2021高考化學(xué)考點(diǎn)突破訓(xùn)練：8-4難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡

重點(diǎn)突破鎖定高考熱點(diǎn)探究規(guī)律方法考點(diǎn)1溶度積常數(shù)及應(yīng)用1.溶度積和離子積以AmBn(s)mAn＋(aq)＋nBm－(aq)為例：溶度積離子積概念沉淀溶解的平衡常數(shù)溶液中有關(guān)離子濃度冪的乘積符號(hào)KspQc表達(dá)式Ksp(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的濃度都是平衡濃度Qc(AmBn)＝cm(An＋)·cn(Bm－)，式中的濃度是任意濃度應(yīng)用推斷在確定條件下沉淀能否生成或溶解①Q(mào)c>Ksp：溶液過飽和，有沉淀析出②Qc＝Ksp：溶液飽和，處于平衡狀態(tài)③Qc<Ksp：溶液未飽和，無沉淀析出2.Ksp的影響因素(1)內(nèi)因：難溶物質(zhì)本身的性質(zhì)，這是主要打算因素。(2)外因。①濃度：加水稀釋，平衡向溶解方向移動(dòng)，但Ksp不變。②溫度：絕大多數(shù)難溶鹽的溶解是吸熱過程，上升溫度，平衡向溶解方向移動(dòng)，Ksp增大。③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(shí)，平衡向溶解方向移動(dòng)，但Ksp不變。題組訓(xùn)練1．在25℃時(shí)，F(xiàn)eS的Ksp＝6.3×10－18，CuS的Ksp＝1.3×10－36，ZnS的Ksp＝1.3×10－24。下列有關(guān)說法中正確的是()A．25℃時(shí)，CuS的溶解度大于ZnS的溶解度B．25℃時(shí)，飽和CuS溶液中Cu2＋的濃度為1．3×10－36mol·L－1C．向物質(zhì)的量濃度相同的FeCl2、ZnCl2的混合液中加入少量Na2S，只有FeS沉淀生成D．除去某溶液中的Cu2＋，可以選用FeS作沉淀劑解析1L溶液中溶解的CuS的質(zhì)量為eq\r(1.3)×10－18×96g，同理1L溶液中溶解的ZnS的質(zhì)量為eq\r(1.3)×10－12×97g，所以CuS的溶解度小于ZnS的溶解度，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；FeS的Ksp大于ZnS，所以C選項(xiàng)應(yīng)只有ZnS生成；D選項(xiàng)依據(jù)沉淀的轉(zhuǎn)化，溶度積大的FeS可以轉(zhuǎn)化為溶度積小的CuS。答案D2．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，下列說法不正確的是()A．在t℃時(shí)，AgBr的Ksp為4.9×10－13B．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解析依據(jù)圖中c點(diǎn)的c(Ag＋)和c(Br－)可得該溫度下AgBr的Ksp為4.9×10－13，A項(xiàng)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，故B項(xiàng)錯(cuò)。在a點(diǎn)時(shí)Qc＜Ksp，故為AgBr的不飽和溶液，C項(xiàng)正確。選項(xiàng)D中K＝c(Cl－)/c(Br－)＝Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)，代入數(shù)據(jù)得K≈816，D項(xiàng)正確。答案B3．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－1Na2SO4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(SOeq\o\al(2－,4))比原來的大B．溶液中無沉淀析出，溶液中c(Ca2＋)、c(SOeq\o\al(2－,4))都變小C．溶液中析出CaSO4固體沉淀，溶液中c(Ca2＋)、c(SOeq\o\al(2－,4))都變小D．溶液中無沉淀析出，但最終溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))比原來的大解析本題是一道考查沉淀溶解平衡的圖象題。由題意知，Ksp(CaSO4)＝c(Ca2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝3.0×10－3×3.0×10－3＝9×10－6，CaSO4飽和溶液中c(Ca2＋)＝c(SOeq\o\al(2－,4))＝3.0×10－3mol·L－1。加入400mL0.01mol·L－1Na2SO4溶液后，c(Ca2＋)＝eq\f(3.0×10－3×0.1,0.5)＝6×10－4(mol·L－1)，c(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(3.0×10－3×0.1＋0.01×0.4,0.5)＝8.6×10－3(mol·L－1)，Qc＝c(Ca2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))＝6×10－4×8.6×10－3＝5.16×10－6<Ksp，所以沒有沉淀(CaSO4固體)析出，但溶液中c(SOeq\o\al(2－,4))變大了，c(Ca2＋)變小了，故只有D項(xiàng)正確。答案D4．(1)已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，則將AgCl放在蒸餾水中形成飽和溶液，溶液中的c(Ag＋)是多少？(已知eq\r(1.8)＝1.3)(2)已知Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11，則將Mg(OH)2放入蒸餾水中形成飽和溶液，溶液的pH為多少？(已知eq\r(3,36)＝3.3)(3)在0.01mol·L－1的MgCl2溶液中，逐滴加入NaOH溶液，剛好毀滅沉淀時(shí)，溶液的pH是多少？當(dāng)Mg2＋完全沉淀時(shí)，溶液的pH為多少？解析(1)由AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)知c(Ag＋)＝c(Cl－)所以Ksp(AgCl)＝1.8×10－10＝c(Ag＋)·c(Cl－)＝c2(Ag＋)，解得c(Ag＋)＝1.3×10－5mol·L－1(2)由Mg(OH)2(s)Mg2＋(aq)＋2OH－(aq)知Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝eq\f(cOH－,2)·c2(OH－)解得c(OH－)＝3.3×10－4mol·L－1所以c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝3.0×10－11mol·L－1所以pH＝10.5(3)由Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.01·c2(OH－)c(OH－)＝4.2×10－5mol·L－1c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝2.4×10－10mol·L－1所以pH＝9.6，即當(dāng)pH＝9.6時(shí)，開頭毀滅Mg(OH)2沉淀。由于一般認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10－5mol·L－1時(shí)，沉淀已經(jīng)完全。故Mg2＋完全沉淀時(shí)有：1×10－5·c2(OH－)＝1.8×10－11所以c(OH－)＝1.34×10－3mol·L－1c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝7.46×10－12mol·L－1所以pH＝11.1答案(1)1.3×10－5mol·L－1(2)10.5(3)9.611.15．已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2CrO4)＝1.9×10－12，現(xiàn)在向0.001mol·L－1K2CrO4和0.01mol·L－1KCl混合液中滴加0.01mol·L－1AgNO3溶液，通過計(jì)算回答(已知eq\r(19)＝4.36)：(1)Cl－、CrOeq\o\al(2－,4)誰先沉淀？(2)剛毀滅Ag2CrO4沉淀時(shí)，溶液中Cl－濃度是多少？(設(shè)混合溶液在反應(yīng)中體積不變)解析由Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)得c(Ag＋)＝eq\f(KspAgCl,cCl－)＝eq\f(1.8×10－10,0.01)mol·L－1＝1.8×10－8mol·L－1。由Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrOeq\o\al(2－,4))，得c(Ag＋)＝eq\r(\f(KspAg2CrO4,cCrO\o\al(2－,4)))＝eq\r(\f(1.9×10－12,0.001))mol·L－1＝4.36×10－5mol·L－1，生成AgCl沉淀需c(Ag＋)小于生成Ag2CrO4沉淀時(shí)所需c(Ag＋)，故Cl－先沉淀。剛開頭生成Ag2CrO4沉淀時(shí)，c(Cl－)＝eq\f(KspAgCl,cAg＋)＝eq\f(1.8×10－10,4.36×10－5)mol·L－1＝4.13×10－6mol·L－1。答案(1)Cl－先沉淀(2)4.13×10－6mol·L－1歸納總結(jié)沉淀溶解平衡圖象題的解題策略1．溶解平衡曲線類似于溶解度曲線，曲線上任一點(diǎn)都表示飽和溶液，曲線上方的任一點(diǎn)均表示過飽和，此時(shí)有沉淀析出，曲線下方的任一點(diǎn)，均表示不飽和。2．從圖象中找到數(shù)據(jù)，依據(jù)Ksp公式計(jì)算得出Ksp的值。3．比較溶液的Qc與Ksp的大小，推斷溶液中有無沉淀析出。4．涉及Qc的計(jì)算時(shí)，所代入的離子濃度確定是混合溶液中的離子濃度，因此計(jì)算離子濃度時(shí)，所代入的溶液體積也必需是混合液的體積?？键c(diǎn)2難溶電解質(zhì)的溶解平衡的應(yīng)用1.沉淀的生成(1)原理。若Qc大于Ksp，難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡向左移動(dòng)，生成沉淀。(2)方法。①調(diào)整溶液pH法：使雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀。②加沉淀劑法：如除去溶液中的Cu2＋、Hg2＋，可加入Na2S、H2S等作為沉淀劑。2．沉淀的溶解(1)原理。當(dāng)Qc小于Ksp，使難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡向右移動(dòng)，沉淀會(huì)溶解。(2)方法。①酸堿溶解法：如難溶于水的CaCO3溶于鹽酸中。②發(fā)生氧化還原反應(yīng)使沉淀溶解：如CuS溶于硝酸中，HgS溶解度更小，只能用王水使其溶解。③生成協(xié)作物使沉淀溶解：向沉淀體系中加入適當(dāng)協(xié)作劑，使溶液中的某些離子生成穩(wěn)定的協(xié)作物，減小其濃度，從而使沉淀溶解。如AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)、Ag＋＋2NH3(加氨水)=[Ag(NH3)2]＋，此法對(duì)用酸堿法不能溶解的難溶電解質(zhì)尤其具有重要意義。3．沉淀的轉(zhuǎn)化(1)實(shí)質(zhì)。沉淀溶解平衡的移動(dòng)。若難溶電解質(zhì)類型相同，則Ksp較大的沉淀易于轉(zhuǎn)化為Ksp較小的沉淀。(2)應(yīng)用。利用此原理可以解釋自然界的某些現(xiàn)象及在工業(yè)上進(jìn)行廢水處理、物質(zhì)的制備等。如鍋爐除水垢：[CaSO4(s)Na2CO3,CaCO3(s)鹽酸,Ca2＋(aq)]其反應(yīng)如下：CaSO4＋Na2CO3CaCO3＋Na2SO4，CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O。題組訓(xùn)練6.(2022·南昌模擬)化工生產(chǎn)中常用MnS(s)作沉淀劑除去含Cu2＋廢水中的Cu2＋，其反應(yīng)原理為：Cu2＋(aq)＋MnS(s)CuS(s)＋Mn2＋(aq)。下列有關(guān)該反應(yīng)的推理不正確的是()A．該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)：c(Cu2＋)＝c(Mn2＋)B．CuS的溶解度比MnS的溶解度小C．向平衡體系中加入少量Cu(NO3)2(s)后，c(Mn2＋)變大D．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K＝eq\f(KspMnS,KspCuS)解析A項(xiàng)，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)c(Mn2＋)、c(Cu2＋)保持不變，但不愿定相等；B項(xiàng)，MnS(s)能夠轉(zhuǎn)化為CuS(s)，說明CuS比MnS更難溶；C項(xiàng)，向平衡體系中加入少量Cu(NO3)2固體后，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，c(Mn2＋)變大；D項(xiàng)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cMn2＋,cCu2＋)＝eq\f(cMn2＋·cS2－,cCu2＋·cS2－)＝eq\f(KspMnS,KspCuS)。答案A7．(2022·昆明一中月考)在pH為4～5的環(huán)境中，Cu2＋、Fe2＋不能生成沉淀，而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，再漸漸加入粗氧化銅(含雜質(zhì)FeO)，充分?jǐn)嚢枋怪芙?，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)整pH為4～5解析A項(xiàng)，Cu與Fe2＋不反應(yīng)；B項(xiàng)，引入新雜質(zhì)，且Cu2＋轉(zhuǎn)化為CuS；C項(xiàng)，直接加水加熱Cu2＋也會(huì)發(fā)生水解；D項(xiàng)，通入Cl2，把Fe2＋氧化為Fe3＋，再加入CuO調(diào)整pH為4～5，使Fe3＋沉淀完全即可。答案D8．海水中含有豐富的鎂資源。某同學(xué)設(shè)計(jì)了從模擬海水中制備MgO的試驗(yàn)方案：注：溶液中某種離子的濃度小于1.0×10－5mol/L，可認(rèn)為該離子不存在；試驗(yàn)過程中，假設(shè)溶液體積不變。Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9Ksp(MgCO3)＝6.82×10－6Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12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Ca2＋C．濾液N中存在Mg2＋、Ca2＋D．步驟②中若改為加入4.2gNaOH固體，沉淀物Y為Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物解析本題考查對(duì)海水制備MgO的試驗(yàn)方案的分析，意在考查考生運(yùn)用化學(xué)原理分析化學(xué)工藝流程的力氣。加入NaOH溶液，HCOeq\o\al(－,3)與OH－反應(yīng)生成COeq\o\al(2－,3)，此時(shí)c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝0.011×0.001＝1.1×10－5>Ksp(CaCO3)，c(Mg2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝0.050×0.001＝5×10－5>Ksp(MgCO3)，由于Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3)，因此先生成CaCO3沉淀，生成沉淀后溶液中c(COeq\o\al(2－,3))＝Ksp(CaCO3)/c(Ca2＋)＝4.96×10－7<1×10－5，因此COeq\o\al(2－,3)完全沉淀，則無MgCO3沉淀生成，A項(xiàng)對(duì)；濾液M中c(Ca2＋)＝0.010mol/L，c(Mg2＋)＝0.050mol/L，B項(xiàng)錯(cuò)；濾液M加NaOH固體調(diào)整pH＝11，此時(shí)c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.050×(10－3)2＝5×10－8>Ksp[Mg(OH)2]，c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.010×(10－3)2＝1×10－8<Ksp[Ca(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＋)＝Ksp[Mg(OH)2]/c2(OH－)＝5.61×10－6<1×10－5，因此Mg2＋完全沉淀，故濾液N中只有Ca2＋而無Mg2＋，C項(xiàng)錯(cuò)；若改為加入4.2gNaOH固體，則c(OH－)＝0.105mol/L，則c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.050×(0.105)2＝5.51×10－4＞Ksp[Mg(OH)2]，c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.010×(0.105)2＝1.10×10－4>Ksp[Ca(OH)2]，由于Ksp[Mg(OH)2]<Ksp[Ca(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c(OH－)＝0.105－0.05×2＝0.005(mol/L)，此時(shí)c(Ca2＋)·c2(OH－)＝0.010×(0.005)2＝2.5×10－7<Ksp[Ca(OH)2]，故無Ca(OH)2沉淀生成，D項(xiàng)錯(cuò)。答案A9．(2022·廣東)難溶性雜鹵石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)屬于“呆礦”，在水中存在如下平衡：K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O(s)2Ca2＋＋2K＋＋Mg2＋＋4SOeq\o\al(2－,4)＋2H2O為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液溶浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程如下：(1)濾渣主要成分有________和________以及未溶雜鹵石。(2)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K＋的緣由：_____________________________________________。(3)“除雜”環(huán)節(jié)中，先加入________溶液，經(jīng)攪拌等操作后，過濾，再加入________溶液調(diào)濾液pH至中性。(4)不同溫度下，K＋的浸出濃度與溶浸時(shí)間的關(guān)系見下圖。由圖可得，隨著溫度上升，①____________________，②______________。(5)有人以可溶性碳酸鹽為溶浸劑，則溶浸過程中會(huì)發(fā)生：CaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)已知298K時(shí)，Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9，Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5，求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。解析(1)加入飽和Ca(OH)2溶液，c(Ca2＋)、c(OH－)增大，使雜鹵石溶解產(chǎn)生的Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)形成沉淀：Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓、Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=CaSO4↓，所以濾渣的主要成分中有Mg(OH)2和CaSO4以及未溶雜鹵石。(2)由于發(fā)生(1)中所述的離子反應(yīng)，使c(Mg2＋)、c(SOeq\o\al(2－,4))減小，雜鹵石的溶解平衡向溶解的方向移動(dòng)，從而能浸出K＋。(3)雜質(zhì)離子有Ca2＋、OH－，應(yīng)加入稍過量的K2CO3溶液，使Ca2＋形成CaCO3：Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)=CaCO3↓。將CaCO3濾出后，再加入稀H2SO4溶液調(diào)濾液pH至中性：H＋＋OH－=H2O，COeq\o\al(2－,3)＋2H＋=CO2↑＋H2O。(4)由圖可知，隨溫度上升，達(dá)到溶解平衡所需的時(shí)間變短，同一時(shí)間內(nèi)K＋的浸出濃度漸漸增大。(5)方法一：CaSO4(s)Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5①CaCO3(s)Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9②①－②得：CaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)CaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)則K＝eq\f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝eq\f(4.90×10－5,2.80×10－9)＝1.75×104方法二：CaCO3(s)Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)Ksp(CaCO3)＝2.80×10－9得：c(COeq\o\al(2－,3))＝eq\f(KspCaCO3,c1Ca2＋)①CaSO4(s)Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)Ksp(CaSO4)＝4.90×10－5c(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(KspCaSO4,c2Ca2＋)②又由于同一浸出液中c(Ca2＋)相同，故c1(Ca2＋)＝c2(Ca2＋)③由①②③式得：K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝1.75×104。答案(1)Mg(OH)2CaSO4(二者位置互換也正確)(2)加入Ca(OH)2溶液后，生成Mg(OH)2、CaSO4沉淀，溶液中Mg2＋濃度減小，使平衡右移(3)K2CO3H2SO4(4)①溶浸達(dá)到平衡的時(shí)間縮短②平衡時(shí)K＋的浸出濃度增大(其他合理答案也可以)(5)解：CaSO4(s)Ca2＋＋SOeq\o\al(2－,4)Ksp(CaSO4)＝c(Ca2＋)·c(SOeq\o\al(2－,4))CaCO3(s)Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)Ksp(CaCO3)＝c(Ca2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspCaSO4,KspCaCO3)＝eq\f(4.90×10－5,2.80×10－9)＝1.75×104名師究錯(cuò)易錯(cuò)追根溯源挑戰(zhàn)高考滿分【典例】某溫度下，F(xiàn)e(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分別在溶液中達(dá)到沉淀溶解平衡后，轉(zhuǎn)變?nèi)芤旱膒H，金屬陽離子的濃度變化如圖所示。下列推斷錯(cuò)誤的是()A．Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(O