與2×10－4mol·L－1硫化鈉溶液等體積混合，能否產(chǎn)生沉淀并說(shuō)明理由：____________________________________________________________________________________；溫度升高時(shí)，Ksp________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)。②向CaS懸濁液中滴加少量濃鹽酸，c(Ca2＋)________，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________(用文字和離子方程式說(shuō)明)。不能，因?yàn)殡x子積Qc＝c(Ca2＋)·c(S2－)＝5×10－5×1×10－4＝5×10－9<Ksp(CaS)＝×10－8，無(wú)沉淀生成增大滴加少量濃鹽酸后，HCl電離出的氫離子與CaS飽和溶液中的硫離子結(jié)合，發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋S2－===H2S↑，使沉淀溶解平衡CaS(s)?Ca2＋(aq)＋S2－(aq)正向移動(dòng)，c(Ca2＋)增大增大解析：Ⅰ.(1)將10－4mol·L－1氯化鈣溶液與2×10－4mol·L－1硫化鈉溶液等體積混合后，c(Ca2＋)＝5×10－5mol·L－1，c(S2－)＝1×10－4mol·L－1，則離子積Qc＝c(Ca2＋)·c(S2－)＝5×10－5×1×10－4＝5×10－9＜Ksp(CaS)＝×10－8，故無(wú)沉淀生成；CaS(s)?Ca2＋(aq)＋S2－(aq)為吸熱反應(yīng)，則溫度升高時(shí)，Ksp增大。②滴加少量濃鹽酸，氫離子會(huì)與硫離子結(jié)合生成硫化氫，其離子方程式為2H＋＋S2－===H2S↑，因此會(huì)破壞溶解平衡：CaS(s)?Ca2＋(aq)＋S2－(aq)，使平衡正向移動(dòng)，c(Ca2＋)增大。(2)若向CaS懸濁液中加入CuSO4溶液，生成一種黑色固體物質(zhì)，寫出該過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：______________________________CaS(s)＋Cu2＋(aq)===CuS(s)＋Ca2＋(aq)解析：CaS懸濁液中存在CaS(s)?Ca2＋(aq)＋S2－(aq)，若向其中加入CuSO4溶液，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成黑色固體CuS，反應(yīng)的離子方程式為CaS(s)＋Cu2＋(aq)===CuS(s)＋Ca2＋(aq)。Ⅱ.已知常溫下，Ksp[Fe(OH)3]＝×10－38，欲使0.01mol·L－1FeCl3溶液開始產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀，應(yīng)調(diào)整溶液pH，使pH________，若要使其沉淀完全，pH應(yīng)________。>2>3[提升2]已知常溫下Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO42-的濃度均為0.010mol·L-1,向該溶液中逐滴加入0.010mol·L-1的AgNO3溶液時(shí),三種陰離子產(chǎn)生沉淀的先后順序?yàn)?

)。C[提升3]對(duì)于難溶鹽MX，其飽和溶液中M＋和X－的物質(zhì)的量濃度之間的關(guān)系類似于c(H＋)·c(OH－)＝Kw，存在等式c(M＋)·c(X－)＝Ksp?，F(xiàn)有足量的AgCl分別放入下列物質(zhì)中，AgCl的溶解度由大到小的排列順序是(

)①20mL0.01mol·L－1KCl溶液②30mL0.02mol·L－1CaCl2溶液③40mL0.03mol·L－1HCl溶液④10mL蒸餾水⑤50mL0.05mol·L－1AgNO3溶液A．①＞②＞③＞④＞⑤

B．④＞①＞③＞②＞⑤C．⑤＞④＞③＞②＞①

D．④＞③＞⑤＞②＞①解析：AgCl(s)?Ag＋＋Cl－，由于c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp，c(Cl－)或c(Ag＋)越大，越能抑制AgCl的溶解，AgCl的溶解度就越小。注意AgCl的溶解度大小只與溶液中Ag＋或Cl－的濃度有關(guān)，而與溶液的體積無(wú)關(guān)。①中c(Cl－)＝0.01mol·L－1，②中c(Cl－)＝0.04mol·L－1，③中c(Cl－)＝

0.03mol·L－1，④中c(Cl－)＝0mol·L－1，⑤中c(Ag＋)＝0.05mol·L－1。Ag＋或Cl－濃度由小到大的順序?yàn)棰?lt;①<③<②<⑤，故AgCl的溶解度由大到小的排列順序?yàn)棰?gt;①>③>②>⑤。B[提升4]已知：Ag＋＋SCN－?AgSCN↓(白色)，某同學(xué)探究AgSCN的溶解平衡及轉(zhuǎn)化，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法中，不正確的是(

)A．①中現(xiàn)象能說(shuō)明Ag＋與SCN－生成AgSCN沉淀的反應(yīng)有限度B．②中現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是發(fā)生了反應(yīng)Fe(SCN)3＋3Ag＋===3AgSCN↓＋Fe3＋C．③中產(chǎn)生黃色沉淀的現(xiàn)象能證明AgI的溶解度比AgSCN的溶解度小D．④中黃色沉淀溶解的原因可能是AgI與KI溶液中的I－進(jìn)一步發(fā)生了反應(yīng)C解析：由圖可知，等量的AgNO3和KSCN反應(yīng)生成AgSCN沉淀，上層清液中滴加Fe(NO3)3溶液，得到淺紅色溶液，則上層清液中含有SCN－，說(shuō)明Ag＋與SCN－生成AgSCN沉淀的反應(yīng)有限度，A項(xiàng)正確。向含F(xiàn)e(SCN)3的淺紅色溶液中加入AgNO3溶液，紅色褪去，產(chǎn)生白色沉淀，發(fā)生了反應(yīng)：Fe(SCN)3＋3Ag＋?3AgSCN↓＋Fe3＋，B項(xiàng)正確。①中加入AgNO3溶液生成AgSCN白色沉淀后，AgNO3仍剩余；②中加入2滴2mol·L－1KI溶液，溶液中Ag＋和I－反應(yīng)生成AgI黃色沉淀，未發(fā)生AgI和AgSCN之間的轉(zhuǎn)化，故不能比較二者的溶解度大小，C項(xiàng)錯(cuò)誤。白色沉淀AgSCN中加入2mL2mol·L－1KI溶液，白色沉淀轉(zhuǎn)化為黃色沉淀，則AgSCN轉(zhuǎn)化為AgI；隨后沉淀溶解，得到無(wú)色溶液，由于溶液中KI剩余，可能是AgI和I－反應(yīng)生成無(wú)色易溶物質(zhì)，D項(xiàng)正確。重難歸納1.曲線上任一點(diǎn)均為飽和溶液,可根據(jù)Q與Ksp的大小判斷。

2.求Ksp時(shí)可找曲線上合適的一點(diǎn)確定離子濃度進(jìn)行計(jì)算,曲線上任一點(diǎn)的Ksp相同。3.當(dāng)坐標(biāo)表示濃度的對(duì)數(shù)時(shí),要注意離子濃度的換算,如lgc(X)=a,則c(X)=10a。4.當(dāng)坐標(biāo)表示濃度的負(fù)對(duì)數(shù)(-lgX=pX)時(shí),pX越大,c(X)越小,c(X)=10-pX。突破點(diǎn)2:沉淀溶解平衡的圖像分析典例剖析已知p(Ba2+)=-lgc(Ba2+)、p(X2-)=-lgc(X2-),常溫下BaSO4、BaCO3的沉淀溶解平衡曲線如圖所示,下列敘述中正確的是(

)。C解析:由圖像信息知Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),當(dāng)p(Ba2+)=a時(shí),兩者的飽和溶液中c()>c(),A項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;M點(diǎn)時(shí),Q(BaCO3)<Ksp(BaCO3),故無(wú)法形成BaCO3沉淀,B項(xiàng)錯(cuò)誤;因兩種鹽的Ksp相差不大,故在一定條件下兩者之間可能相互轉(zhuǎn)化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。易錯(cuò)分析1.無(wú)法將圖像信息與Ksp求算進(jìn)行有機(jī)融合[例1]在t

℃時(shí)，AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。又知t

℃時(shí)AgCl的Ksp＝4×10－10，下列說(shuō)法不正確的是

(

)A．在t

℃時(shí)，AgBr的Ksp為×10－13B．在AgBr飽和溶液中加入NaBr固體，可使溶液由c點(diǎn)變到b點(diǎn)C．圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是AgBr的不飽和溶液D．在t

℃時(shí)，AgCl(s)＋Br－(aq)═══AgBr(s)＋Cl－(aq)的平衡常數(shù)K≈816錯(cuò)解：D錯(cuò)因分析：不理解橫縱坐標(biāo)和Ksp的含義而錯(cuò)選其他答案。根據(jù)圖中c點(diǎn)的c(Ag＋)和c(Br－)可得該溫度下AgBr的Ksp為×10－13，A正確；在AgBr飽和溶液中加入NaBr固體后，c(Br－)增大，溶解平衡逆向移動(dòng)，c(Ag＋)減小，B錯(cuò)誤；在a點(diǎn)時(shí)Q＜Ksp，故為AgBr的不飽和溶液，C正確；K＝c(Cl－)/c(Br－)＝Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)，代入數(shù)據(jù)得K≈816，D正確。滿分策略：沉淀溶解平衡圖像與化學(xué)平衡圖像一樣，都是利用化學(xué)平衡移動(dòng)原理來(lái)解決問(wèn)題。但沉淀溶解平衡圖像更復(fù)雜，也是學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)，運(yùn)用圖像分析法解析如下：第一步：觀察橫縱坐標(biāo)分別表示何種變量。第二步：觀察坐標(biāo)中點(diǎn)、線段的變化及含義。第三步：利用Ksp進(jìn)行相應(yīng)換算、推斷，根據(jù)沉淀溶解平衡原理分析曲線的變化。2.對(duì)沉淀溶解平衡曲線的及曲線外的各點(diǎn)是否飽和認(rèn)識(shí)不清[例2]已知25℃時(shí)，CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示，向100mL該條件下的CaSO4飽和溶液中加入400mL0.01mol·L－1

Na2SO4溶液，下列敘述正確的是

(

)A．溶液中析出CaSO4固體沉淀，

最終溶液中c(SO)比原來(lái)的大B．溶液中無(wú)沉淀析出，溶液中

c(Ca2＋)、c(SO)都變小C．溶液中析出CaSO4固體沉淀，

溶液中c(Ca2＋)、c(SO)都變小D．溶液中無(wú)沉淀析出，但最終

溶液中c(SO)比原來(lái)的大錯(cuò)解：C滿分策略：比較Ksp時(shí)關(guān)鍵要找到基準(zhǔn)點(diǎn)——沉淀溶解平衡曲線上的點(diǎn)表示飽和狀態(tài)，曲線下方的點(diǎn)表示不飽和狀態(tài)，曲線上方的點(diǎn)表示過(guò)飽和狀態(tài)。正解：D[提升1]絢麗多彩的無(wú)機(jī)顏料的應(yīng)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(shuō)法錯(cuò)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ksp的關(guān)系為：Ksp(m)＝Ksp(n)＜Ksp(p)＜Ksp(q)C．向m點(diǎn)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(dòng)D．溫度降低時(shí)，q點(diǎn)的飽和溶液的組成由q沿qp線向p方向移動(dòng)B解析：圖中a和b為T1、T2溫度下CdS的飽和溶液中的c(Cd2＋)或c(S2－)，即CdS在水中的溶解度，A項(xiàng)正確；Ksp只與溫度有關(guān)，故Ksp(m)＝Ksp(p)＝Ksp(n)<Ksp(q)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；向m點(diǎn)溶液中加入Na2S固體，c(S2－)增大，CdS的溶解平衡逆向移動(dòng)，c(Cd2＋)減小，因此m沿mpn線向p方向移動(dòng)，C項(xiàng)正確；溫度降低時(shí)，CdS的溶解度降低，q點(diǎn)的飽和溶液中有CdS晶體析出，仍為飽和溶液，c(Cd2＋