人教版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)選擇性必修1化學(xué)反應(yīng)原理第10章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡第4節(jié)沉淀溶解平衡課件

第4節(jié)沉淀溶解平衡第10章課標(biāo)要求1.認識難溶電解質(zhì)在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解與轉(zhuǎn)化。2.了解水溶液中的離子反應(yīng)與平衡在物質(zhì)檢測、化學(xué)反應(yīng)規(guī)律研究、物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用。3.能綜合運用離子反應(yīng)、化學(xué)平衡原理,分析和解決生產(chǎn)、生活中有關(guān)電解質(zhì)溶液的實際問題。備考指導(dǎo)1.本節(jié)的主要考查內(nèi)容有:(1)溶解平衡的建立和平衡的移動;(2)結(jié)合圖像,考查溶度積的應(yīng)用及其影響因素;(3)沉淀反應(yīng)在生產(chǎn)、科研、環(huán)保中的應(yīng)用。題型以選擇題、填空題為主,難度較大。2.沉淀溶解平衡在復(fù)習(xí)備考時,應(yīng)多關(guān)注沉淀平衡常數(shù)的計算以及沉淀的轉(zhuǎn)化,注意化學(xué)平衡的思想在沉淀溶解平衡中的應(yīng)用等。內(nèi)容索引010203第一環(huán)節(jié)必備知識落實第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升第一環(huán)節(jié)必備知識落實知識點1沉淀溶解平衡及其應(yīng)用知識篩查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(dāng)難溶強電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時,難溶電解質(zhì)的溶解速率和沉淀速率相等的狀態(tài)。例如,在一定溫度下,當(dāng)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+與Cl-結(jié)合生成AgCl的速率的狀態(tài),屬于溶解平衡狀態(tài)。(2)溶解平衡的建立。

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。(4)沉淀溶解平衡的影響因素。

2.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CuO+2H+══Cu2++H2O,Fe3++3H2O══Fe(OH)3↓+3H+。②沉淀劑法。如用Na2S沉淀Hg2+的離子方程式為Hg2++S2-══HgS↓。(2)沉淀的溶解。①酸溶解法。如CaCO3溶于鹽酸,離子方程式為CaCO3+2H+══Ca2++H2O+CO2↑。Cu(OH)2溶于稀硫酸,離子方程式為Cu(OH)2+2H+══Cu2++2H2O。②鹽溶液溶解法。如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液,離子方程式為(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。兩者的溶解度差別越大,轉(zhuǎn)化越容易。③應(yīng)用。a.鍋爐除垢:將CaSO4轉(zhuǎn)化為CaCO3,離子方程式為b.礦物轉(zhuǎn)化:CuSO4溶液遇PbS轉(zhuǎn)化為CuS,離子方程式為Cu2++PbS══CuS+Pb2+。特別提醒(1)沉淀溶解平衡移動過程是難溶電解質(zhì)溶解和沉淀的相互轉(zhuǎn)化過程,屬于物理變化,但遵循勒夏特列原理。(2)沉淀溶解達到平衡時,再加入該難溶電解質(zhì)對平衡無影響。(3)用沉淀法除雜不可能將雜質(zhì)離子全部轉(zhuǎn)化為沉淀除去。一般認為殘留在溶液中的離子濃度小于1.0×10-5

mol·L-1時,沉淀已經(jīng)完全。(4)對于化學(xué)式中陰、陽離子個數(shù)比不同的難溶物,不能直接根據(jù)Ksp的大小來確定其溶解能力的大小,需通過計算轉(zhuǎn)化為溶解度。知識鞏固1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)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。(

)(2)常溫下,向Mg(OH)2飽和溶液中加入NaOH固體,Mg(OH)2的Ksp不變。(

)(3)25℃時,Cu(OH)2在水中的溶解度大于其在Cu(NO3)2溶液中的溶解度。(

)(4)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)和AgCl══Ag++Cl-表示的意義相同。(

)√√√×(5)將0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀產(chǎn)生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液,先有白色沉淀生成,后變?yōu)闇\藍色沉淀,說明Cu(OH)2的溶度積比Mg(OH)2的小。(

)(6)0.1mol

AgCl和0.1mol

AgI混合后加入1L水中,所得溶液中c(Cl-)=c(I-)。(

)(7)向AgCl的懸濁液中加入NaI溶液時,出現(xiàn)黃色沉淀,說明Ksp(AgCl)<Ksp(AgI)。(

)(8)Mg(OH)2固體在溶液中存在平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),該固體可溶于NH4Cl溶液。(

)√××√(9)溶解度小的沉淀易向溶解度更小的沉淀轉(zhuǎn)化,所以ZnS沉淀中滴加CuSO4溶液可以得到CuS沉淀。(

)(10)驗證Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2的溶解度,可以將FeCl3溶液加入Mg(OH)2懸濁液中,振蕩,可觀察到沉淀由白色變?yōu)榧t褐色。(

)(11)AgCl沉淀易轉(zhuǎn)化為AgI沉淀且Ksp(AgX)=c(Ag+)·c(X-),故Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)。(

)√√√2.為研究沉淀的生成及轉(zhuǎn)化,某小組進行如下實驗。關(guān)于該實驗的分析不正確的是(

)。A.①濁液中存在平衡:AgSCN(s)

Ag+(aq)+SCN-(aq)B.②中顏色變化說明上層清液中含有SCN-C.③中顏色變化說明有AgI生成D.該實驗可以證明AgI比AgSCN更難溶D解析:根據(jù)信息,白色沉淀是AgSCN,存在沉淀溶解平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN(aq),A項正確;取上層清液,加入Fe3+出現(xiàn)紅色溶液,說明生成Fe(SCN)3,說明溶液中含有SCN-,B項正確;現(xiàn)象是產(chǎn)生黃色沉淀,說明有AgI生成,C項正確;可能是因為c(I-)·c(Ag+)>Ksp(AgI),所以生成AgI沉淀,D項不正確。知識點2溶度積及其應(yīng)用知識篩查1.溶度積和離子積以AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq)為例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。溫度:絕大多數(shù)難溶鹽的溶解是吸熱過程,升高溫度,平衡向溶解方向移動,Ksp增大。名師點撥(1)濃度:加水稀釋,平衡向溶解方向移動,但Ksp不變。(2)其他:向平衡體系中加入可與體系中某些離子反應(yīng)生成更難溶物質(zhì)或更難電離物質(zhì)或氣體的離子時,平衡向溶解方向移動,但Ksp不變。知識鞏固1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。(1)已知:Ksp(Ag2CrO4)<Ksp(AgCl),則Ag2CrO4的溶解度小于AgCl的溶解度。(

)(2)10mL0.1mol·L-1HCl溶液與10mL0.12mol·L-1AgNO3溶液混合,充分反應(yīng)后,Cl-濃度等于0。(

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

)(4)沉淀達到溶解平衡狀態(tài),溶液中各離子濃度一定相等。(

)××××2.已知:25℃時,Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20。當(dāng)溶液中各離子濃度冪的乘積大于溶度積時,產(chǎn)生沉淀,反之沉淀溶解。(1)25℃時,某CuSO4溶液中c(Cu2+)=0.02mol·L-1,若要生成Cu(OH)2沉淀,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH,使之大于

。

(2)25℃時,要使0.2mol·L-1CuSO4溶液中Cu2+沉淀較為完全(使Cu2+濃度降低至原來的千分之一),則應(yīng)向溶液中加入NaOH溶液,使溶液的pH=

。

答案:(1)5

(2)6第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成能力點1運用沉淀溶解平衡理論分析解決有關(guān)沉淀生成、溶解、轉(zhuǎn)化問題的能力整合建構(gòu)1.沉淀生成的兩大應(yīng)用(1)分離離子:同一類型的難溶電解質(zhì),如AgCl、AgBr、AgI,溶度積小的物質(zhì)先析出,溶度積大的物質(zhì)后析出。(2)控制溶液的pH來分離物質(zhì),如調(diào)節(jié)溶液的pH為3~4,可以除去CuSO4溶液中的鐵離子。2.沉淀溶解的四種常用方法(1)鹽溶解法:加入鹽溶液,與沉淀溶解平衡體系中某種離子反應(yīng)生成弱電解質(zhì),從而減小離子濃度使沉淀溶解,如Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液。(2)配位溶解法:加入適當(dāng)?shù)呐浜蟿?與沉淀溶解平衡體系中的某種離子生成穩(wěn)定的配合物,從而減小離子濃度使沉淀溶解,如AgCl溶于氨水。(3)氧化還原法:通過發(fā)生氧化還原反應(yīng)使平衡體系中的離子濃度降低,從而使沉淀溶解,如Ag2S溶于硝酸。(4)沉淀轉(zhuǎn)化溶解法:將難溶物轉(zhuǎn)化為能用上述三種方法之一溶解的沉淀,再溶解。例如向BaSO4中加入飽和Na2CO3溶液使BaSO4轉(zhuǎn)化為BaCO3,再將BaCO3溶于鹽酸。問題引領(lǐng)無論是沉淀溶解,還是沉淀轉(zhuǎn)化,本質(zhì)的原因是什么?點撥無論是沉淀溶解,還是沉淀轉(zhuǎn)化,本質(zhì)的原因從定性的角度來說,就是外界條件對沉淀溶解平衡的影響;從定量的角度來分析,就是Q和Ksp的相對大小問題。訓(xùn)練突破1.下列化學(xué)原理的應(yīng)用,可以用沉淀溶解平衡原理來解釋的是(

)。①熱純堿溶液洗滌油污的能力比冷純堿溶液強;②誤將鋇鹽[BaCl2、Ba(NO3)2]當(dāng)作食鹽食用后,常用0.5%的Na2SO4溶液解毒;③石灰?guī)r(喀斯特地貌)溶洞的形成;④BaCO3不能作“鋇餐”,而BaSO4可以;⑤泡沫滅火器滅火原理。A.②③④ B.①②③C.③④⑤ D.①②④⑤A解析:①碳酸鈉是強堿弱酸鹽,因為水解使其溶液呈堿性,加熱促進水解,堿能促進油脂水解,所以熱純堿溶液洗滌油污的能力更強,應(yīng)用了鹽類水解原理,不符合題意;②鋇離子有毒,所以可溶性的鋇鹽有毒,鋇離子與硫酸根離子反應(yīng)生成難溶于酸和水的硫酸鋇,即易溶性的物質(zhì)向難溶性的物質(zhì)轉(zhuǎn)化,所以可以用沉淀溶解平衡原理來解釋;③石灰?guī)r里難溶性的碳酸鈣在水和二氧化碳的作用下轉(zhuǎn)化為微溶性的碳酸氫鈣,長時間反應(yīng),形成溶洞,可以用沉淀溶解平衡原理來解釋;④碳酸鋇能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇、二氧化碳和水,硫酸鋇與鹽酸不反應(yīng),所以碳酸鋇不能作“鋇餐”而硫酸鋇可以,可以用沉淀溶解平衡原理來解釋;⑤碳酸氫鈉水解使其溶液呈堿性,硫酸鋁水解使其溶液呈酸性,氫離子與氫氧根離子反應(yīng)生成水,則碳酸氫鈉和硫酸鋁發(fā)生相互促進的水解反應(yīng),從而迅速產(chǎn)生二氧化碳,所以可以用鹽類水解原理來解釋泡沫滅火器滅火的原理,不符合題意。2.資源綜合利用既符合綠色化學(xué)理念,也是經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。一種難溶的廢棄礦渣雜鹵石,其主要成分可表示為K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O,已知它在水溶液中存在如下平衡:為了充分利用鉀資源,一種溶浸雜鹵石制備K2SO4的工藝流程如圖所示:(1)操作①的名稱是

。

(2)用化學(xué)平衡移動原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解出雜鹵石中K+的原因:

。

(3)除雜環(huán)節(jié)中,為除去Ca2+,可先加入

溶液,經(jīng)攪拌等操作后,過濾,再向濾液中滴加稀硫酸,調(diào)節(jié)溶液pH至

(填“酸性”“中性”或“堿性”)。

(4)操作②的步驟包括(填操作過程):

、過濾、洗滌、干燥。

答案:(1)過濾(2)Mg2+轉(zhuǎn)化成Mg(OH)2沉淀,與Ca2+結(jié)合轉(zhuǎn)化為CaSO4沉淀,平衡右移,促使雜鹵石溶解(3)K2CO3中性(4)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶解析:(3)為除去Ca2+,可先加入K2CO3溶液,生成碳酸鈣沉淀,過濾后再向濾液中滴加稀硫酸,調(diào)節(jié)溶液pH至中性,除去過量的碳酸鉀。(4)為從溶液中得到溶質(zhì),需依次經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等步驟。能力點2分析解答有關(guān)沉淀溶解平衡圖像問題的能力整合建構(gòu)沉淀溶解平衡圖像題的解題策略(1)沉淀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溶液,此時有沉淀析出,曲線下方的任一點均表示不飽和溶液。(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Q與Ksp的大小,判斷溶液中有無沉淀析出。(4)涉及Q的計算時,所代入的離子濃度一定是混合溶液中的離子濃度,因此計算離子濃度時,所代入的溶液體積也必須是混合溶液的體積。問題引領(lǐng)如何解讀沉淀溶解平衡圖像?點撥有關(guān)沉淀溶解平衡圖像問題的思維模板。明確圖像中縱、橫坐標(biāo)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)合題目選項或問題分析判斷一般來說,曲線上的點是該溫度下達到沉淀溶解平衡的點,線上方或線下方的點的含義因縱、橫坐標(biāo)的含義以及參考線的不同而不同。對于縱、橫坐標(biāo)為離子濃度的圖像,線上方的點為Q大于Ksp的點,線下方的點為Q小于Ksp的點;對于縱、橫坐標(biāo)為離子濃度負對數(shù)的圖像,則正好相反。訓(xùn)練突破1.向廢水中加入硫化物可以依次獲得CuS、

ZnS納米粒子。常溫下,H2S的,溶液中平衡時相關(guān)離子濃度的關(guān)系如圖,下列說法錯誤的是(

)。A.Ksp(CuS)的數(shù)量級約為10-37B.A點對應(yīng)的CuS溶液為不飽和溶液C.向P點的溶液中加入少量Na2S固體,溶液組成由P向M方向移動D解析:由圖中數(shù)據(jù)可知,當(dāng)c(Cu2+)=10-18

mol·L-1時,c(S2-)=10-18.3

mol·L-1,則Ksp(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=10-36.3,數(shù)量級為10-37,故A項正確。計算A點的離子濃度積為Q(CuS)=c(Cu2+)·c(S2-)=10-18.5×10-18.5=10-37

<Ksp(CuS),則溶液為不飽和溶液,故B項正確。向P點的溶液中加入少量Na2S固體,溶液中c(S2-)增大,則c(Cu2+)減小,故C項正確。2.已知:25℃時Ksp(BaSO4)=1.0×10-10。該溫度下,CaSO4懸濁液中,c(Ca2+)與c(

)的關(guān)系如圖所示,下列敘述正確的是(

)。A.向A點的溶液中加入等物質(zhì)的量的固體Na2SO4或Ca(NO3)2,析出的沉淀量不同B.A、B、C、D四點對應(yīng)的體系中,D點體系最穩(wěn)定C.升高溫度后,溶液可能會由A點轉(zhuǎn)化為B點D第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升【高考真題剖析】

【例題】

(2023全國乙改編)一定溫度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是(

)。A.A點條件下能生成Ag2CrO4沉淀,也能生成AgCl沉淀D.向NaCl、Na2CrO4均為0.1mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,先產(chǎn)生Ag2CrO4沉淀C【核心素養(yǎng)考查點剖析】本題結(jié)合沉淀溶解平衡曲線,考查沉淀溶解平衡及Ksp的相關(guān)計算,較好考查了考生的“變化觀念與平衡思想”以及“宏觀辨識與微觀探析”等素養(yǎng)?！镜漕}訓(xùn)練】

1.(2022山東卷)工業(yè)上以SrSO4(s)為原料生產(chǎn)SrCO3(s),對其工藝條件進行研究。現(xiàn)有含SrCO3(s)的0.1mol·L-1、1.0mol·L-1Na2CO3溶液,含SrSO4(s)的0.1mol·L-1、1.0mol·L-1Na2SO4溶液。在一定pH范圍內(nèi),四種溶液中l(wèi)g[c(Sr2+)/(mol·L-1)]隨pH的變化關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是(

)。

DB.a=-6.5C.曲線④代表含SrCO3(s)的1.0mol·L-1Na2CO3溶液的變化曲線D.對含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始濃度均為1.0mol·L-1的混合溶液,pH≥7.7時才發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化解析:對于含SrSO4(s)的Na2SO4溶液,當(dāng)溶液pH變化時,溶液中硫酸根離子濃度幾乎不變,不會使SrSO4(s)Sr2+(aq)+(aq)發(fā)生移動,即含硫酸鍶固體的硫酸鈉溶液中鍶離子的濃度幾乎不變,又因為pH相同時,溶液中硫酸根離子濃度增大,SrSO4的沉淀溶解平衡向沉淀方向移動,因此鍶離子濃度減小,所以曲線①代表含硫酸鍶固體的0.1

mol·L-1硫酸鈉溶液的變化曲線,曲線②代表含硫酸鍶固體的1.0

mol·L-1硫酸鈉溶液的變化曲線;對于含SrCO3(s)的Na2CO3溶液,當(dāng)溶液pH減小時,溶液中碳酸根離子濃度減小,SrCO3的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動,鍶離子濃度增大,又因為pH相同時,1.0

mol·L-1碳酸鈉溶液中碳酸根離子濃度大于0.1

mol·L-1碳酸鈉溶液中碳酸根離子的濃度,因此曲線③表示含碳酸鍶固體的0.1

mol·L-1碳酸鈉溶液的變化曲線,曲線④表示含碳酸鍶固體的1.0

mol·L-1碳酸鈉溶液的變化曲線。變化曲線,則硫酸鍶的溶度積Ksp(SrSO4)=10-5.5×0.1=10-6.5,溫度不變,溶度積不變,則pH為7.7的含硫酸鍶固體的1.0

mol·L-1硫酸鈉溶液中,鍶離子的濃度為

mol·L-1=10-6.5

mol·L-1,即a=-6.5,B項正確;由分析可知,曲線④表示含碳酸鍶固體的1.0

mol·L-1碳酸鈉溶液的變化曲線,C項正確;根據(jù)圖像分析可知,對含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始濃度均為1.0

mol·L-1的混合溶液,pH≥6.9時,溶液中Sr2+濃度減小,發(fā)生了SrSO4(s)到SrCO3(s)的轉(zhuǎn)化,D項錯誤。2.(2021全國甲)已知相同溫度下,Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3)。某溫度下,飽和溶液中

與-lg[c(Ba2+)]的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(

)。A.曲線①代表BaCO3的沉淀溶解曲線B.該溫度下BaSO4的Ksp(BaSO4)值為1.0×10-10C.加適量BaCl2固體可使溶液由A點變到B點B3.(2021全國乙)HA是一元弱酸,難溶鹽MA的飽和溶液中c(M+)隨c(H+)而變化,M+不發(fā)生水解。